KR20010045949A - 생체 물질 패턴 형성장치 - Google Patents

Abstract

바이오칩(biochip) 제작시 패턴 물질들을 연속적이면서 선택적으로 배열할 수 있는 생체 물질 패턴 형성장치에 관한 것으로, 광원으로부터 발생된 광을 기판에 전달하는 제 1, 제 2 광섬유와, 제 1 광섬유로부터 입사되는 광을 선택적으로 스위칭하여 제 2 광섬유로 출사하는 광 스위치와, 광 스위치를 제어하는 제어기로 구성된다. 여기서, 광 스위치는 제 1, 제 2 광섬유 사이에 위치하는 셔터들과 각 셔터들을 선택적으로 제어시켜 제 1 광섬유로부터 제 2 광섬유에 입사되는 광을 선택적으로 개폐하는 액튜에이터로 구성되는 마이크로 셔터 어레이, 일직선상에 놓여있는 제 1, 제 2 광섬유 중 어느 한 광섬유를 일직선상으로부터 벗어나도록 이동시켜 제 1 광섬유로부터 제 2 광섬유에 입사되는 광을 선택적으로 차단하는 액튜에이터 어레이, 제 1 광섬유로부터 제 2 광섬유에 입사되는 광을 온도나 전압에 의해 선택적으로 투과시키는 광 도파로 모듈 중 어느 하나로 이루어진다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 바이오칩 제작시 발생하는 고비용의 문제를 해결함과 동시에 DNA 칩의 단위 시간당 생산량을 극대화시킬 수 있다.

Description

생체 물질 패턴 형성장치{apparatus for forming a biomaterial pattern}

본 발명은 패턴 형성장치에 관한 것으로, 특히 바이오칩(biochip) 제작시 패턴 물질들을 연속적이면서 선택적으로 배열할 수 있는 생체 물질 패턴 형성장치에 관한 것이다.

일반적으로, 바이오칩(biochip)은 생물에서 유리된 효소, 단백질, 항체, DNA, 미생물, 동식물 세포 및 기관, 신경세포 등과 같은 생체 유기물과 반도체와 같은 무기물을 조합하여 기존의 반도체 칩 형태로 만든 혼성 소자(hybrid device)이다.

생체 분자의 고유한 기능을 이용하고, 생체의 기능을 모방함으로써, 감염성 질병을 진단하거나 유전자를 분석하고, 새로운 정보처리용 신기능 소자의 역할을 할 수 있는 특징이 있다.

고직접도, 분자 수준의 기능 구현, 병렬처리 등의 특성으로 인해 현존 반도체 기능을 초월할 수 있는 잠재적 가능성과 함께 생물체처럼 생각하고 외부 자극에 반응하는 바이오컴퓨터(biocomputer)의 핵심소자가 될 전망이다.

바이오칩은 사용되는 생체물질과 시스템화 정도에 따라 DNA 탐침(probe)이 내장된 "DNA 칩", 효소나 항체/항원, 박테리오로돕신(bacteriorhodopsin) 등과 같은 단백질이 사용된 "단백질 칩(protein chip)", 신경세포를 직접 사용한 "뉴런 칩(Neuron chip)" 등으로 구분될 수 있으며, 시료의 전처리, 생화학 반응, 검출, 자료해석 기능까지 소형 집적화되어 자동 분석 기능을 갖는 "실험실 칩(Lab chip)"과 각종 생화학 물질의 검출 및 분석 기능을 할 수 있는 "바이오 센서(biosensor)"를 포함하여 광범위하게 정의될 수 있다.

이러한 바이오칩을 개발하기 위해서는 생체물질과 실리콘과 같은 반도체 사이의 분자 인터페이스를 효율적으로 실현시켜 생체물질의 고유 기능을 최대한 활용할 수 있게 하는 것이 중요하다.

특히, DNA 칩이나 단백질 칩 등과 같은 바이오칩에서는 관련 생체물질들을 마이크로메터 스케일(micrometer scale)의 제한된 영역에 고집적화 시키는 일이 무엇보다 중요하다.

