KR102609881B1 - Apparatus for measuring two dimensional fluorescence data using one dimensional optical sensor - Google Patents
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Abstract
1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치를 개시한다. 본 발명은 광원에서 시간차를 두고 출력된 여기광과 그에 대응하여 발생된 형광을 1개의 광센서를 이용하여 수신하되, 여기광에 의해 발생된 형광신호를 여기광의 시간차 정보와 동기화하여 수신함으로써, 1개의 광센서를 이용하여 2차원의 공간 분해능을 갖는 형광 데이터로 제공한다.Disclosed is a two-dimensional fluorescence data measurement device using a one-dimensional optical sensor. The present invention receives excitation light output at a time difference from a light source and fluorescence generated correspondingly using one optical sensor, and receives the fluorescence signal generated by the excitation light in synchronization with the time difference information of the excitation light. It provides fluorescence data with two-dimensional spatial resolution using two optical sensors.
Description
본 발명은 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 광원에서 시간차를 두고 출력된 여기광과 그에 대응하여 발생된 형광을 1개의 광센서를 이용하여 수신하되, 여기광에 의해 발생된 형광신호를 여기광의 시간차 정보와 동기화하여 수신함으로써, 1개의 광센서를 이용하여 2차원의 공간 분해능을 갖는 형광 데이터로 제공하는 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a two-dimensional fluorescence data measurement device using a one-dimensional optical sensor, and more specifically, to receive excitation light output at a time difference from a light source and fluorescence generated correspondingly using one optical sensor. , Two-dimensional fluorescence data measurement using a one-dimensional optical sensor that provides fluorescence data with two-dimensional spatial resolution using one optical sensor by receiving the fluorescence signal generated by the excitation light in synchronization with the time difference information of the excitation light. It's about devices.
개인 맞춤형 의료(Point of Care) 시대가 도래함에 따라 유전자 분석 및 체외 진단, 그리고 유전자 염기 서열 분석 등의 중요성이 부각되고 있으며, 또한 그에 대한 수요가 점차 증가하고 있다.With the advent of the era of personalized medicine (Point of Care), the importance of genetic analysis, in vitro diagnosis, and gene sequence analysis is emerging, and the demand for them is gradually increasing.
이에 따라, 적은 양의 샘플로도 빠른 시간 내에 많은 양의 검사를 수행할 수 있는 시스템이 개발 및 출시되고 있다. Accordingly, systems that can perform a large amount of testing in a short period of time even with a small amount of samples are being developed and released.
또한, 이러한 시스템을 구현하기 위하여, 미세유체칩(microfluidics)이나 랩온어칩(Lab on a Chip)과 같은 미세 유체 소자가 주목을 받고 있다.Additionally, in order to implement such systems, microfluidic devices such as microfluidics or lab on a chip are attracting attention.
복수의 미세 유로와 미세 챔버를 포함하는 미세 유체 소자는 미량의 유체(예를 들어, 수 nl ~ 수 ml)를 제어하고 조작이 가능하도록 설계된 것이 특징이다. 미세 유체 소자를 이용함으로써, 미세 유체의 반응 시간을 최소화 할 수 있으며, 미세 유체의 반응과 그 결과의 측정이 동시에 이루어질 수 있다. A microfluidic device including a plurality of microchannels and microchambers is designed to control and manipulate a small amount of fluid (for example, several nl to several ml). By using a microfluidic device, the microfluidic reaction time can be minimized, and the microfluidic reaction and the result can be measured simultaneously.
이러한 미세 유체 소자는 다양한 방법으로 제작될 수 있으며, 그 제작 방법에 따라 다양한 재료가 이용되고 있다These microfluidic devices can be manufactured in a variety of ways, and various materials are used depending on the manufacturing method.
한편, 유전자 분석시, 샘플에서 특정 DNA의 존재 여부 또는 DNA의 양을 정확히 알기 위해서는, 실제 샘플을 정제/추출한 후 측정 가능하도록 충분히 증폭하는 과정이 요구된다. Meanwhile, during genetic analysis, in order to accurately know the presence or amount of specific DNA in a sample, a process of purifying/extracting the actual sample and amplifying it sufficiently to enable measurement is required.
