KR20030066810A - 생물학적 마이크로배열의 표면에서의 상이한 방사성핵종의 동시 정량화를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

생물학적 마이크로배열의 표면에서의 상이한 방사성핵종의 동시 정량화를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 핵종이 침착, 흡착, 또는 고정된 표면의 임의 영역내 하나 이상의 방사성 핵종양의 동시 측정 방법 및 장치에 관한 것이다. 이들 방사성 핵종은, 이 표면에서, 다양한 메커니즘에 의해 화학적 물질에 고정된, 조직 영역 또는 더 큰 생물학적 분자에 전형적으로 통합되는 화합물에서 마커로서 역할을 한다. 이 방법은 상이한 베타-방사 방사성 핵종으로 표지된 뉴클레오티드의 이용을 통한 특히 DNA 마이크로배열 연역에 대해 적절하다.

Description

생물학적 마이크로배열의 표면에서의 상이한 방사성 핵종의 동시 정량화를 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR SIMULTANEOUS QUANTIFICATION OF DIFFERENT RADIONUCLIDES ON THE SURFACE OF A BIOLOGICAL MICROARRAY}
수천개의 염색체와 이들의 생산품, 즉 RNA 및 단백질은 생명체 기능에 있어서, 복잡하고 오케스트라적인 방법으로 생명의 미스테리를 창조하는 것으로 알려져있다. 그러나, 분자 생물학에서 종래의 방법은 일반적으로 "한 실험에서 한 염색체" 기준에서 작동하며, 이는 염색체 기능의 모든 그림을 완성하는 것을 어렵게 하였다. 그래서, 생물학적 마이크로배열은 근래에 나타난 생물학적 연구에서 대부분의 단백질 신규 기법을 대표하는데, 이는 염색체와 이들의 생산물의 완전한 세트를 동시적으로 연구할수 있는 기회를 제공하기 때문이다.
마이크로배열(microarray)은, 생물학적 분자의 공지 또는 미지 시료들의 매칭(mctching)용 배지를 제공하는 시료판에서, 시료 부위에 고정된 생물학적 분자의 정돈된 배열이다. 테스트판에 고정된 분자는 통상 프로브(probe) 분자로 언급되고, 반면 테스트 시료의 생물학적 분자는 타겟(target) 분자로 언급된다. 프로브 분자와 타겟 분자이 생물학적 분자의 특이적 상보성 쌍을 형성할 경우에, 테스트 부위의 정돈된 배열은 유기체로부터의 테스트 시료에서 특이적 생물학적 분자를 밝히기 위해서 사용될 수 있으며, 또한 이들 분자의 존재비를 측정하는데 사용될 수 있다. 상보성 생물학적 분자의 전형적 예는 DNA 혼성 쌍, 염색체-항염색체 등등이다. 마이크로배열에서, 시료부위는 전형적으로 직경이 200 ㎛ 미만이지만, 그러나 전형적으로 300 ㎛ 또는 보다 큰 직경을 가지는 "마크로배열"이 기술되었다.
생물학적 마이크로 배열기법은 다수의 응용분야에 적용될 수 있는데, 예를 들면, 진단, 새로운 염색체 및 단백질의 확인/발견, 신약 발견, 약물학적 및 독성학적 연구분야 등등이다. 기법은 몇몇 소스(source), 예를들면 건강한 세포 및 종양 세포로부터의 생물학적 성분이 동일한 배열에 흡수되었는가 하는 테스트의 비교에 또한 사용될 수 있다.
생물학적 배열중에서, 최근에 관심을 끄는 것은 DNA-마이크로배열이다. 이 기술은 단일 칩상에서 모든 게놈을 모니터할 수 있게 하고, 이에의해 동시에 수천개의 염색체사이의 상호작용에 대한 보다 나은 그림을 얻게 하는 것을 가능하게 한다.
종래 기술
일반적으로, DAN-마이크로배열에 의해서 생물학적 활성을 결정하는 통상의 방법은 다음과 같다: 프로브 cDNA 가닥(전형적으로 500 - 5000 염기길이)이 특이적이고 정돈된 배열로 고체판(전형적으로 유리판)에 고정된다. 다음 프로브 cDNA 가 하나 또는 수개의 타겟(테스트 시료로부터 마크된 cDNA )에 별도로 또는 혼합물로 노출된다. 표지된 cDNA, 타겟은 테스트시료로부터 추출되고 그리고 특이적 마커 분자로 표지된 RNA 시료로부터 역전사에 의해 효소적으로 생산된다. 시료의 역전사된 RNA 전사본는 마이크로배열된 프로브 cDNA 와 혼성화된다. 그래서, 각 타겟 cDNA 의 양과 타입은 마이크로배열상의 각 테스트 부위에서 각 마커 분자의 위치와 농도를 측정함으로서 결정될 수 있게 되는데, 이는 각 테스트 부위로부터 마커신호가 마이크로 배열내 각 테스트 부위에서 각각의 특이적 전사물에 대한 상대적인 전사물의 양을 반영하기 때문이다. 시료 변이를 제거하기 위해서, 두 경쟁 시료사이의 신호비가 측정수단으로 바람직하다.
형광 태그된 뉴클레오티드
전통적으로, 이러한 기술을 이용한 시그널의 검출은 적절한 형광발색단 (flurorphores)으로 표지된 in vitro 통합된 뉴클레오티드에 기초하는데, 즉 독특한 칼라의 특이적 형광발색단(형광 분자들)이 각 시료로부터 추출된 RNA 에 각각 삽입된다. 그래서, 독특한 컬러의 형광발색단으로 표지된 뉴클레오티드가 타겟 cDNA 에 통합되고, 이것은 프로브 cDNA 에 혼성화된다. 형광발색단은 상이한 파장에 의해 여기될 수 있으며, 또한 유사하게 상이한 파장을 방출할 수 있다. 레이져 광과 2 이상의 cDNA 군으로부터 신호를 분리하는 적절한 필터의 사용으로 이것을성취할 수 있다.