그 이유는 고도로 집적화된 DNA 칩의 경우, 그 만큼 유전정보를 해독할 수 있는 능력이 향상되기 때문이다.

DNA 칩 제조는 올리고뉴클레오티드(oligonucleotides)나 펩티드 핵산(peptide nucleic acid, PNA)을 미리 합성하여 칩상에 올리는 방법과 칩상에서 직접 올리고핵산을 합성하여 탐침(probe)을 만드는 합성법으로 크게 나눌 수 있다.

이러한 일들은 현재 미국에서 가장 활발하게 진행되고 있으며 많은 결과와 실질적인 제작 기술들이 상용화되고 있다.

가장 대표적인 것으로는 미국의 스탠포드(Stanford) 대학에서 개발된 cDNA 마이크로어레이 칩(microarray chip)과 아피매트릭스(Affymetrix)라는 회사에서 개발한 올리고뉴클레오티드 칩(oligonucleotide chip)이 있다.

cDNA 마이크로어레이 칩은 수천 개의 다른 완전한 유전자를 약 1㎠안의 유리 기판상에 배열시킨 형태이다.

이러한 cDNA 마이크로어레이를 제조하기 위해서는 무엇보다 기판상에 올릴 개개의 유전자를 확보하는 일이 가장 중요하다.

이를 위해서는 먼저 필요한 각 유전자를 PCR(polymerase chain reaction)하기 위해 필요한 프리머(primer)를 확보하고, 올리고뉴클레오티드 합성장치를 이용하여 유전자를 증폭하여야 한다.

다음, DNA를 유리 기판(slide glass)상에 옮겨 주기 위한 장치로 마이크로어레이어(microarrayer)를 사용하여 유리 기판에 고정화시키는 작업을 수행해야 한다.

그러나, cDNA의 스팟팅(spotting) 방식 및 고전적인 마이크로피펫팅(micropipetting) 방식, 두 방법 모두 고밀도로 DNA 칩을 제조할 수 없다는 단점이 있고, DNA 칩 제조에 필요한 유전자를 확보하기 위한 고비용과 장시간으로 인해 DNA 칩을 상용화하는데 제약이 되고 있다.

반면, 올리고뉴클레오티드 칩은 약 15 ∼ 25개의 염기들로 이루어진 수만 개의 다른 올리고뉴클레오티드를 하나의 칩안에 가지고 있는 형태이다.

아피매트릭스 올리고뉴클레오티드 칩은 각각의 염기를 칩 위에서 한 개씩 합성하여 약 20 ~ 25개의 염기들을 고정화시키며, 이를 위해 많은 수의 마스크를 연속적으로 사용하여 염기를 합성시켜 나가는 포토리소그래피(photolithography) 기술을 사용하고 있다.

아피매트릭스는 이 기술을 사용하여 약 65,000개의 다른 올리고뉴클레오티드를 1.28㎠ 안에 집적시킨 칩을 만들었고, 현재는 집적시킬 수 있는 올리고뉴클레오티드의 개수가 약 400,000개에 이른다.

여기서, 올리고뉴클레오티드가 합성되는 유리의 표면은 각각의 염기들을 합성할 수 있도록 보호기가 붙어 있는데, 이들 보호기(protecting group)는 빛에 민감한 화학 물질로서 빛을 받으면 보호기가 제거되는 성질을 가지고 있다.

예를 들면, 아데닌(Adenine)을 기판 위에 고정화시키려면, 고정화시키려는 부분만 빛을 받도록 하고 다른 부분은 빛을 막아주어 빛을 받는 부분에만 보호기를 제거시킨 다음, 고정화시키려는 아데닌을 기판 위에 흘려줌으로써, 빛을 받는 부분에 아데닌만이 고정되도록 한다.

그리고, 고정화가 되어 있지 않고 기판 위에 남아 있는 여분의 염기들은 적당한 용제로 세척하여 씻어준다.

