KR102576472B1 - 다채널 광학 진단 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다채널 광학 진단 장치에 관한 것으로, 다양한 파장의 레이저 광을 방출하는 레이저 광원부; 상기 방출된 다양한 파장의 레이저 광을 분석 시료 측으로 집광시키는 집광 렌즈; 상기 집광 렌즈를 투과하는 상기 방출된 다양한 파장의 레이저 광 중에서 선택되는 레이저 광을 핀홀을 통해 투과시키는 핀홀 기판; 상기 핀홀 기판을 상기 집광 렌즈의 초점 방향으로 이동시키는 제어부; 및 상기 핀홀을 통과한 상기 분석 시료로부터의 레이저 광을 수신하는 감지부;를 포함하여 구성된다.

Description

다채널 광학 진단 장치{MULTI CHANNEL OPTICAL DIAGNOSTIC DEVICE}
본 발명은 다채널 광학 진단 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 레이저 광원의 사용이 가능하고 공초점 방식의 다채널 형광 검출시 광학 검출 스펙트럼과 총 광량의 증폭효과와 집속도를 높일 수 있도록 형광 집속 광학 기술을 적용한 다채널 광학 진단 장치에 관한 것이다.
미생물에 손상을 주지 않고 총수와 생존력(viability)을 동시에 잴 수 있는 기술은 미생물의 유전율(permittivity), 자가형광(auto-fluorescence)을 측정하는 방식이 있다.
이와 관련된 종래 기술에 따르면 Clean Trace가 현장 검사에 많이 이용되고 있으나, 미생물을 용해(lysis) 해야 하므로 음식물 등 주변 오염원에 의해 측정값이 달라지는 문제가 발생하여 정확한 미생물 총수 측정만이 아니라 생존력(viability)의 측정도 할 수 없다.
미생물 배양 시 배양조 내의 모든 위치에서 동일 조건을 유지하려 교반기(stirrer)를 이용 배양액을 회전시켜 고루 섞는 공정이 있는데, 이때 발생하는 마이크로 버블(micro-bubble)이 유전율에 왜곡을 초래하며 일정 밀도 범위를 벗어나면 그 현상이 심해져 측정이 어려워지는 단점이 있다.
한편, 자가형광은 미생물내의 미토콘드리아 및 리소좀과 같은 생물학적 구조가 빛을 흡수할 때 자연적으로 방출하는 빛을 말하여, 가장 일반적으로 관찰되는 자가형광 분자는 NADH와 플라빈이 대표적인 세포내 생물학적 물질이다.
그러나, 자가형광은 형광 강도가 약해 현재까지는 PMT(Photomultiplier Tube Module)를 이용하여 측정하는 관계로 장비가 대형화되고 고가인 단점이 있다.
따라서, PMT를 사용하지 않으면서도 자가 형광 신호를 획득할 수 있는 보다 소형화된 현장형 분석 기기가 필요하다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 다채널 광학 진단 장치는 미생물의 대사작용으로 인해 발생되는 자가형광(autofluorescence)을 현장에서 실시간으로 측정할 수 있는 고민감도의 형광스캔 기술 및 장치를 제공하고자 한다.
또한, 종래 기술에 따르면 미생물을 탐지하기 위해서는 실험실에서 3 ~ 4일 정도의 배양과정을 거치게 되는데 반하여, 본 발명에 따른 다채널 광학 진단 장치는 이러한 배양 과정 없이 현장형 미생물 검사 장치로서 라벨과 용해가 필요 없으면서도(no label, no lysis), 생존성 분류(viability sorting)가 가능하고 저 비용(low cost)이면서도 현장검사(point-of-care test, POCT)가 가능하도록 하고자 한다.
또한, 본 발명에 따른 다채널 광학 진단 장치는 진단하고자 하는 시료에 사용되는 형광 염료의 특성에 따라 다양한 레이저 광원을 사용하도록 할 수 있도록 하고자 한다.