다양한 유전자 증폭 방법 중에서 예를 들어 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction; PCR)이 가장 널리 쓰인다.Among various gene amplification methods, for example, polymerase chain reaction (PCR) is the most widely used.
그리고, PCR을 통해 증폭한 DNA를 검출하기 위한 방법으로 형광 검출법이 주로 이용되고, 실시간 PCR(real-time PCR; qPCR)은 타깃 샘플(target sample)의 증폭 및 실시간 검출/측정을 위해 다수의 형광 염료/프로브 및 프라이머 세트(primer set)를 이용한다.In addition, fluorescence detection is mainly used as a method to detect DNA amplified through PCR, and real-time PCR (qPCR) uses a large number of fluorescent substances for amplification and real-time detection/measurement of target samples. A dye/probe and primer set are used.
도1은 종래 기술에 따른 형광 광학계를 나타낸 예시도로서, 도1을 참조하면, 형광 광학계는 광을 방출하는 광원(10)과, 광원(10)에서 방출된 발산하는 광을 평행광으로 만드는 콜리메이팅 렌즈(11)와, 샘플(20)의 측정시료(21)를 향해 여기광을 반사하고, 측정시료(21)에서 발생한 형광 신호를 투과시키는 빔스플리터(12)와, 여기광을 측정시료(21)에 결상시키는 대물렌즈(13)와, 형광 신호를 광검출기(15) 상에 결상시키는 결상 렌즈(focusing lens)(14)를 포함하여 구성될 수 있다.Figure 1 is an exemplary diagram showing a fluorescence optical system according to the prior art. Referring to Figure 1, the fluorescence optical system includes a
여기서, 광검출기(15)는 예를 들어 다수의 포토 다이오드들의 어레이를 포함하거나, CCD(charge-coupled device) 이미지 센서 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 이미지 센서로 구성된다.Here, the
그러나, 종래 기술에 따른 형광 광학계는 고민감도를 갖는 다수의 이미지 센서 어레이 또는 이미지 센서로 이루어진 광검출기를 사용함으로써, 높은 제조비용이 발생하는 문제점이 있다.However, the fluorescence optical system according to the prior art has the problem of high manufacturing costs due to the use of a photodetector composed of a plurality of image sensor arrays or image sensors with high sensitivity.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 광원에서 시간차를 두고 출력된 여기광과 그에 대응하여 발생된 형광을 1개의 광센서를 이용하여 수신하되, 여기광에 의해 발생된 형광신호를 여기광의 시간차 정보와 동기화하여 수신함으로써, 1개의 광센서를 이용하여 2차원의 공간 분해능을 갖는 형광 데이터로 제공하는 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve this problem, the present invention receives excitation light output at a time difference from a light source and fluorescence generated correspondingly using one optical sensor, and converts the fluorescence signal generated by the excitation light into time difference information of the excitation light. The purpose is to provide a two-dimensional fluorescence data measurement device using a one-dimensional optical sensor that provides fluorescence data with two-dimensional spatial resolution using one optical sensor by synchronizing and receiving it.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예는 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치로서, 여기광을 일정 시간차 간격으로 출력하는 광원; 상기 출력된 여기광을 상기 시간차에 따라 각도를 조절하여 반사하는 갈바노 미러; 상기 반사된 여기광을 집광하는 스캔 렌즈; 상기 스캔 렌즈에서 집광된 여기광을 평행광으로 출력하는 콜리메이션 렌즈; 상기 콜리메이션 렌즈로부터 평행광으로 출력되는 여기광을 샘플의 측정 시료로 반사하고, 상기 측정 시료에서 발생되는 형광을 투과시켜 1차원 광센서로 출력하는 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터에서 반사된 여기광을 집광시켜 초점이 상기 측정 시료에 맺히게 하고, 상기 측정 시료에서 발생된 형광을 평행광으로 변환하여 상기 빔 스플리터로 출력하는 집광 렌즈; 상기 빔 스플리터와 1차원 광센서 사이에 설치되어 상기 빔 스플리터에서 1차원 광센서로 입사되는 여기광을 차단하는 형광 필터; 및 상기 형광을 순차적으로 수신하는 1차원 광센서;를 포함한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention is a two-dimensional fluorescence data measuring device using a one-dimensional optical sensor, comprising: a light source that outputs excitation light at regular time intervals; a galvano mirror that reflects the output excitation light by adjusting its angle according to the time difference; a scan lens that condenses the reflected excitation light; a collimation lens that outputs the excitation light collected by the scan lens as parallel light; A beam splitter that reflects the excitation light output as parallel light from the collimation lens to the measurement sample, transmits fluorescence generated in the measurement sample, and outputs it to a one-dimensional optical sensor; a condensing lens that converges the excitation light reflected from the beam splitter to focus it on the measurement sample, converts fluorescence generated from the measurement sample into parallel light, and outputs it to the beam splitter; a fluorescence filter installed between the beam splitter and the one-dimensional optical sensor to block excitation light incident from the beam splitter to the one-dimensional optical sensor; and a one-dimensional optical sensor that sequentially receives the fluorescence.