이러한 과정을 수십 번 반복하게 되면, 약 65,000 개의 다른 25 mer(25개의 염기를 가진 올리고뉴클레오티드)를 약 100 사이클(cycle) 안에 합성할 수 있다.

이와 같이 아피매트릭스사의 올리고뉴클레오티드 칩은 고밀도로 DNA를 배열시킬 수 있고, 각각의 염기를 칩 위에서 한 개씩 합성하여 나가므로 각각의 염기들을 원하는 대로 배열하여 합성할 수 있다는 장점이 있다.

하지만, 이를 위해서는 많은 수의 광 마스크(photo mask)를 연속적으로 사용하여야 하는 단점이 있다.

이러한 마스크는 제작 단가가 상당히 높으며, 한번 제작한 마스크는 일정한 위치에 빛이 통과할 수 있도록 구멍이 나 있는 형태이므로 원하는 형태의 칩의 제작에만 사용될 뿐, 다른 구조를 갖는 올리고뉴클레오티드 칩의 제작에는 사용할 수 없다.

또한, 수 십장에 이르는 각각의 광 마스크를 정확하게 다시 배치(aligning)하여 다층 구조로 염기들을 배열하는 일도 상당히 어렵고 힘든 일이다.

이는 현재 아피매트릭스사의 올리고뉴클레오티드 칩이 갖는 가장 큰 문제점이며 낮은 단가로 상용화가 불가능한 주요한 이유이다.

그리고, 완성된 칩 자체를 공급하므로 유전자 자체를 임의로 배열시켜 분석에 응용하려는 사람들의 연구개발 목적에는 전혀 부합하지 못한다.

이와 같은 종래의 바이오칩 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

cDNA 마이크로어레이 칩의 제조방법은 DNA 칩 제조에 필요한 유전자를 확보하기 위한 고비용과 장시간으로 인해 DNA 칩을 상용화하는데 제약이 되고 있다.

그리고, 올리고뉴클레오티드 칩의 제조방법은 한 개의 칩을 제작하기 위해 사용되는 마스크의 숫자는 수십 개에 이르며, 이렇게 제작된 수십 개의 마스크는 특정한 염기 배열을 갖는 칩의 제작에만 사용이 가능하다.

그러므로, 종래의 방법은 제조 공정이 복잡하고, 제조 단가가 매우 높다.

이와 같은 문제들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 낮은 비용 및 생산량의 극대화가 가능하도록 패턴 물질을 연속적 및 선택적으로 배열할 수 있는 생체 물질 패턴 형성장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 생체 물질 패턴 형성장치를 보여주는 블록구성도

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 광섬유 어레이 헤드 및 그의 밑면을 보여주는 도면

도 3a, 3b 및 도 4a, 4b는 본 발명의 광 스위칭 방식을 보여주는 도면

본 발명에 따른 생체 물질 패턴 형성장치는 광원과, 광원으로부터 발생된 광을 입사시키고자 하는 대상물에 전달하는 제 1, 제 2 광 전달부와, 제 1 광 전달부로부터 입사되는 광을 선택적으로 스위칭하여 제 2 광 전달부로 출사하는 광 스위치부와, 광 스위치부를 제어하는 제어부로 구성된다.

여기서, 제 1, 제 2 광 전달부는 광섬유 어레이로 이루어지고, 광섬유 어레이는 1차원 또는 2차원적으로 나란히 배열된다.

그리고, 광 스위칭부는 제 1, 제 2 광 전달부 사이에 위치하는 셔터들과 각 셔터들을 선택적으로 제어시켜 제 1 광 전달부로부터 제 2 광 전달부에 입사되는 광을 선택적으로 개폐하는 액튜에이터로 구성되는 마이크로 셔터 어레이, 일직선상에 놓여있는 제 1, 제 2 광 전달부 중 어느 한 전달부를 일직선상으로부터 벗어나도록 이동시켜 제 1 광 전달부로부터 제 2 광 전달부에 입사되는 광을 선택적으로 차단하는 액튜에이터 어레이, 제 1, 제 2 광 전달부 사이 또는 광원과 제 1 광 전달부 사이에 위치하여 제 1 광 전달부로부터 제 2 광 전달부에 입사되는 광을 온도나 전압에 의해 선택적으로 투과시키는 광 도파로 모듈 중 어느 하나로 이루어진다.