또한, 본 발명에 따른 다채널 광학 진단 장치는 핀홀이 형성되는 핀홀 기판에 피에조 필름(Piezo Film)을 부착하는 간단한 구조를 통해 다양한 레이저 광원 중에서 필요로 하는 레이저 광원이 투과되도록 하여 보다 소형화된 광학 진단 장치를 구성할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 정밀하게 레이저 광의 파장별 투과 선택이 가능하도록 하고자 한다.
또한, 본 발명에 따른 다채널 광학 진단 장치는 LCD 셔터(LCD Shutter)를 이용해 레이저 광을 초기의 일정 동안 통과시키고, 일정 시간 이후에는 차단하여 감지부로 유입되는 백그라운드 노이즈(Background noise)를 줄이고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 광학 진단 장치는 다양한 파장의 레이저 광을 방출하는 레이저 광원부; 상기 방출된 다양한 파장의 레이저 광을 분석 시료 측으로 집광시키는 집광 렌즈; 상기 집광 렌즈를 투과하는 상기 방출된 다양한 파장의 레이저 광 중에서 선택되는 레이저 광을 핀홀을 통해 투과시키는 핀홀 기판; 상기 핀홀 기판을 상기 집광 렌즈의 초점 방향으로 이동시키는 제어부; 및 상기 핀홀을 통과한 상기 분석 시료로부터의 레이저 광을 수신하는 감지부;를 포함하여 구성된다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 핀홀 기판은 상기 핀홀이 형성되는 지지기판; 및 공급되는 전원에 의해 상기 제어부의 제어 범위로 상기 지지기판을 이동시키는 피에조 필름;을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어부의 제어에 의해, 상기 레이저 광원부로부터 방출되는 레이저 광을 방출 초기의 일정 시간의 범위 동안 통과시키고, 일정 시간의 범위의 이후에는 상기 레이저 광을 차단하는 LCD 셔터;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 LCD 셔터는 상기 레이저 광원부로부터 방출되는 레이저 광이 CW 레이저(Continuous Wave Laser) 또는 펄스 레이저(Pulse Laser)인 경우, 상기 제어부의 제어에 의해 각 CW 레이저와 펄스 레이저의 특성에 상응하도록 상기 레이저 광을 통과시키는 초기 일정 시간의 범위가 조절되어 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 집광 렌즈와 상기 분석 시료가 배치되는 진단 키트 간의 거리를 제어하는 구동 유닛;을 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 다채널 광학 진단 장치는 미생물의 대사작용으로 인해 발생되는 자가형광(autofluorescence)을 현장에서 실시간으로 측정할 수 있는 고민감도의 형광스캔 기술 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 종래 기술에 따르면 미생물을 탐지하기 위해서는 실험실에서 3 ~ 4일 정도의 배양과정을 거치게 되는데 반하여, 본 발명에 따른 다채널 광학 진단 장치는 이러한 배양 과정 없이 현장형 미생물 검사 장치로서 라벨과 용해가 필요 없으면서도(no label, no lysis), 생존성 분류(viability sorting)가 가능하고 저 비용(low cost)이면서도 현장검사(point-of-care test, POCT)가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 다채널 광학 진단 장치는 진단하고자 하는 시료에 사용되는 형광 염료의 특성에 따라 다양한 레이저 광원을 사용하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다채널 광학 진단 장치는 핀홀이 형성되는 핀홀 기판에 피에조 필름(Piezo Film)을 부착하는 간단한 구조를 통해 다양한 레이저 광원 중에서 필요로 하는 레이저 광원이 투과되도록 하여 보다 소형화된 광학 진단 장치를 구성할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 정밀하게 레이저 광의 파장별 투과 선택이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 다채널 광학 진단 장치는 LCD 셔터(LCD Shutter)를 이용해 레이저 광을 초기의 일정 동안 통과시키고, 일정 시간 이후에는 차단하여 감지부로 유입되는 백그라운드 노이즈(Background noise)를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 광학 진단 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 광학 진단 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 광학 진단 장치의 구성과 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 다채널 광학 진단 장치(100)의 구성도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 광학 진단 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 광학 진단 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
또한, 도 3 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 광학 진단 장치의 구성과 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이후부터는 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 광학 진단 장치의 구성과 동작 방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 다채널 광학 진단 장치(100)는 레이저 광원부(110), 집광 렌즈(120), 핀홀 기판(130), 제어부(140) 및 감지부(150)를 포함하여 구성된다.