그러나, 출발물질에 대한 일반적인 요구는 50 ㎍의 총 RNA 의 범위, 또는 대략 5 x 107세포 등가물의 범위내에 존재한다. 이 상대적으로 많은 양의 물질은 수많은 관련 응용분야로부터의 표준 기법, 예를 들어, 임상적 진단으로부터의 표준 기술의 사용을 배제한다. 이러한 감수성의 결핍에서 하나의 매우 의미있는 인자는, RNA 로부터 cDNA 의 역전사에서, 현 형광발색단-태그된 뉴클레오티드의 낮은 도입률이다. 그래서, 합성된 cDNA 당 단지 적은 수의 형광 분자들이 도입될 것이다. 또한, 형광발색단-태그된 뉴클레오티드가 일반적으로 세포성 기계를 통해서 일반적으로 포함되지 않을 것이기 때문에, 세포배양을 통한 형광의 도입을 요구하는 응용분야도 배제될 것이다. 보다 양호한 신호 강도를 얻기 위한 기술의 도래는 시료물질의 효소적 증폭과 화학적 신호 증폭을 포함한다. 그러한 방법들은 시료의 크기가 작아질수 있다는 것을 나타낸다.
시료 크기를 100 ng 총 RNA 출발 물질[1]까지 낮추게 하는 증폭기술이 최근에 공개되었다. 이것은 RNA 와 cDNA 사이의 1 회이상의 사이클링을 통해서 성취된다. 이러한 반응에서, RNA 를 생성할 수 있도록 T7 프로모터를 일단에 부착하고, 그리고 1 차 역전사시에 대부분의 5'말단에서 모든 cDNA 에 특이적 프라이머를 첨가하도록 다른 일단에 어떤 역전사 효소의 특징을 개발하는 것에 의해서 약 50-배 증가를 얻는 것이 가능하다. 이러한 특징은 짧은 길이의 cDNA의 생성을 피하는 것이 필요하다.
테스트 물질로부터 신호를 증폭하는 선택적인 전략은 화학적 수단을 통한 것이다. 지금까지 이용가능한 대분분의 민감한 기법은 표지된 가지달린 합성 DNA 분자의 포개질 얽힘에 의존한다.[2, 3, 4] 혼성화 배열 전에 이들은 cDNA 의 폴리-A 꼬리에 고정될 수 있다. 일반적으로, 신호 강도에서 250 배의 증가가 성취될 수 있다.
이러한 기법들은 둘다 신뢰할 만한 효율과 감수성 수위에 대해 엄밀하게 시험되지 않았다. 증폭기술은, 상이한 전사물에 대해 mRNA 길이에서 큰 변이와 결합되는 공정의 효소적 특성에 기인하여, 출발물질의 편향도(degree of bias)에 이르는 경향이 있다.
적절한 신호 강도를 성취하는데 필요한 다량의 테스트 물질, 및 이용가능한 형광발색단이 역전사 효소에 의해서 어렵게 수용된다는 문제는 종래 기술에서 상당한 단점이 있음을 보여준다.
방사성 표지된 뉴클레오티드
역전사 효소에 의한 낮은 수용성 문제는 뉴클레오티드 표지용 방사성 동위원소를 사용함으로서 해결될 수 있는 것으로 알려져 있다.
역사적으로, 방사성 동위원소는 핵산의 민감한 검출과 정량화에 널리 사용되어 왔다. 통상적인 이용은 프로브(핵산 검출자) 또는 직접적으로 in vivo 에 통합된 하나의 단독, 일반적으로 베타-방사성, 방사성 핵종의 이용에 한정되어 왔다. 검출은 액체 섬광 또는 감마 계수기를 이용하여 수행되었으며, 그리고 2차원 분포(예를 들면 Northern and Southern blots), 자동방사사진 필름, 인광 영상분석기,및 디지털 자동방사사진 시스템이 사용되어왔다.
조직의 얇은 단면 또는 Southern and Northern 핵산 흡입법에서 방사성 화합물 분포의 측정은 전통적으로 필름 자동방사사진법에 의해서 수행되어 왔으며, 그리고 이 기법은 여전히 정밀 해상도 연구에 대한 일반적인 선택으로 존재하고 있다. 그러나, 이것은 제한된 동적 범위(단지 1.5-3 오더의 크기)와 낮은 감수성의 문제를 가지고 있으며, 인력소모적이며, 그리고 부정확한 측정을 제공한다.
스토리지 포스포어 스크린 이미징 시스템(storage phosphor screen imaging system)은 필름 자동방사사진법에 비해 더 좋은 감도를 가지며,32P 의 X-레이 필름보다 250 배 민감하며,14C 및35S 의 직접 필름 자동방사사진법보다 60 에서 100 배 더 민감하다. 선형 동적 범위는 이 시스템에서 4 -5 오더의 크기이며, 정량화 방법은 필름보다 더 신뢰성있는 결과를 제공한다. 그러나, 최소 트레솔드(threshold) 미만의 활성을 가지는 영역은 정확하게 계량화하지 못하며, 그리고 활성 분포의 측정에서 정확성에서 피할수 없는 제한을 부과한다.
2 개의 후자 방사성 기구의 중요한 실용적 문제점은, 과다 노출 또는 과소 노출을 피할 수 있도록, 사진을 얻기전에 노출시간을 알아야 할 필요가 있다는 것이다. 특히 필름의 경우, 노출시간이 한 달일 수 있는데, 노출시간의 잘못된 측정은 상당한 시간의 낭비를 야기할 수 있다.
2 개의 후자 방사성 기구와 관련된 문제들은 직접적 발생 검출을 가진 디지털 시스템을 이용하여 해결할 수 있다. 이것은 절대적 선형성을 가지는 결과를 제공하며, 계수 속도는 단지 일렉트로닉스의 속도에 의해 제한되며, 그리고 노출시간의 정확한 측정에 대한 필요성은 어떤 시간에서 축적된 그림을 검사할 수 있기 때문에 제거된다. 이용가능한 시스템의 기하학적 해상도가 필름 기법의 그것과 경쟁할 수 없다 하더라도, 이것은 인광 스크린 이미지화 시스템에는 필적할 수 있다.
그러나, 이러한 기법들은 상이한 비-단일에너지(nonmonoenergetic) 핵종으로부터의 기여를 분리할 수 없고, 그래서 생화학적 마이크로배열상의 동일한 지점에서 2 이상의 상이한 방사성 방출기의 동시적 정량화에 적용할 수 없다. 명확하게, 이것은 동시에 하나 이상의 시편, 일예로 예를 들면 건강한 세포와 종양세포로부터 활성을 비교하기를 원하는 모든 응용분야를 방해한다. 그래서, 모든 부류의 중요한 진단 및 연구 분야가 태그 뉴클레오디드 및/또는 방사성 동위원소를 구비한 다른 생화학적 분자의 잇점으로부터 단절되게 한다.