또한, 제 2 광 전달부와 대상물 사이에는 제 2 광 전달부로부터 출사되는 광을 포커싱하는 포커싱 렌즈가 배치된다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 종래와 같은 포토 마스크를 사용하지 않고 입사되는 광의 스위칭이 개별적으로 가능한 광섬유를 사용하여 바이오칩 제작시 발생하는 고비용의 문제를 해결함과 동시에 DNA 칩의 단위 시간당 생산량을 극대화시킬 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 광섬유를 이용한 생체 물질 패터닝 장치로서, 광원을 차폐할 수 있도록 각각의 광섬유를 일체화시킨 형태이다.

각각의 광섬유 말단에는 개별적으로 광원을 위치시키거나 또는 하나의 광원을 이용함으로써, 생체 물질을 패터닝할 기판부에 수직으로 위치한 각각의 광섬유가 차폐 스위칭 역할을 할 수 있도록 하였다.

따라서, 본 발명을 이용하면 기존 방법과 같이 생체 물질을 패터닝하는데, 수 십장의 광마스크가 필요한 경우와는 달리 광섬유 말단부의 개폐를 소프트웨어적으로 컴퓨터 프로그램에 의해 제어할 수 있기 ??문에 별도의 광마스크를 이용하지 않고서도 원하는 생체 물질의 패턴을 쉽게 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 생체 물질 패턴 형성 장치를 보여주는 블록 구성도로서, 도 1에 도시된 바와 같이 생체 물질 패터닝 장치는 생체 물질 패터닝에 필요한 광을 방출하는 광원과, 입사되는 광이 광섬유에 의해 개별적으로 통과되는 제 1 광섬유, 통과된 광을 스위칭하는 광 스위치와, 광 스위치를 선택적으로 제어하는 제어기, 스위칭된 광을 생체 물질이 패터닝될 기판으로 전달하는 제 2 광섬유, 기판을 지지하는 광 테이블(optical table), 그리고 광 테이블에 위치한 기판을 고정시켜주는 진공 어댑터로 구성된다.

즉, 광섬유를 광로(light path) 또는 광 스위치(optical switch)로 이용함으로써, 광섬유를 매개로 하여 소프트웨어적으로 원하는 부위의 선택적인 빛의 조사가 가능하게 되어 싱글 마스크(single mask) 기능을 수행하는 하나의 패터닝 장치로 사용될 수 있다.

여기에 사용되는 광섬유 어레이의 경우, DNA 또는 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotide)와 같은 생체 물질을 고정시키는 기판 부분과 근접한 광섬유의 말단에서 빛이 퍼지는 현상을 없애 주기 위해 빛을 포커싱(focusing) 해주는 포커싱 렌즈를 제 2 광섬유와 기판 사이에 부착하여 사용할 수도 있다.

그리고, 제 1, 제 2 광섬유는 광섬유 어레이로 이루어지는데, 이들은 사용되는 기판과 생체 물질의 패터닝 형태에 따라 1차원적으로 배열시킬 수도 있고, 2차원적으로 배열시킬 수도 있다.

즉, 도 2a에 도시된 바와 같이 XY 방향으로 운전이 가능한 로보틱스나 모터에 지지되어 회전이 가능한 원판형 기판에 생체 물질을 패터닝하는 경우에는 광섬유 어레이가 1차원적으로 배열된 광섬유 어레이 헤드를 사용하고, 도 2b에 도시된 바와 같이 기판과 같은 크기의 광섬유 어레이 유닛(unit)을 사용하여 한 번에 생체 물질 전체의 패턴을 패터닝할 수도 있다.