또한, 상기 실시 예에 따른 2차원 형광 데이터 측정 장치는 스캔 렌즈와 빔 스플리터 사이에 설치되어 여기광을 투과시키는 여기광 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the two-dimensional fluorescence data measuring device according to the above embodiment further includes an excitation light filter installed between the scan lens and the beam splitter to transmit the excitation light.
또한, 상기 실시 예는 형광 필터와 1차원 광센서 사이에 설치되어 상기 형광 필터를 투과한 일부의 여기광을 차단하는 보조 형광 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the embodiment further includes an auxiliary fluorescence filter installed between the fluorescence filter and the one-dimensional optical sensor to block some of the excitation light that has passed through the fluorescence filter.
또한, 상기 실시 예에 따른 보조 형광 필터는 형광 필터와 보조 형광 필터 사이에 여기광의 무한 반사를 방지하도록 상기 형광 필터와 일정 각도로 틸팅된 것을 특징으로 한다.In addition, the auxiliary fluorescence filter according to the above embodiment is characterized by being tilted at a certain angle with the fluorescence filter to prevent infinite reflection of excitation light between the fluorescence filter and the auxiliary fluorescence filter.
또한, 상기 실시 예에 따른 스캔 렌즈(130)는 에프세타 렌즈(F-theta lens) 또는 텔레센트릭 렌즈(Telecentric lens) 중 하나인 것을 특징으로 한다.Additionally, the scan lens 130 according to the above embodiment is characterized as being one of an F-theta lens or a telecentric lens.
본 발명은 광원에서 시간차를 두고 출력된 여기광과 그에 대응하여 발생된 형광을 1개의 광센서를 이용하여 수신하되, 여기광에 의해 발생된 형광신호를 여기광의 시간차 정보와 동기화하여 수신함으로써, 1개의 광센서를 이용하여 2차원의 공간 분해능을 갖는 형광 데이터로 제공할 수 있는 장점이 있다.The present invention receives excitation light output at a time difference from a light source and fluorescence generated correspondingly using one optical sensor, and receives the fluorescence signal generated by the excitation light in synchronization with the time difference information of the excitation light. It has the advantage of being able to provide fluorescence data with two-dimensional spatial resolution by using two optical sensors.
도1은 종래 기술에 따른 형광 광학계를 나타낸 예시도.
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치를 나타낸 예시도.
도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치의 동작 설명하기 위해 나타낸 입사광 그래프.
도4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치의 동작을 설명하기 위해 나타낸 1차원 광센서의 수신 그래프.
도5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치의 공간 정보와 동기화시키는 과정을 설명하기 위해 나타낸 예시도.Figure 1 is an exemplary diagram showing a fluorescence optical system according to the prior art.