또한, 우리의 지식에 따라, 통상의 방사학적 방법을 수행하기 위한 공지된 방법 및 장치는 표면상의 모든 분자를 단지 한 비율의 핵종으로 동시에 그리고 제한된 수의 방사성 동위원소로 표지화하는데 모두 제한된다. 그래서, 생물학적 마이크로배열에서 각 지점에서 2 이상의 상이한 비율의 핵종의 방사성활성/강도의 동시적 측정을 수행하는 일반적 방법에 대한 필요가 존재하였다. 평행 홀 시준기를 장착한 감마 카메라가 몇몇 감마-방사 방사성 핵종의 분포를 표면에서 동시에 측정하기 위해서 사용될 수 있다. 그러나, 이 카메라는 밀리미터 스케일 이하의 공간적 정도를 가지는 구조를 분석할 수 없다.
발명의 목적
본 발명의 목적은 방사성 동위원소로 명확하게 표지되고, 다음에 기질에 침착된 생물학적 분자의 프로브 배열상에 흡착되는 하나 이상의 타겟 생물학적 분자의 동시 계량 및/또는 비교를 수행하는 장치 및 방법을 제공하는 것이며, 그리고 이것은 실질적으로 상기 언급된 문제를 제거하거나 감소시킨다.
본 발명의 또 다른 목적은 명확한 분포를 가지는 베타 방출 방사성 핵종으로 표지되고, 그리고 이후 DNA-마이크로배열에 흡착되는 2 이상의 cDNA 의 동시 측정용 장치와 특이적 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 방사성 핵종이 침착, 흡착, 또는 고정된 표면의 임의의 영역내에서, 하나 이상의 방사성 핵종(raidoactive nuclide)량의 동시 계량화 방법 및 장치에 관한 것이다. 이들 방사성 핵종은, 이 표면의 화학적 기질에 다양한 메카니즘에 의해서 고정된 전형적으로 조직 부위 또는 보다 큰 생물학적 분자에 결합된 화합물에 마커로서 작용한다. 이 방법은 특히 상이한 베타-방출 방사핵종으로 표지된 뉴클레이티드의 이용을 통해서 DNA 마이크로배열을 추정하는데 적합하다.
도 1a 는 스트립을 구비한 센서판의 개략도이며, 그리고 pn-접합(다이오드)의 2 차원 배열의 개략적 표현이다.
도 1b 는 센서판상에서 각격 위치의 근방 스트립내에서 측정된 침착 에너지의 전형적인 분포를 보여주는 그래픽 표현이다. 그림에서, 방사성 입자는 크로스로 표지된 지점에서 센서판을 가격하며, 화살표에 의해서 가르켜지는 지점에서 종료된다.
도 1 c 는 하나의 증폭기 채널을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.
도 1 d 는 방사성 입자의 가격 위치와 에너지를 측정하기위한 센서판과 주변 전자장치의 개략적 표현이다.
도 2 는 독특한 분포를 가지는 2 이상의 베타 방출 방사핵종으로 표지된 cDNA 의 동시측정의 경우에서 본 발명의 바람직한 실시예를 개략적으로 나타내는 흐름도이며, 이것은 DNA-마이크로배열상에 흡착된다.
도 3 은 각 방사성 동위원소로부터의 기여도를 분리하는 데이타 처리 공정을 나타내는 블럭 다이아그램이다.
도 4 는 에너지 간격(에너지 빈)의 실질적 수를 이용하는, 발명에 따른 장치에 의해서 측정되는33P 및35S 동워원소에 대해 에너지 스펙트럼을 보여주는 챠트이다.
도 5 는33P 및35S 로 별개로 또는 조합으로 표지된 연어 정자의 측정의 x-축 투영을 보여준다.
도 6 은 OHS 골육종 및 MCF-7 유방암 세포 각각으로부터33P 및35S 표지된RNA-라인의 동시 측정 가상의 형광 발색단 플롯을 보여준다.
발명의 간단한 기술
상기 언급된 목적은 하기 기재와 수반되는 청구항에서 기재된 구성에 의해서 얻어질 수 있다.
본 발명의 목적은
a) 검출기 표면을 때리는 각 입자/광자의 위치와 에너지를 기록하는 것,
b) 실시간 재배열 및 베타 감소를 수행하는 것, 및
c) 재배열된 데이타로부터 프로브 표면의 임의의 영역내에서 2 이상의 방사 핵종의 양을, 예를 들면 자동방사사진 그림에서 두개의 방사성 핵종으로 부터 기여도를 구분하는 최근에 2 이상의 본 발명자에 의해서 공개된 방법에 의해, 동시 방출하는 것
을 수행할 수 있는 디지털 검출 시스템을 개발하는 것에 의해서 성취될 수 있다.
디지털 검출 시스템 또는 장치는 장치의 센서 시스템을 통과하는 각 방사성 입자의 침적된 에너지와 위치를 등록하고 기록할 수 있는 적은 방사성 시료의 검출과 이미지화를 위한 전자 장치를 포함한다. 이 장치는 US 5 656 818 및 EP 0 983 705 에서 공개된 장치의 발전된 형태이며, 그래서 이들 특허들은 여기서 참고문헌으로 도입된다. 장치의 작동 원리는 실질적으로 상기 인용 특허에서 공개된 것과 동일하다. 그래서, 여기서는 단지 발명 장치의 작동원리의 개요만을 제공하며, 이것은 두 메인 부위로 구성되어 있음이 고려될 수 있다.