여기서, 생체 물질이 고정되는 기판은 유리, 실리콘, 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluorethylene), 폴리스틸렌(polystylene), 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드 등과 같은 재질의 기판을 사용한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작은 다음과 같다.

먼저, 광 테이블 위에 생체 물질을 패터닝하고자 하는 기판을 올려 놓고, 진공 어댑터를 이용하여 기판을 고정시킨다.

이어, 광섬유 어레이 헤드를 기판 상부에 위치시키고, 광원에서 광을 방출한다.

그리고, 방출된 광은 제 1 광섬유 및 제 2 광섬유를 통해 기판으로 전달되는데, 제 1 광섬유와 제 2 광섬유 사이에 광 스위치를 두어 광을 선택적으로 제어한다.

이 광 스위치는 컴퓨터 프로그램에 의해 제어되기 때문에 제 1 광섬유로부터 출력되는 광을 선택적으로 스위칭하여 제 2 광섬유로 입사시킨다.

제 2 광섬유는 선택적으로 스위칭된 광을 기판으로 전달하여 기판 위에 생체 물질을 원하는 패턴대로 패터닝시킨다.

이와 같이 본 발명에서는 광을 선택적으로 스위칭하는 광 스위치의 동작이 매우 중요하다.

본 발명에서는 일 예로서 3가지 방식을 사용하였다.

첫 번째 방식은 마이크로 셔터 어레이(micro shutter array)를 이용한 방식이고, 두 번째 방식은 액튜에이터 어레이를 이용한 방식이며, 세 번째 방식은 광 도파로 모듈(optical wave guide module)을 이용한 방식이다.

첫 번째 방식은 제 1 광섬유와 제 2 광섬유의 연결 부위에 마이크로 셔터 어레이와 같은 장치를 장착하여 각각 광섬유의 중간 부위에서 빛을 차폐시키는 방식이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 마이크로 셔터 어레이는 제 1, 제 2 광섬유 사이에 위치하는 셔터들과, 각 셔터들을 선택적으로 이동시켜 제 1 광섬유로부터 제 2 광섬유에 입사되는 광을 선택적으로 개폐하는 액튜에이터(actuator)로 구성된다.

여기서, 액튜에이터는 콤 드라이브(comb drive) 등과 같이 전기적인 힘이나 온도 또는 그 밖의 다른 외부적인 힘에 의해 개별적으로 동작이 가능한 것을 사용한다.

마이크로 셔터 어레이 방식은 도 3b에 도시된 바와 같이 액튜에이터의 상하 구동에 의해 마이크로 셔터가 제 1 광섬유로부터 제 2 광섬유로 입사되는 광을 오프(off)하거나 온(on)시켜 선택적으로 광을 개폐시킨다.

그리고, 두 번째 방식은 각 광섬유 연결 부위에서 기계적으로 한쪽 광섬유를 수직방향으로 움직여서 광을 스위칭하는 방식이다.

액튜에이터 어레이 방식은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 일직선상에 놓여있는 제 1, 제 2 광섬유 중 어느 한 곳에 액튜에이터 어레이를 연결시키고, 액튜에이터가 연결된 광섬유를 개별적으로 일직선상으로부터 벗어나도록 이동시켜 제 1 광섬유로부터 제 2 광섬유에 입사되는 광을 선택적으로 차단하는 방식이다.

마지막으로 세 번째 방식은 제 1, 제 2 광섬유 사이 또는 광원과 제 1 광섬유 사이에 광 도파로 모듈을 설치하고, 제 1 광섬유로부터 제 2 광섬유에 입사되는 광을 온도나 전압 등에 의해 선택적으로 투과되도록 하는 방식이다.