Figure 2 is an exemplary diagram showing a two-dimensional fluorescence data measurement device using a one-dimensional optical sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph of incident light shown to explain the operation of a two-dimensional fluorescence data measuring device using a one-dimensional optical sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a reception graph of a one-dimensional optical sensor shown to explain the operation of a two-dimensional fluorescence data measuring device using a one-dimensional optical sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is an example diagram illustrating a process of synchronizing spatial information of a two-dimensional fluorescence data measurement device using a one-dimensional optical sensor according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments of the present invention and the accompanying drawings, assuming that the same reference numerals in the drawings refer to the same components.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대해서는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음에 유의하여야 할 것이다. Before describing specific details for implementing the present invention, it should be noted that configurations that are not directly related to the technical gist of the present invention have been omitted to the extent that they do not distract from the technical gist of the present invention.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 발명자가 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절한 용어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.In addition, the terms or words used in this specification and claims have meanings and concepts that are consistent with the technical idea of the invention, based on the principle that the inventor can define the concept of appropriate terms in order to explain his or her invention in the best way. It should be interpreted as
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 표현은 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In this specification, the expression that a part “includes” a certain element does not mean excluding other elements, but means that it may further include other elements.
또한, "‥부", "‥기", "‥모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 그 둘의 결합으로 구분될 수 있다.In addition, terms such as "‥unit", "‥unit", and "‥module" refer to a unit that processes at least one function or operation, which can be divided into hardware, software, or a combination of the two.
또한, "적어도 하나의" 라는 용어는 단수 및 복수를 포함하는 용어로 정의되고, 적어도 하나의 라는 용어가 존재하지 않더라도 각 구성요소가 단수 또는 복수로 존재할 수 있고, 단수 또는 복수를 의미할 수 있음은 자명하다 할 것이다. In addition, the term "at least one" is defined as a term including singular and plural, and even if the term "at least one" does not exist, each component may exist in singular or plural, and may mean singular or plural. This can be said to be self-evident.
또한, 각 구성요소가 단수 또는 복수로 구비되는 것은, 실시 예에 따라 변경가능하다 할 것이다.In addition, whether each component is provided in singular or plural form may be changed depending on the embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a two-dimensional fluorescence data measuring device using a one-dimensional optical sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치를 나타낸 예시도이고, 도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치의 동작 설명하기 위해 나타낸 입사광 그래프이며, 도4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치의 동작을 설명하기 위해 나타낸 1차원 광센서의 수신 그래프이다.Figure 2 is an exemplary diagram showing a two-dimensional fluorescence data measuring device using a one-dimensional optical sensor according to an embodiment of the present invention, and Figure 3 is an exemplary diagram showing two-dimensional fluorescence data using a one-dimensional optical sensor according to an embodiment of the present invention. It is a graph of incident light shown to explain the operation of the measuring device, and Figure 4 is a graph of reception of a one-dimensional optical sensor shown to explain the operation of a two-dimensional fluorescence data measuring device using a one-dimensional optical sensor according to an embodiment of the present invention. .
도2 내지 도4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치(100)는 시간차를 두고 출력된 입사광을 1개의 광센서를 이용하여 수신하고, 입력광에 의해 발생된 형광신호를 입사광의 시간정보와 동기화하여 2차원의 공간 분해능을 갖는 형광 데이터로 제공할 수 있도록 광원(110)과, 갈바노 미러120, 121)와, 스캔 렌즈(130)와, 빔 스플리터(140)와, 집광 렌즈(150)와, 형광 필터(160)와, 1차원 광센서(170)와, 여기광 필터(180)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to Figures 2 to 4, the two-dimensional fluorescence data measuring device 100 using a one-dimensional optical sensor according to an embodiment of the present invention receives incident light output at a time difference using one optical sensor, A light source 110, galvano mirrors 120 and 121, and a scan lens 130 are provided to provide fluorescence data with two-dimensional spatial resolution by synchronizing the fluorescence signal generated by the input light with the time information of the incident light. It may be configured to include a beam splitter 140, a condensing lens 150, a fluorescence filter 160, a one-dimensional optical sensor 170, and an excitation light filter 180.
상기 광원(110)은 일정 파장을 갖는 여기광을 출력하는 구성으로서, 예를 들어 400㎚ ~ 800㎚의 파장을 출력하는 LED(Light Emitting Diode), LD(Laser Diode) 또는 자외선 파장을 출력하는 UV LED 중 어느 하나로 구성될 수 있다.The light source 110 is a component that outputs excitation light having a certain wavelength, for example, an LED (Light Emitting Diode), LD (Laser Diode) that outputs a wavelength of 400 nm to 800 nm, or a UV that outputs an ultraviolet wavelength. It can consist of any one of LEDs.