단일판으로 설계된 이중-면 모놀리식 반도체 스트립 센서
바람직하게 판은 생물학적 마이크로배열보다 크거나 또는 적어도 동일한 표면적을 가져야 한다. 전형적으로 단위는 10 ㎠ 면적에서 존재하며, 두께는 약 300 ㎛이다. 반도체판의 표면은 일측이 민감성 p-형 물질의 평행 밴드 또는 스트립(strips)으로 덮혀있고, 다른 측면은 n-형 재료의 평행밴드 또는 스트립으로 덮혀있다. n-형 밴드는 p-형 밴드에 수직이다. 그래서 각 밴드의 교점은 pn-다이오드를 형성하며, 그리고 밴드는 방사성 입자의 가격 위치를 읽는 2 차원을 제공하는 메트릭스를 형성하게 된다. 즉, pn-다이오드가 역바이어스인한, 방사성 입자가 대량의 다이오드를 투과할 때, 이들이 연결된 두개의 직교 스트립에서 전류 펄스로 응답할 것이다. 스트립 피치(pitch)는 전형적으로 50 ㎛의 오더에 존재한다. 그래서, 64 mm x 32 mm 의 감지성 면적에 대해서, 1280 x 640 스트립이 존재하며, 820 000 픽셀의 2 차원 그리드 장치를 제공한다. 반도체 센서판은 모든 형태의 방사성 입자에 대해 응답할 수 있으며, α, β, γ 및 양전자 방사를 포함한다. 에너지 준위와 방사성의 형태에 따라서, Si, GaAs, CdTe, 또는 CdZnTe 등등의 모놀리식 판이 사용될 수 있다.
2. 센서로부터 신호를 판독하는 전자 시스템. 시스템은 센서판을 둘러쌓는 멀티-칩-모듈 (Multi-Chip-Modules(MCM's))로 이루어져 있으며, 각각 선증폭기 (preamplifier)와 노이즈-필터링 증폭채널을 각각 가지는 평행 FE-칩(ASIC)를 포함한다. 센서를 충돌하는 각 방사성 입자에 대해, 가장 큰 신호펄스를 운반하는 x- 및 y-스트립으로부터 전하(charge)와 둘 이상의 인접 스트립으로부터의 것들의 합은, 입자의 에너지를 제공하는 상응하는 FE 칩에서 상응하는 채널에 의해서 이들의 통합된 전하-신호를 가지며, 그리고 필터링될 것이다. 일반적으로, 충돌하는 방사성 입자는 그 에너지를 센서판의 벌크 물질을 이온화함으로서 침적하고, 그래서 센서판의 실제 스트립에서 기록된 신호의 진폭의 합은 입자의 에너지에 비례할 것이라는 생각을 가질 것이다. x-측 및 y-측의 증폭된 신호는 데이타-획득-시스템(Data-Acquisition-System:DAS)에 의해서 판독되고, 제어 컴퓨터는 그래서 사건의 에너지와 함께 충돌 방사성 입자의 X-Y 좌포를 입수한다.
고상 기법과 고도로 집적된 판독 전자장치의 이 특이적 조합을 이용함으로서, 매우 민감한 정밀성 및 기기의 센서판을 통과하는 각 방사성 입자의 위치와 에너지를 기록하는 신뢰성있는 기기를 얻을 수 있다. 그래서, 센서판을 생물학적 마이크로배열 근방에 위치시킴으로서, 생물학적 마이크로배열상의 각 테스트 지점으로부터 방사성을 측정할 수 있다. 상이한 형태의 방사에 적절하고 다용도의 기기를 제조하기 위해서, 기기가 손쉽게 통합된 판독 전자장치내로 삽입될 수 있고, 그리고 동일한 치수(dimension)을 가지지만 그러나 상이한 모놀리식 반도체 재료로 만들어진 교체가능한 센서로 장착된다는 것이 구상된다. 그래서, 예를 들어, β-방사에 잘 응답하는 실리콘으로 만들어진 센서판을 이용하고, 다음 γ-방사체로 태그된 생물학적 마이크로배열을 연구하기를 원하다면, 장치는 실시콘 센서판을 γ-방사에 잘 응답하는 카드늄-아연-텔루루로 만들어진 센서판으로 교체함으로서 순간적으로 준비될 수 있다.
등록 중에, 마이크로배열 유리판이, 1,3 ㎛ 두께의 마이러 호일에 의해서 분리되어, 장치의 반도체 센서판과 가까이 접촉하며 아래로 향해 놓여진다. 그래서, 검출기 시스템은, pn-다이오드의 이러한 2 차원 패턴에 기인하여, 방사성 입자의 유입 에너지와 위치를 그것이 유래된 생물학적 마이크로배열에서 등록한다. 이것은 합계된 방사-강도가,기기가 하나씩 방사 현상을 등록할 수 있도록 충분히 낮아야 한다는 것을 암시한다. 신뢰성 있게 측정될 수 있는 최대 활성은 전체 표면에서 우주 배경 복사(약 1 Bq)로부터 10 MBq 까지 범위내에 존재하나, 그러나 많은 실질적인 적용에서 4 - 6 kBq 의 제한이 바람직하다. 그러나, β-방출자에 경우에는, 이들이 몇개의 에너지 준위를 방출하면서 통상적으로 연속적인 에너지 스펙트럼을 형성하기 때문에, 활성의 비교 및/또는 동시 측정에서 문제가 있다. 즉, 매우 독특한 평균에너지를 가지는 β-입자를 방출하는 두개의 방사성 동위원소를 이용한다 하더라도, 등록된 입자가 유래한 두 동위원소의 등록된 입자에너지의 도움으로 직접적으로 측정할 수 없다는 것이다. 그러나, 두 동위원소의 에너지 스펙트럼은 각 방사 핵종에 대해 별개로 측정될 수 있으며, 동위원소가 충분히 상이한 스펙트럼을 가지는 한, 이들 스펙트라는 각 방사성 동위원소로부터의 기여를 분리하기 위해서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서, 동위원소의 에너지 스펙트럼은 방사된 β-입자의 총 에너지 폭을 kmax불연속 에너지 빈(bin)의 벡터로 나뉘어 형성되며, 여기서 kmax는 20 보다 큰것이 바람직한 양의 정수이다. 즉 프로브 표면상의 각각 영역, r,에 대해, 등록된 β-입자들이 이들이 속한 k번째 에너지 빈에 따라서 분류된다. 그래서, 프로브 표면상의 각 영역에 대한 동위원소의 실제 에너지 스펙트럼,
의 불연속적 벡터 표현이 이루어진다.
실시간 데이타 재정렬과 가능한 연속적 추출의 결과로서, 기기는 선-지정된 측정기간의 말단에서, 이들 밴드를 적, 청, 녹색 컬러 등등으로 함유하는 컬러 이미지와 유사하게, k 에너지 밴드(에너지 밴드 이미지)를 함유하는 이미지의 형태로 이미지 정보를 제공한다. 에너지 밴드 이미지의 한 요소는, Ei,j,k로 표시되는데, 디지털 좌표 i, j 에서 기록되는 k번째 에너지 구간내에 다수의 입자를 함유한다.