레이저 광원부(110)는 LD(Laser Diode)로 구성되어 다양한 파장의 레이저 광을 방출한다.
본 발명의 일실시예에 따른 다채널 광학 진단 장치(100)는 시료(101)에 사용되는 형광 염료의 특성에 따라 다양한 레이저 광원을 사용하며, 보다 구체적으로 상기 레이저 광원부(110)로부터 방출되는 레이저 광은 B(Blue), G(Green), R(Red)의 레이저 광으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 레이저 광원부(110)는 4 채널의 LED(111)로 구성될 수 있으며, 상기 4 채널의 LED(111)로부터의 광을 평행하게 출사시키는 시준 렌즈(112)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 레이저 광원부(110)에는 상기 4 채널의 LED(111)에서 발생하는 열을 용이하게 외부로 용이하게 배출할 수 있도록, 하우징(113)을 통해 상기 4 채널의 LED(111)의 배면에 방열부(114)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
이와 같이 레이저 광원부(110)로부터 방출된 광은 미러(115)에 반사되어 집광 렌즈(120)로 유입되며, 집광 렌즈(120)는 상기 방출된 다양한 파장의 레이저 광을 분석 시료(101) 측으로 집광시킨다.
이때, 핀홀 기판(130)은 상기 집광 렌즈(120)를 투과하는 상기 방출된 다양한 파장의 레이저 광 중에서 선택되는 레이저 광을 핀홀(13)을 통해 투과시킨다.
단렌즈(하나의 렌즈)로서 집광 렌즈(120)를 사용하는 경우 상기 레이저 광의 파장에 따라 초점 거리가 다르게 되는데, 본 발명의 일실시예에 의하면 공초점을 구현하기 위하여 핀홀 기판(130)의 핀홀(131)의 위치를 조절하여 하나의 레이저 광을 획득하도록 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 이와 같이 통과시키고자 하는 레이저 광을 선택하기 위하여 상기 핀홀 기판(130)을 이동시키며, 이때 제어부(140)의 제어에 의해 상기 핀홀 기판(130)을 상기 집광 렌즈(120)의 초점 방향으로 이동시킬 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 핀홀 기판(130)은 핀홀이 형성되는 지지기판과, 상기 지지기판에 형성되는 피에조 필름(Piezo Film)으로 구성될 수 있다.
피에조 필름(Piezo Film)은 압전 효과가 있는 플라스틱 PVDF(Polyvinylidene Fluoride)로 만들어진 가공성이 양호하고 대면적으로 박막화가 용이한 압전소자로서, 본 발명의 실시예에서는 상기 핀홀 기판(130)에 피에조 필름을 사용하여 상기 핀홀 기판(130)을 상기 집광 렌즈(120)의 초점 방향으로 정밀하게 이동시킬 수 있다.
즉, 상기 피에조 필름에 전원을 공급하여 상기 제어부(140)의 제어 범위로 상기 지지기판을 이동시킬 수 있으며, 이를 통해 핀홀 기판(130)을 이동시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일실시예에 따르면, 피에조 필름을 이용하여 핀홀 기판(130)의 이동을 제어함으로써, 보다 소형화된 광학 진단 장치를 구성할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 정밀하게 레이저 광의 파장별 투과 선택이 가능하다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 이와 같이 핀홀 기판(130)을 이동시켜 선택되는 레이저 광만을 투과시키는 다중 공초점 방식(Multi Confocal Method)을 통해 필요한 레이저 광을 분석 시료(101) 상에 집광하고, 감지부(150)는 상기 상기 핀홀을 통과한 상기 분석 시료(101)로부터의 레이저 광을 수신할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 광학 진단 장치(100)는 LCD 셔터(LCD Shutter: 160)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 LCD 셔터(160)는 제어부(140)의 제어에 의해 레이저 광을 차단할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 LCD 셔터(160)는 상기 제어부(140)의 제어에 의해, 상기 레이저 광원부(110)로부터 방출되는 레이저 광을 방출 초기의 일정 시간의 범위 동안 통과시키고, 일정 시간의 범위의 이후에는 상기 레이저 광을 차단할 수 있다.