즉, 광 도파로 모듈은 온도나 전압 등에 의해 모듈로 입사되는 빛의 통과나 소멸이 선택적으로 조절 가능한 장치이므로 이를 응용하여 광을 선택적으로 개폐할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 컴퓨터 소프트웨어를 이용하여 광섬유 어레이를 구성하는 모든 광섬유를 제어하여 각 광섬유의 개별적인 빛의 통과 및 차폐를 조절할 수 있기 때문에 DNA 칩 제작 장비를 비롯한 다양한 형태의 바이오칩 제작을 위한 생체 물질 패턴 형성 장치로 활용할 수 있다.

또한, 본 발명은 바이오칩 제작뿐만 아니라 그 외의 다른 소자에도 적용 가능하다.

본 발명에 따른 생체 물질 패턴 형성장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 DNA 칩, 단백질 칩을 포함한 바이오칩의 제조를 대폭 간소화시킴으로써, 저가의 공정을 가능하게 할 수 있는 방법이다.

즉, 포토 마스크를 사용하지 않고 입사되는 빔의 스위칭을 개별적으로 가능하게 하는 광섬유를 사용하여 기존의 포토 마스크를 사용하는 것과 같은 효과로 생체 물질의 패터닝을 할 수 있는 방법이다.

이러한 스위칭이 가능한 광섬유를 이용하여 필요한 부분의 특정한 광섬유를 컴퓨터 프로그램상에서 온/오프 시키면, 필요한 위치의 광섬유를 통하여 빔이 국부적으로 통과하므로 펩타이드, 단백질, 항체, DNA, 미생물, 동식물 세포 및 기관, 신경세포 등과 같은 생체 유기물을, 각종 기판 위에 효과적으로 패터닝할 수 있다.

또한, 본 발명은 DNA 칩을 제작할 경우 발생하는 고비용 문제를 획기적으로 개선시켜 줄 새로운 개념의 칩 제작 툴(tool)로 이용이 가능하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (8)

1. 광원;

   상기 광원으로부터 발생된 광을 입사시키고자 하는 대상물에 전달하는 제 1, 제 2 광 전달부;

   상기 제 1 광 전달부로부터 입사되는 광을 선택적으로 스위칭하여 제 2 광 전달부로 출사하는 광 스위치부; 그리고,

   상기 광 스위치부를 제어하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 생체 물질 패턴 형성장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 광 전달부는 광섬유 어레이로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체 물질 패턴 형성장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 광섬유 어레이는 1차원, 2차원 중 어느 한 차원으로 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 생체 물질 패턴 형성장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 광 스위칭부는 상기 제 1, 제 2 광 전달부 사이에 위치하는 셔터들과 상기 각 셔터들을 선택적으로 제어시켜 상기 제 1 광 전달부로부터 제 2 광 전달부에 입사되는 광을 선택적으로 개폐하는 액튜에이터로 구성되는 마이크로 셔터 어레이, 상기 일직선상에 놓여있는 제 1, 제 2 광 전달부 중 어느 한 전달부를 상기 일직선상으로부터 벗어나도록 이동시켜 상기 제 1 광 전달부로부터 제 2 광 전달부에 입사되는 광을 선택적으로 차단하는 액튜에이터 어레이, 상기 제 1, 제 2 광 전달부 사이 또는 광원과 제 1 광 전달부 사이에 위치하여 상기 제 1 광 전달부로부터 제 2 광 전달부에 입사되는 광을 온도나 전압에 의해 선택적으로 투과시키는 광 도파로 모듈 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생체 물질 패턴 형성장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   패턴 물질이 형성되는 대상물;

   상기 대상물을 지지하는 지지대;

   상기 대상물을 고정시키는 진공 어댑터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 물질 패턴 형성장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 대상물은 생체 물질이 고정되는 기판인 것을 특징으로 하는 생체 물질 패턴 형성장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 기판은 유리, 실리콘, 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluorethylene), 폴리스틸렌(polystylene), 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체 물질 패턴 형성장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 광 전달부와 대상물 사이에는 상기 제 2 광 전달부로부터 출사되는 광을 포커싱하는 포커싱 렌즈가 배치되는 것을 특징으로 하는 생체 물질 패턴 형성장치.