어떤 이미지 영역, r 에서, 등록된 불연속적 에너지 히스토그람 Erk는 각 실제 방사성 동워원소로부터의 공지된 에너지의 선형 조합이다. 하기에서, 두개의 방사성 동위원소가 사용될 경우에서 방법을 기술할 것이지만, 그러나 이 방법은 어떤수의 동위원소에도 적용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 만일 공지된 에너지 스펙트럼이, 에너지 밴드 이미지의 습득을 얻기 위해서 사용되었던 동일한 에너지 빈으로 얻어지고, 그리고 정규화되어, 모든 빈에서 합이 1 이면, 계산은 하기와 같이 수행될 수 있다.
sak및 sbk가 순수한 시료 동위원소 A 와 B 로부터 각각 얻어진 빈 k 에서의 에너지 스펙트럼을 표시한다고 하자. 그리고, ar및 br이 영역 r (기록된 방사의 총수)에서 동위원소 A 및 B, 각각으로부터의 알려지지 않은 기여도라고 하자. 기준 스펙트럼의 에너지 빈은 에너지 밴드 이미지(Erk)에 이르는 실제 측정의 데이타 습득동안에 사용된 것들과 동일하다는 것이 중요하다.
다음;
Erk= sAkar+ sBkbr(1)
이들 관계는, 프로브 표면상 각 영역에 대해 ar및 br의 기여도를 측정하는 [5] 에 의한 문헌으로부터 상기 언급된 알고리즘에서 이용될 수 있다. 이 논문은 2 개의 일반적인 알고리즘을 제공하며, 최소제곱법(LS)과 최대 가능도 방법(ML)이다. 양자는 여기서 참고문헌으로 도입되고, 우리가 언급해야할 필요가 있는 모든것은, 양 알고리즘이 발명에 도입된다는 강조에도 불구하고, LS-알고리즘기 가장 간단하고, ML-알고리즘보다 상당히 적은 계산능력을 요구하지만, 측정에서는 약간 더 큰 오차를 겪게된다는 것이다.
LS-알고리즘은 주로 다음과 같이 작동한다: 목표는 어떤 기여도를 ar및 br이 최소 에러 합 Sr에 모든벡터에 걸쳐 제공하는가 하는 것을 발견하는 것이며, 여기서 Sr은 다음과 같이 주어진다.
최소는 다음식에 의해서 결정된다:
언급한 바와 같이, 방법은 두개의 동위원소로부터의 기여도를 측정함으로서 주어질 수 있다. 이 방법은 그러나, 식에서 각 추가적 동위원소에 대해 "Sck*Cr"의 항을 단순히 추가함으로 어떤 수의 동위원소에 대해서도 적용될 수 있다.
실제로, 방법은 다음과 같이 적용된다: 센서판의 각 픽셀 ij 에 대해서, 거기 kmax카운터를 가진 벡터 Eijk가 기기의 기록장치에 확립된다. 전체 데이타 세트, Eijk는 초기에 0 와 같이 세팅된다. x 번째, y 번째 픽셀이 β 입자를 등록할 때, 적절한 빈(bin) 숫자 k 를 가진 x 번째, y번째 카운터가 하나씩 증가한다. 이 공정은 충분한 수의 사건이 에너지 스펙트럼의 통계적 표현을 제공하도록 등록될 때 까지 계속되며, 이것은 다음에 프로브 표면의 각 영역 r에서 등록된 에너지 히스토그램에서 동위원소 A 및 B 로부터 기여도를 결정하기 위해서 하나의 알고리즘에서 적용된다.
넓은 범위의 적용범위에 대해 유연한 장치를 얻기 위해서, 기기는 다수의 픽셀을 가지는 매우 높은 해상도의 센서판으로 장착된다. 그래서, 다수의 응용에 대해서, 생물학적 마이크로배열의 해상도는 센서판의 해상도보다 더 조잡하다. 이러한 경우에서, 이웃한 픽셀로부터 등록된 데이타가 중앙 픽셀에 이들을 더함으로서 압축될 수 있다면, 상당한 계산 시간이 절약될 수 있다. 즉, 예를 들어, 한 픽셀에서 등록된 사건 및 그것의 모든 가장 가까운 주변의 인접체(총 9 개 픽셀)를 중압 픽셀에 더함으로서, 해상도와 그래서 계산 수가 인자 9 에 의해 감소된다. 더 조잡한 해상도가 필요할 경우에도, 두개의 주변 열(총 25 픽셀) 등등에서 모든 인접 픽셀을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 더 조잡한 센서 해상능을 시뮬레이션 할 수 있으며, 그래서 필요한 계산 단계를 따라서 줄이게 된다. 영역내로 공간 압축은 또한 각 요소 Eijk에 대한 등록된 사건의 수에서 중요한 증가를 제공하는데, 결과적인 압축된 에너지 밴드 이미지에서, 그래서 예측된 기여도의 향상된 통계적 정확성에 이르게 된다.
또한, 방법은 각 실제 방사핵종의 예상되는 에너지 스펙트럼의 발전된 지식을 요구한다. 이것은 미지의 시료를 측정하기 전에 각 실제 방사핵종의 표면 분포된 소스(source)로 기기의 보정에 의해 얻어진다.
보정 절차는 기기에서 자동 절차로서 통합되며, 여기서, 측정된 스펙트럼은센서 판의 각각의 일 측(x-측) 스트립에 대해 얻어진다. 이들 스펙트럼의 1 차 및 2 차 모멘트를 측정함으로서, 기준 스트립에 대해서 기준과 함께 이들의 제로 오프셋과 이득(gain)이 측정될 수 있다( 보정절차에 대해서, 침착된 주변 스트립 에너지는 고려되지 않는다). 이들 보정 데이타는 다음에 각각의 검출된 방사성 사건의 에너지를 바로잡기 위해서 실시간으로 사용될 수 있다. 또한, 이들 보정 절차는 산란된 방사선이 스펙트럼의 변화를 야기하는 외부 광자(감마)소스와 마주치는 문제를 피하게 한다.