또한, 상기 광원(110)은 여기광을 일정 시간차 간격으로 순차 출력하여 각 여기광에 대하여 구분될 수 있도록 구성할 수 있다.Additionally, the light source 110 may be configured to output excitation light sequentially at regular time intervals so that each excitation light can be distinguished.
상기 갈바노 미러(120, 121)는 광원(110)에서 출력된 여기광을 상기 시간차에 따라 각도를 조절하며 반사한다.The galvano mirrors 120 and 121 reflect the excitation light output from the light source 110 by adjusting the angle according to the time difference.
상기 스캔 렌즈(130)는 갈바노 미러(120, 121)에서 반사된 여기광을 입사 각도에 관계없이 하나의 평면에 초점이 형성되도록 집광하여 출력하는 구성으로서, 에프세타 렌즈(F-theta lens) 또는 하나의 평면에 직각으로 초점을 구성하는 텔레센트릭 렌즈(Telecentric lens) 중 하나로 이루어질 수 있다.The scan lens 130 is a configuration that focuses and outputs the excitation light reflected from the galvano mirrors 120 and 121 so that it is focused on one plane regardless of the angle of incidence, and is an F-theta lens. Alternatively, it may be made of a telecentric lens that focuses at a right angle to one plane.
상기 콜리메이션 렌즈(131)는 스캔 렌즈(130)에서 집광된 여기광을 평행광으로 변환하여 빔 스플리터(140)로 출력한다.The collimation lens 131 converts the excitation light collected by the scan lens 130 into parallel light and outputs it to the beam splitter 140.
상기 빔 스플리터(140)는 콜리메이션 렌즈(131)로부터 출력되는 평행광, 즉 여기광이 샘플(200)의 측정 시료(210)로 반사되도록 한다.The beam splitter 140 causes parallel light, that is, excitation light, output from the collimation lens 131 to be reflected to the measurement specimen 210 of the sample 200.
또한, 상기 빔 스플리터(140)는 갈바노 미러(120, 121)에서 조절된 각도에 기반하여 변환된 평행광을 시간차 간격에 따라 순차적으로 반사함으로써, 2차원 패턴을 형성하며 측정 시료(210)에 반사될 수 있도록 한다.In addition, the beam splitter 140 sequentially reflects the converted parallel light based on the angle adjusted by the galvano mirrors 120 and 121 according to the time difference interval, forming a two-dimensional pattern and forming a two-dimensional pattern on the measurement sample 210. Allow it to be reflected.
또한, 상기 빔 스플리터(140)는 측정 시료(210)에서 발생되는 형광을 투과시켜 1차원 광센서(170)로 출력하는 구성으로서, 다이크로익 미러(Dichroic mirror)로 이루어질 수 있다.In addition, the beam splitter 140 transmits fluorescence generated from the measurement sample 210 and outputs it to the one-dimensional optical sensor 170, and may be made of a dichroic mirror.
상기 집광 렌즈(150)는 빔 스플리터(140)에서 반사된 여기광을 집광시켜 샘플(200)의 측정 시료(210)에 출력하되, 초점이 상기 측정 시료(210)에 맺히게 한다.The condenser lens 150 condenses the excitation light reflected from the beam splitter 140 and outputs it to the measurement sample 210 of the sample 200, so that the focus is on the measurement sample 210.
또한, 상기 집광 렌즈(150)는 초점, 즉 상기 측정 시료(210)에서 발생되어 발산되는 형광을 집광하여 평행광으로 변환시켜 빔 스플리터(140)로 출력한다.In addition, the condenser lens 150 focuses the fluorescence generated and emitted from the measurement sample 210, converts it into parallel light, and outputs it to the beam splitter 140.