예를 들어, 레이저 광원부(110)의 레이저 발진시 LCD 셔터(160)를 이용한 차광을 통해 초기 0.04 ~ 0.1ms 이내의 레이저 광만을 통과시키고, 이후의 레이저 광은 차단할 수 있다.
이를 통해, 감지부(150)로 유입되는 백그라운드 노이즈(Background noise)를 줄일 수 있다.
그 뿐만 아니라, 본 발명의 일실시예에 따르면 레이저 광원부(110)의 레이저 발진 시 레이저 광이 CW 레이저(Continuous Wave Laser) 또는 펄스 레이저(Pulse Laser)인지에 따라 차광 반응 시간을 최적화할 수 있다.
즉, 상기 LCD 셔터(160)는 상기 레이저 광원부(110)로부터 방출되는 레이저 광이 CW 레이저(Continuous Wave Laser) 또는 펄스 레이저(Pulse Laser)인 경우, 상기 제어부(140)의 제어에 의해 각 CW 레이저와 펄스 레이저의 특성에 상응하도록 상기 레이저 광을 통과시키는 초기 일정 시간의 범위가 조절되어 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 다채널 광학 진단 장치는 진단하고자 하는 시료에 사용되는 형광 염료의 특성에 따라 다양한 레이저 광원을 사용하도록 할 수 있도록 하기 위하여, 핀홀이 형성되는 핀홀 기판에 피에조 필름(Piezo Film)을 부착하는 간단한 구조를 통해 다양한 레이저 광원 중에서 필요로 하는 레이저 광원이 투과되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다채널 광학 진단 장치는 LCD 셔터(LCD Shutter)를 이용해 레이저 광을 초기의 일정 동안 통과시키고, 일정 시간 이후에는 차단하여 감지부로 유입되는 백그라운드 노이즈(Background noise)를 줄일 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 다채널 광학 진단 장치(100)의 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 다채널 광학 진단 장치(200)의 제어 시스템(290)은 입력(input) 유닛(291), 출력(Output) 유닛(292), 제어부(MCU, 293), 레이저 다이오드 전원공급장치(LD Power, 294), 증폭기(295), 아날로그 디지털 컨버터(ADC, 296), 및 모터 구동유닛(Moter driver, 297)을 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(293)는 예를 들어 12비트 해상도에서 단위 기준신호를 4096 단계로 분해하여 일정한 간격으로 포토 다이오드의 데이터를 추출하도록 동작할 수 있다.
또한, 제어부(293)는 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM) 제어를 통해 디지털 신호에 대하여 주파수를 설정하고, 펄스폭 또는 듀티 사이클은 신호의 진폭을 조정하여 레이저 다이오드의 세기를 조절할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 4비트나 8비트 해상도의 컨트롤 유닛에 비해 아날로그 디지탈 변환 체계에서 변환 속도를 크게 향상시킬 수 있다.
제어부(293)는 메인 제어 유닛, 중앙처리장치 등으로 지칭될 수 있고, 마이크로프로세서, 마이컴 등으로 구현될 수 있다.
또한, 제어부(293)는 노이즈 저감 및 유효 정보 획득을 위한 분석 프로그램을 메모리에 저장하고, 메모리에 연결되는 제어부(293)를 통해 분석 프로그램을 수행할 수 있다.
분석 프로그램은 스캐닝 스케줄 알고리즘, 포토 다이오드(PD) 검출 전압 누적과 분석 알고리즘 등을 포함할 수 있다.
즉, 제어부(293)는 레이저 다이오드 전원공급장치(LD Power, 294)를 제어하여 레이저 광원부(LD)가 다양한 파장의 레이저 광을 방출하도록 하며, 레이저 광원부(110)가 B(Blue), G(Green), R(Red)의 레이저 광을 방출하도록 제어할 수 있다.