생물학적 마이크로배열을 함유한 유리판이 장치의 주축에 대해서 약간 회전될 수 있으므로, 테스트 지점이 마이크로배열에서 정확한 수직 및 수평의 행과 열을 이미지에서 형성하도록, 회전각이 측정되어야 한다. 최적 각의 측정은 다음과 같이 측정된다: 이미지 합이 에너지 밴드 이미지, Eijk, 에서 모든 밴드를 더함, 즉 지수(index) k 에 걸친 합, 으로서 형성된다. 이 이미지는 다음에 0.1 도의 단계로 회전되며, 각각의 새로운 각도에서, 이미지의 투영이 x- 및 y- 축상에서 각각 계산된다. 최적 회전각은 최대 변이에 상응한다(즉, 최대 콘트라스트 변이). 투영은 메트릭스의 상, 하, 극좌, 극우측의 위치를 측정하기 위해서 용이하게 사용될 수 있다. 그래서, 테스트 부위의 확인이 쉬우며, 그리고 테스트 부위에 의해서 차지되는 관련 영역이 쉽게 확인된다. 그래서 테스트 부위에 의해서 차지된 영역에 상응하는 각 지점에서 새로운 에너지 밴드를 창조하는 것이 가능하다. 이것은 최종 결과의 통계적 정확성을 유의하게 강화시킨다. 이 절차는 사용자로부터 입력을 요구하지 않는다는 장점을 가진다.
이 방법과 장치는 동위원소로부터 미지양의 중첩인 하나이상의 방사성 동위원소의 등록된 에너지 스펙트럼으로부터 기여도 동시 측정에 적합한 일반적인 접근법으로서 기술되었으다. 이 방법은 명백하게 β-방출자의 경우에 필요한데, 이는 이들이 겹치는 에너지 스펙트럼을 가지며, 그러나 보다 모노에너지적 특성을 가지며 그래서 매우 독특한 에너지 스펙트럼을 제공하기 때문에, 일반적으로 서로 겹치지 않는 다른 형태의 방사에는 불필요한 것 같다. 그러나, 본 발명의 방법은 이들의 경우에 대해서도 장점이 있을 수 있는데, 이는 이 방법이 가능한 겹치는 에너지 기여도를 분리할 것이기 때문에, 매우 작은 에너지차를 가지는 광자 또는 입자를 방출하는 방사성 동위원소를 이용하는 것을 허용하기 때문이다. 또한, 이 방법은 자동적으로 배경 복사와 피할수 없는 산란에 기인하는 2 차적인 등록을 가지는 문제를 처리하고, 그래서 뛰어난 정밀도를 가진 결과를 제공한다. 이 특징은 모든 형태의 방사에 대해서 명백한 장점이다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 본 발명의 바람직한 실시예의 예와 첨부된 도면을 참조로하여 상세하게 기술될 것이다.
언급한바와 같이, 유입 방사성 입자의 가격 위치와 에너지를 등록하는 장치는 두 부분을 포함한다: 직교 스트립을 가지진 이중 측 스트립 센서판, 및 방사성 입자의 충격시에 센서 판에 의해 생성된 포집된 신호를 측정하는 주변 판독 전자 장치이다.
도 1 a 는 센서판의 양 측상에 직교 스트립의 배열과 그리고 스트립의 교차점에서 센서판 내부에서형성된 pn-접합(다이오드)을 보여주는 센서판 (2) 의 개략적 표현을 제공한다.
센서판은 물리적 연구 장치에 대해서 널리 이용되는 일반적으로 공지된 장치이다. 베타-방사의 등록의 경우에, 이것은 가공된 고감도 실리콘 웨이퍼로부터 컷팅된 직사각형 조각이다. 이것은 전형적으로 300 마이크로미터 두께이며, 크기는 전형적으로 몇십 제곱센티미터이다. 실용적으로, 보다 상세한 실시예는 6.4 cm x 3.2 cm 장치이다. 매설된 좁은-피치된 저저항 스트립이 웨이퍼의 양측면을 가로지르고 있다. 한 측의 스트립은 다른 측의 스트립에 대해서 직교로 만들어지고, 그리고 다른 측의 임플란드는 P+ 인반면, 다른 측의 임플란트는 N+ 이다. 이 스트립은 전형적으로 50 마이크로이터로 이격되고, 상기 예시된 크기에 대해서, 1280 스트립을 한측에, 640 스트립을 다른측에(직교적으로) 제공하다. 스트립들의 P+/N+ 임플란트 때문에, 각 교차 스트립은 각각의 교차에서 적은 다이오드가 존재하는 것을 의미하는 P+/N+(pn-)접합이 될 것이다. 차례로, 이것은 이 실시예에서 장치가 1280 x 640 pn-접합(다이오드)로 이루어질 것을 의미한다. 이것은 위치 해상(이미지화)특성을 가지는 장치를 제공한다. 다이오드가 활성화 되기위해서, 바이어스 전압이 한측의 스트립과 다른 한측의 스트립사이에 인가되어야 한다. 바이어스는 역바이어스 다이오드가 되기 위해서 P+ 측에서 음이 되어야 한다. 이제, 다이오드는 역 방향으로 바이어스되고, 그리고 단지 적은 누설-전류가 흐를 것이다.
방사성 입자들이 시료-매트릭스로부터 방출되어, 센서판으로 진입함에 따라,이것은 다량의 센서로 투과되며(직교 스트립사에에서), 그리고 그 에너지를 그것이 여행할 때 결정 안쪽으로 보낸다. 센서의 실질적인 사용에 관련된 대부분의 경우에서, 이것은 모든 그 에너지를 발산하고 최종적으로 멈춘다. 발산된 에너지는 역-바이어스 다이오드의 배열을 함유한 무더기를 이온화 시킬 것이다. 투과 각도에 따라서, 하나 이상의 다이오드가 이동 입자에 의해서 영향을 받고 이온화되는 무더기를 함유할 수 있다. 영향을 받는 모든 다이오드가, 이 다이오드로의 입자에 의해서 방출된 에너지에 비해서 전하의 방출에 의해, 이온화에 대해 응답할 것이다. 그래서, 모든 영향을 받은 다이오드에 의해서 방출된 전하를 합함으로서, 원래 어떤 에너지가 투과입자내에서 존재하였는가를 말하는 것이 가능해진다. 그리고, 결과적으로, 이중층 검출기는 개개의 충돌 입자의 위치와 그 에너지 둘다를 측정하는 것이 가능한 검출 장치가 된다.