상기 형광 필터(160)는 빔 스플리터(140)와 1차원 광센서(170) 사이에 설치되고, 측정 시료(210)에서 발생된 형광은 상기 1차원 광센서(170)로 투과시키며, 광원(110)에 출력된 여기광 또는 측정 시료(210)에서 반사된 여기광이 상기 1차원 광센서(170)로 투과되는 것을 차단하는 구성으로서, 밴드 패스 필터 또는 롱패스 필터로 이루어질 수 있다.The fluorescence filter 160 is installed between the beam splitter 140 and the one-dimensional optical sensor 170, and transmits fluorescence generated from the measurement sample 210 to the one-dimensional optical sensor 170, and the light source 110 ) is a configuration that blocks the excitation light output or the excitation light reflected from the measurement sample 210 from being transmitted to the one-dimensional optical sensor 170, and may be composed of a band pass filter or a long pass filter.
또한, 상기 형광 필터(160)와 1차원 광센서(170) 사이에는 형광 필터(160)와 일정 거리 이격되어 보조 형광 필터(161)가 추가 설치될 수도 있다.Additionally, an auxiliary fluorescence filter 161 may be additionally installed between the fluorescence filter 160 and the one-dimensional optical sensor 170 at a certain distance from the fluorescence filter 160.
상기 보조 형광 필터(161)는 형광 필터(160)를 통해 대부분의 여기광이 차단되지만, 상기 형광 필터(160)를 투과한 일부의 여기광이 1차원 광센서(170)로 투과되는 것을 차단한다.The auxiliary fluorescence filter 161 blocks most of the excitation light through the fluorescence filter 160, but blocks some of the excitation light that has passed through the fluorescence filter 160 from being transmitted to the one-dimensional optical sensor 170. .
또한, 상기 보조 형광 필터(161)는 형광 필터(160)와 평행하게 설치될 수도 있고, 상기 형광 필터(160)와 일정 각도를 갖도록 틸팅되어 설치될 수도 있다.Additionally, the auxiliary fluorescence filter 161 may be installed parallel to the fluorescence filter 160, or may be installed tilted to have a certain angle with the fluorescence filter 160.
그러나, 상기 보조 형광 필터(161)가 형광 필터(160)와 평행하게 설치될 경우, 상기 형광 필터(160)를 투과한 여기광이 보조 형광 필터(161)에 의해 차단되어 무한 반사가 발생할 수 있어서, 상기 보조 형광 필터(161)는 형광 필터(160)와 일정 각도로 틸팅되어 설치되는 것이 바람직하다.However, when the auxiliary fluorescence filter 161 is installed parallel to the fluorescence filter 160, the excitation light transmitted through the fluorescence filter 160 may be blocked by the auxiliary fluorescence filter 161, resulting in infinite reflection. , It is preferable that the auxiliary fluorescence filter 161 is installed tilted at a certain angle with the fluorescence filter 160.
상기 1차원 광센서(170)는 형광 필터(160)와 보조 형광 필터(161)를 투과한 형광을 순차적으로 수신하는 구성으로서, 다수의 포토 다이오드들의 어레이 및 광전자증배관(Photomultiplier Tube, PMT)로 구성될 수 있다.The one-dimensional optical sensor 170 is a component that sequentially receives fluorescence transmitted through the fluorescence filter 160 and the auxiliary fluorescence filter 161, and is transmitted through an array of multiple photo diodes and a photomultiplier tube (PMT). It can be configured.
즉, 상기 1차원 광센서(170)는 도3과 같이, 광원(110)에서 시간차 간격으로 순차 출력된 여기광(O1, O2, O3 …)에 대응하여 도4와 같이, 측정 시료(210)에서 발생된 형광(R1, R2, R3 …)을 순차적으로 수신한다.That is, the one-dimensional optical sensor 170, as shown in Figure 3, corresponds to the excitation light (O1, O2, O3...) sequentially output from the light source 110 at time intervals, and as shown in Figure 4, the measurement sample 210 The fluorescence generated from (R1, R2, R3...) is received sequentially.