이와 같이 방출된 레이저 광은 분석 시료 측으로 집광되며, 이때 상기 제어부(283)는 모터 구동유닛(Moter driver, 297)을 제어하여 핀홀 기판을 이동시킨다.
이를 통해, 제어부(293)가 핀홀이 형성된 핀홀 기판의 위치를 조절하여 상기 다수의 레이저 광 중에서 하나의 광이 투과되도록 제어할 수 있다.
이때, 핀홀 기판은 핀홀이 형성되는 지지기판과, 상기 지지기판에 형성되는 피에조 필름으로 구성되므로, 제어부(293)가 피에조 필름에 전원을 공급하도록 제어하여 지지기판을 이동되도록 하여 이를 통해 핀홀 기판 전체를 이동시킬 수 있다.
이와 같이, 피에조 필름을 이용하여 핀홀 기판의 이동을 제어함으로써, 보다 소형화된 광학 진단 장치를 구성할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 정밀하게 레이저 광의 파장별 투과 선택이 가능하다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 이와 같이 핀홀 기판을 이동시켜 선택되는 레이저 광만을 투과시키는 다중 공초점 방식(Multi Confocal Method)을 통해 필요한 레이저 광을 분석 시료 상에 집광하고, 감지부가 상기 핀홀을 통과한 상기 분석 시료로부터의 레이저 광을 수신할 수 있다.
그 뿐만 아니라, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면 LCD 셔터(LCD Shutter)를 더 포함하여 구성되어, 제어부(293)의 제어에 의해, 레이저 광원부로부터 방출되는 레이저 광을 방출 초기의 일정 시간의 범위 동안 통과시키고, 일정 시간의 범위의 이후에는 상기 레이저 광을 차단할 수 있다.
예를 들어, 레이저 광원부(LD)의 레이저 발진시 LCD 셔터를 이용한 차광을 통해 초기 0.04 ~ 0.1ms 이내의 레이저 광만을 통과시키고, 이후의 레이저 광은 차단함으로써, 감지부로 유입되는 백그라운드 노이즈(Background noise)를 줄일 수 있다.
그 뿐만 아니라, 본 발명의 일실시예에 따르면 레이저 광원부(LD)의 레이저 발진 시 레이저 광이 CW 레이저(Continuous Wave Laser) 또는 펄스 레이저(Pulse Laser)인지에 따라 차광 반응 시간을 최적화할 수 있다.
즉, 상기 LCD 셔터는 상기 레이저 광원부(LD)로부터 방출되는 레이저 광이 CW 레이저(Continuous Wave Laser) 또는 펄스 레이저(Pulse Laser)인 경우, 제어부(293)의 제어에 의해 각 CW 레이저와 펄스 레이저의 특성에 상응하도록 상기 레이저 광을 통과시키는 초기 일정 시간의 범위가 조절되어 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 다채널 광학 진단 장치는 진단하고자 하는 시료에 사용되는 형광 염료의 특성에 따라 다양한 레이저 광원을 사용하도록 할 수 있도록 하기 위하여, 핀홀이 형성되는 핀홀 기판에 피에조 필름(Piezo Film)을 부착하는 간단한 구조를 통해 다양한 레이저 광원 중에서 필요로 하는 레이저 광원이 투과되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다채널 광학 진단 장치는 LCD 셔터(LCD Shutter)를 이용해 레이저 광을 초기의 일정 동안 통과시키고, 일정 시간 이후에는 차단하여 감지부로 유입되는 백그라운드 노이즈(Background noise)를 줄일 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 다채널 광학 진단 장치
110: 레이저 광원부
111: 4 채널 LED
112: 시준 렌즈
113: 하우징
114: 방열부
120: 집광 렌즈
130: 핀홀 기판
140: 제어부
150: 감지부
160: LCD 셔터

Claims (5)

  1. 다양한 파장의 레이저 광을 방출하는 레이저 광원부;
    상기 방출된 다양한 파장의 레이저 광을 형광 염료를 포함하는 분석 시료 측으로 집광시키는 집광 렌즈;
    상기 집광 렌즈를 투과하는 상기 방출된 다양한 파장의 레이저 광 중에서 선택되는 레이저 광을 핀홀을 통해 투과시키는 핀홀 기판;
    상기 핀홀 기판을 상기 집광 렌즈의 초점 방향으로 이동시키는 제어부;
    상기 분석 시료의 자가형광 측정을 위하여, 상기 핀홀을 통과한 상기 분석 시료로부터의 레이저 광을 수신하는 감지부; 및