대부분의 입자는 어떤 각도, 즉 판에 수직이 아닌 각도에서 센서를 투과할 것이다.(도 1 b). 다음 통상의 경우는 입자는 어떤 각도에서 어떤 거리를 여행할 수 있는 충분한 에너지를 가지며, 그리고 결과적으로 몇몇 다이오드의 무더기를 통해 궤적을 만드는 것이다. 스트립을 읽는 것은 단지 이들 다이오드의 X- 및 y- 투영만을 제공하기 때문에, 교차된 스트립 구조는 그것이 어떤 다이오드인지 정확하게 결정할 수 없게 한다. 즉, 시험자는 영향을 받은 다이오드들을 함유한 직사각형을 확인할 수 있다. 그러한 확인은 이 발명에서 중요한데, 이것이 입자가 들어간 센서 지점을 확인하는 것을 도와주며, 그래서 "이미지"의 질을 향상시키시 때문이다.
언급한 바와 같이, 신호의 에너지를 측정하는 것이 또한 중요하다. 총에너지는 스트립으로부터의 신호를 합하여 발견된다. 그러나, 스트립의 에너지 프로파일은 또한 중요한데, 이는 이것이 입자의 입수 지점의 최종 확인에 필요하기 때문이다. 물리적 특성 때문에, 무더기에서 움직이는 입자는 그것이 정지함에 따라 대부분 물질을 이온화시킬 것이다. 즉, 가장 높은 에너지가 측정되는 스트립이 정지 지점의 투영된 위치가 될 것이며, 그리고 결과적으로 입수 지점이 이러한 지식으로부터 결정될 수 있다.
실리콘 센서는, 컴퓨터로 스트립 전하 신호를 판독할 수단을 갖지 않는다면, 소용이 없다. 이것은 상기 섹션에 기술된 센서의 특별한 특성의 판독을 수행하기 위해서 발명된 주변 판독 전자장치에 의해서 수행된다. 센서가 유용하도록 하는 전자 장치의 최소 구성은, 각 스트립이 센서에서 생성된 전하를 증폭기의 출력에서 측정가능한 전압으로 이송하기 위해 부착된 증폭기를 가지는 것이다. 증폭기 출력에서 전압 변화는 스트립에 부착된 다이오드에 의해서 방출된 전하의 양에 비례하고, 그리고 또한 이 스트립에 속한 영역에서 입자에 의해 버려진 에너지에 비례한다. 도 1 b 에서, 증폭기에 의해서 어떻게 입자의 에너지 처분이 측정되는가가 도시된다. 입자는 교차점에 의해서 표시되는 지점에서 센서판으로 들어갔다. 다음, 가르켜지지는 않지만 이것은 아래로 움직인다. 그러나 전형적으로 화살표에 의해서 표시된 것과 같이 수평 이동 성분을 또한 가진다. 영향을 받은 스트립은, 실제 스트립에 침착된 에너지의 에너지(E)를 나타내는 그것에 부착된 증폭기 출력에서 전압 진폭을 야기할 것이다. 실시예의 스트립 신호 진폭은 수직 막대에 의해서 표시된다. 막대의 합은 한편으로는 분배된 입자 에너지의 총합을 나타내며, 그리고 가장 높은 막대는 언급한바와 같이 입자 이동의 종단을 확인하기 위해서 사용될 수 있다.
실시예는 매우 적은 스트립을 보여주고 있다는 것을 알아야 한다. 실제로, 스트립의 수는 많지만, 그러나 영향을 받은 스트립의 전형적인 수는 실시예에서 이용된 수에 가까울 것이다. 이것은 이 방법이 공간 해상도를 증가시키기 위해서 난외로 사용될 수 있으나, 그러나 상대적으로 보여지며 그것이 실시예에서 어떻게 나타날 것이가는 가깝지 않다. 많은 적용에서, 영향을 받는 단지 하나의 스트립을 측정하는 것이 충분히 수용가능할 것이다.
전자장치가 컴퓨터에 의해서 스트립 신호를 포착하도록 이용가능하기 위해서, 진폭 측정 장치에 평행하게 트리거(trigger) 장치가 각 진폭기에 이어져야 한다. 이것은 도 1 c 에 나타나 잇다. 선결정된 쓰레솔드가 있는 판별장치를 포함하는 제 1 장치는 시스템에, 입자가 검출되었다는 것을 말할 것이다. 시료/홀드를 포함하는 다른 장치는 스트립의 에너지-의존성 진폭을 저장할 것이다.
도 1 d 는, 일반적으로 입자에 의해서 발생되는 시스템으로의 적절한 데이타의 전송을 다루는 주변 전자장치의 전체 아키텍쳐(architecture)를 보여준다. 센서의 양측은, 전형적으로 ASIC 에 통합되는 동일한 형태의 전자장치를 가질 것이다. ASIC 는 단지 주어진 수의 채널에 대한 공간을 가지며, 그리고 그러므로, 몇몇 ASIC 는 서로간에 다음에 놓여져, 센서의 한면 전체를 커버할 수 있다(모든 스트립). 채널뒤에 보여지는 전자장치는 이것들과 동일한 칩상에 있을 것이지만, 그러나 하나 이상의 칩이 평행하게 사용될 때, 이것은 하나의 단일칩상에서 전부인 것처럼 작동하게 되도록 만들어질 것이다. 결과적으로, 실시예는 한 측면의 모든 전자장비가 한 ASIC 에 통합되는 것처험 해석될 수 있다.
그러한 ASIC 의 기능은 다음과 같다: 모든 채널은 평행하게 스트립에서 신호를 감지한다. 입자가 센서를 충격함에 따라, 하나의 채널은 그 트리거 장치에 의해서 이것을 감지할 것이다. 하나 이상의 채널이 실제로 동일한신호를 감지할 수 있지만, 그러나 내부 조정이 단지 하나만 작동하게 만든다. 그러한 감지시, 트리거 신호가 외부 시스템(도시안됨)에 보내지고, 그것이 칩이 데이타를 읽도록 지시한다. 그러한 작동시, 칩은 시스템에 트리거를 발생시킨 채널의 위치(주소)를 제공한다. 그것은 또한 연속적으로 상호작용의 중심부 근처의 다수의 스트립 신호진폭을 시스템에 제공한다. 아날로그 수치는, 트리거를 발생시킨 동일한 채널의 진폭으로 시작하고, 다음 하나의 방향으로 다음 스트립의 진폭으로 계속하는 등등, 순차적인 흐름으로 전송된다. 반대 방향으로 스트립은 동일한 방법으로 동시에 다른 방향의 판독에 대해 읽혀지며, 그리고 동일한 지점으로부터 시작한다. 이러한 컨셉은 빠른 판독과 유연성을 제공한다. 유연성은 단지 트리거 스트립 근방의 것들을 제외하고는, 모든 스트립을 주사할 필요가 없다는 사실로부터 일어난다. 전에 언급한 바와 같이, 이것은 전형적으로 단지 약간 적을 것이다. 시스템은 얼마나 많은 스트립을 그것이 판독할 것인가를 정할 수 있다.