또한, 상기 1차원 광센서(170)는 형광에 의해 발생되는 신호를 일정 시간차 간격으로 발생되는 여기광의 시간 정보와 동기화시켜 도5와 같이 개별 2차원 맵으로 변환함으로써, 각 신호에 대한 구분을 통해 공간 분해능을 가질 수 있게 하고, 2차원 형광 데이터의 측정이 가능할 수 있도록 한다.In addition, the one-dimensional optical sensor 170 synchronizes the signal generated by fluorescence with the time information of the excitation light generated at regular time intervals and converts it into an individual two-dimensional map as shown in FIG. 5, thereby distinguishing each signal. It enables spatial resolution and measurement of two-dimensional fluorescence data.
상기 여기광 필터(180)는 스캔 렌즈(130)와 빔 스플리터(140) 사이에 설치되고, 광원(110)에서 출력된 측정 시료(210)에 포함된 형광 염료를 여기시키기 위한 파장을 갖는 여기광만을 투과시키는 구성으로서, 밴드 패스 필터로 구성될 수 있다.The excitation light filter 180 is installed between the scan lens 130 and the beam splitter 140, and only excitation light having a wavelength for exciting the fluorescent dye contained in the measurement sample 210 output from the light source 110 is used. As a configuration that transmits , it may be configured as a band pass filter.
따라서, 광원에서 시간차를 두고 출력된 여기광과 그에 대응하여 발생된 형광을 1개의 광센서를 이용하여 수신하되, 여기광에 의해 발생된 형광신호를 여기광의 시간차 정보와 동기화하여 수신함으로써, 1개의 광센서를 이용하여 2차원의 공간 분해능을 갖는 형광 데이터로 제공할 수 있게 된다.Therefore, the excitation light output at a time difference from the light source and the fluorescence generated correspondingly are received using one optical sensor, and the fluorescence signal generated by the excitation light is received in synchronization with the time difference information of the excitation light, so that one Using an optical sensor, fluorescence data with two-dimensional spatial resolution can be provided.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to preferred embodiments, but those skilled in the art may make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can do it.
또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 도면번호는 설명의 명료성과 편의를 위해 기재한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.In addition, the drawing numbers described in the claims of the present invention are only used for clarity and convenience of explanation and are not limited thereto. In the process of explaining the embodiment, the thickness of the lines shown in the drawings, the size of the components, etc. may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.
또한, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the above-described terms are terms defined in consideration of the functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator, so interpretation of these terms should be made based on the content throughout the present specification. .
또한, 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다. In addition, even if not explicitly shown or explained, a person skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications including the technical idea of the present invention from the description of the present invention. It is self-evident, and it still falls within the scope of the present invention.
또한, 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.In addition, the above embodiments described with reference to the accompanying drawings are described for the purpose of explaining the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments.
100 : 2차원 형광 데이터 측정장치
110 : 광원
120, 121 : 갈바노 미러
130 : 스캔 렌즈
131 : 콜리메이션 렌즈
140 : 빔스플리터
150 : 집광 렌즈
160 : 형광 필터
161 : 보조 형광 필터
170 : 1차원 광센서
180 : 여기광 필터
200 : 샘플
210 : 측정 시료100: 2D fluorescence data measurement device
110: light source
120, 121: Galvano mirror
130: scan lens
131: collimation lens
140: Beam splitter
150: condenser lens
160: Fluorescence filter
161: Auxiliary fluorescence filter
170: 1-dimensional optical sensor
180: excitation light filter
200: sample
210: measurement sample
Claims (5)
상기 출력된 여기광을 상기 시간차에 따라 각도를 조절하여 반사하는 갈바노 미러(120, 121);
상기 반사된 여기광을 집광하는 스캔 렌즈(130);
상기 스캔 렌즈(130)에서 집광된 여기광을 평행광으로 출력하는 콜리메이션 렌즈(131);
상기 콜리메이션 렌즈(131)로부터 평행광으로 출력되는 여기광을 샘플(200)의 측정 시료(210)로 반사하고, 상기 측정 시료(210)에서 발생되는 형광을 투과시켜 1차원 광센서(170)로 출력하는 빔 스플리터(140);