    상기 제어부의 제어에 의해, 상기 레이저 광원부로부터 방출되는 레이저 광을 방출 초기의 일정 시간의 범위 동안 통과시키고, 일정 시간의 범위의 이후에는 상기 레이저 광을 차단하는 LCD 셔터;를 포함하고,
    상기 레이저 광원부는,
    4 채널의 LED; 및
    상기 4 채널의 LED로부터의 광을 평행하게 출사시키는 시준 렌즈;를 포함하고,
    상기 핀홀 기판은,
    상기 핀홀이 1개 형성되는 지지기판; 및
    공급되는 전원에 의해 상기 제어부의 제어 범위로 상기 지지기판을 이동시키는 피에조 필름;을 포함하고,
    상기 제어부(140)는,
    상기 핀홀 기판을 상기 집광 렌즈의 초점 방향으로 이동시키는 다채널 광학 진단 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부의 제어에 의해 상기 집광 렌즈와 상기 분석 시료가 배치되는 진단 키트 간의 거리를 제어하는 구동 유닛;
    을 더 포함하는 다채널 광학 진단 장치.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100495374B1 (ko) * 2002-01-16 2005-06-14 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 형광, 인광 측정장치
JP2007033381A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Tokyo Seimitsu Co Ltd 光学式検査装置及びその照明方法
JP2008232742A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Fujifilm Corp 測定装置
JP2010503884A (ja) 2006-09-14 2010-02-04 パーキンエルマー・シンガポール・プライベート・リミテッド 走査型共焦点顕微鏡検査の改善、およびその関連技術
KR101577355B1 (ko) * 2014-09-11 2015-12-14 경북대학교 산학협력단 핀홀 자동 교체 장치, 공간 필터 자동 교체 장치, 공초점 현미경 및 이들의 제조 방법
KR101965803B1 (ko) 2018-10-30 2019-04-05 나노스코프시스템즈 주식회사 레이저 출력조정기를 가지는 라만 분광기
JP6635052B2 (ja) 2015-02-05 2020-01-22 株式会社ニコン 構造化照明顕微鏡、及び観察方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110121497A (ko) * 2010-04-30 2011-11-07 경북대학교 산학협력단 Ｐｚｔ 스테이지를 이용한 공초점 현미경 시스템 및 그 스캔방법
KR20190000056A (ko) * 2017-06-22 2019-01-02 (주)노스트 레이저 스캐닝 공초점 현미경

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100495374B1 (ko) * 2002-01-16 2005-06-14 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 형광, 인광 측정장치
JP2007033381A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Tokyo Seimitsu Co Ltd 光学式検査装置及びその照明方法
JP2010503884A (ja) 2006-09-14 2010-02-04 パーキンエルマー・シンガポール・プライベート・リミテッド 走査型共焦点顕微鏡検査の改善、およびその関連技術
JP2008232742A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Fujifilm Corp 測定装置
KR101577355B1 (ko) * 2014-09-11 2015-12-14 경북대학교 산학협력단 핀홀 자동 교체 장치, 공간 필터 자동 교체 장치, 공초점 현미경 및 이들의 제조 방법
JP6635052B2 (ja) 2015-02-05 2020-01-22 株式会社ニコン 構造化照明顕微鏡、及び観察方法
KR101965803B1 (ko) 2018-10-30 2019-04-05 나노스코프시스템즈 주식회사 레이저 출력조정기를 가지는 라만 분광기

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