상기 빔 스플리터(140)에서 반사된 여기광을 집광시켜 초점이 상기 측정 시료(210)에 맺히게 하고, 상기 측정 시료(210)에서 발생된 형광을 평행광으로 변환하여 상기 빔 스플리터(140)로 출력하는 집광 렌즈(150);
상기 빔 스플리터(140)와 1차원 광센서(170) 사이에 설치되어 상기 빔 스플리터(140)에서 1차원 광센서(170)로 입사되는 여기광을 차단하는 형광 필터(160); 및
상기 일정 시간차 간격으로 출력된 여기광에 대응하여 측정 시료(210)에서 발생된 형광 신호를 개별 형광 신호에 대한 구분을 통해 2차원의 공간 분해능을 가질 수 있도록 하고, 상기 형광 신호를 여기광의 시간차 정보와 동기화시켜 순차적으로 수신하는 1차원 광센서(170);를 포함하는 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치.A light source 110 that outputs sequentially at regular time intervals so as to be divided into individual excitation lights;
Galvano mirrors 120 and 121 that reflect the output excitation light by adjusting the angle according to the time difference;
A scan lens 130 that focuses the reflected excitation light;
a collimation lens 131 that outputs the excitation light collected by the scan lens 130 as parallel light;
The excitation light output as parallel light from the collimation lens 131 is reflected to the measurement sample 210 of the sample 200, and the fluorescence generated from the measurement sample 210 is transmitted to produce a one-dimensional optical sensor 170. Beam splitter 140 outputting;
The excitation light reflected from the beam splitter 140 is condensed to focus on the measurement sample 210, and the fluorescence generated from the measurement sample 210 is converted into parallel light and output to the beam splitter 140. A condensing lens 150;
a fluorescence filter 160 installed between the beam splitter 140 and the one-dimensional optical sensor 170 to block excitation light incident from the beam splitter 140 to the one-dimensional optical sensor 170; and
It is possible to have two-dimensional spatial resolution by dividing the fluorescence signal generated from the measurement sample 210 into individual fluorescence signals in response to the excitation light output at the predetermined time difference interval, and converting the fluorescence signal into time difference information of the excitation light. A two-dimensional fluorescence data measurement device using a one-dimensional optical sensor including a one-dimensional optical sensor 170 that is sequentially received in synchronization.
상기 2차원 형광 데이터 측정 장치는 스캔 렌즈(130)와 빔 스플리터(140) 사이에 설치되어 여기광을 투과시키는 여기광 필터(180);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치.According to claim 1,
The two-dimensional fluorescence data measuring device further includes an excitation light filter 180 installed between the scan lens 130 and the beam splitter 140 to transmit the excitation light. 2 using a one-dimensional optical sensor, characterized in that Dimensional fluorescence data measurement device.
상기 형광 필터(160)와 1차원 광센서(170) 사이에 설치되어 상기 형광 필터(160)를 투과한 일부의 여기광을 차단하는 보조 형광 필터(161);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치.The method of claim 1 or 2,
1, characterized in that it further comprises an auxiliary fluorescence filter (161) installed between the fluorescence filter (160) and the one-dimensional optical sensor (170) to block some of the excitation light that has passed through the fluorescence filter (160). Two-dimensional fluorescence data measurement device using a two-dimensional optical sensor.
상기 보조 형광 필터(161)는 형광 필터(160)와 보조 형광 필터(161) 사이에 여기광의 무한 반사를 방지하도록 상기 형광 필터(160)와 일정 각도로 틸팅된 것을 특징으로 하는 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치.According to claim 3,
The auxiliary fluorescence filter 161 is a one-dimensional optical sensor characterized in that it is tilted at a certain angle with the fluorescence filter 160 to prevent infinite reflection of excitation light between the fluorescence filter 160 and the auxiliary fluorescence filter 161. A two-dimensional fluorescence data measurement device used.
상기 스캔 렌즈(130)는 에프세타 렌즈(F-theta lens) 또는 텔레센트릭 렌즈(Telecentric lens) 중 하나인 것을 특징으로 하는 1차원 광센서를 이용한 2차원 형광 데이터 측정 장치.According to claim 3,
A two-dimensional fluorescence data measurement device using a one-dimensional optical sensor, wherein the scan lens 130 is one of an F-theta lens or a telecentric lens.
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