시스템 시계는 데이타 전송을 동조시킨다. 위치 주소는 진폭 수치의 흐름을 통해서 위치 자료-선에 체류하거나 하지 않을 수 있다.
센서의 다른 면은 방금 기술한 것과 정확하게 동일한 방법으로 기능하며, 동일한 구조를 가진다. 소정의 위치 정보를 얻기 위해서 양측 둘다의 판독이 필요하다.
상기 기술된 센서판과 판독전자장비를 데이타 습득 장치와 [5]에서 주어진 알고리즘의 하나 또는 양자를 실행할 수 있는 소프트웨어로 로딩된 컴퓨터 장치에 연결함으로서, 마이크로배열에서 각 방사성 동위원소로부터의 기여도를 결정하기 위한 발명 방법의 바람직한 실시예가 도 2 및 도 3 에서 개략적으로 표현될 수 있다. 이 실시예는 두개의 독특한 β-방출체로 마크되고, 그리고 DNA-마이크로배열사에 흡착된 DNA-분자의 활성을 측정하는 경우에서 주어진다. 앞서 논의로부터, 두 방사핵종의 에너지 스펙트럼은 필수적으로 독특해야 하며, 그리고 적절한 감쇠 특성과 에너지 준위를 가지며, 적절한 시간 범위내에서 베타 방출을 결정할 수 있도록 하여야 한다. 이러한 목적을 위한 두 개의 적절한 방사 핵종은35P 및33S 이다. 이들 동위원소의 순수한 시료에 대한 에너지 스펙트럼이 도 4 에 주어졌다.
도 2 에서, 미지량의 방사성 β-방출체35P 및33S 로 표지된 DNA-마이크로배열을 함유한 유리 슬라이드가 번호 (1) 로 표시된다. 유리 슬라이드는 아래 놓여지고, 그리고 DNA-마이크로배열이 센서판에 의해서 커버되는 것과 같은 방법으로 실리콘으로 만들어진 정방형 모놀리식 반도체 센서판 (2) 에 대해서 압착된다. 센서판 (2) 및 DNA-마이크로배열은 1,3 ㎛ 두께의 마이어 포일(보이지 않음)에 의해서 분리된다. 그래서, β 입자가 하나의 방사핵종으로부터 방출될 때, 이것은센서판(2)를 가격하고, 그리고 실질적으로 직접적으로 β 입자를 방출한느 방사핵종의 위에 놓여있는 pn-다이오드에서 적은 전류 펄스를 만들게 된다. 장치의 판독 전자장치 시스템(3)은 픽셀의 위치(x-, y-좌표)를 골라내고, 그래서 β입자가 유래된 DNA-마이크로배열의 실제 테스트 부위를 골라낸다. 전자장비 시스템은 또한 β 입자의 에너지를 측정하고, 그리고 이 정보를 디지털 형태로 모든 기록된 사건을 축적하고 그리고 이들을 등록된 위치와 에너지에 따라서 구성하는 데이타 습득 장치(4)에 보낸다. 데이타 습득 장치(4)는 어떤 통상적인 디지털 저장 장치, 일예로 RAM-메모리칩, 하드-디스크, 플로피 디스크, CD-ROM 등을 포함한다.
데이타 습득 장치가 통계적으로 신뢰성 있는 분석을 하기에 충분한 데이타를 받았을 때, 즉, Eijk의 요소가 충분한 정보를 운반할 때, 센서판으로부터의 사건의 등록이 중단된다.
다음 기록된 에너지 밴드 이미지는 모들 픽셀에 대해서, 또는 앞서 기술된 영역내로의 압축 후에 [5]에서 주어진 알고리즘 중의 하나를 이용하여 마이크로배열상의 모든 테스트 부위에서, 각 동위원소의 양을 결정하는 소프트웨어 프로그램에 대한 입력을 구성한다. 즉, 알고리즘은 각 방사핵종이 Eijk에 얼마나 기여했는지, 또는 보다 큰 부위의 경우에는 Erk에 기여했는지를(얼마나 많은 등록된 사건으로)측정한다(적절한 정량화는 물론 방사핵종의 반감기와 실제 방사핵종에 대한 감지감도(표면상 단위활성당 등록된 사건)에 대한 지식도 요구한다). 절차는 개략적으로 도 2 와 도 3 의 강조된 박스에 주어졌다. 도면들은 최소제곱 알고리즘(leastsquare)의 의해서 결정되는 두개의 β 방출 방사핵종의 경우를 묘사하며, 여기서 픽셀들은 인자 9 에 의해서 압축된다(한 층의 모든 주변 픽셀들은 중앙 픽셀에 더해진다.
이 방법의 한 장점은 모든 테스트 지점에서 각 동위원소의 양이 절대적 양으로 결정된다는 것이다. 이것은 정보를 나타내는데 몇 가지 선택사항을 제공한다. 두개의 동위원소가 사용되는 경우의 한 옵션은 각 지점에서 동위원소의 비를 측정하고, 그리고 이것을 생물학적 마이크로배열을 표현하는 가상의 지도로 표현한다는 것이다. 다른 옵션은 신호 이미지에서 레드/그린 형광 발색단 기법으로 얻어진 색상을 최소화할 수 있다는 것이다: 레드 칼라에서 방사핵종중의 하나와 그린 칼라에서 다른 것의 이미지를 강화하는 것을 할당함으로서, 레드와 그린를 상이한 비율로 혼합한 칼라 스케일이 만들어진다. 이것은 각 방사핵종의 절대량을 보여주는 히스토그람-챠트를 보여주는 것을 가능하게 한다.
RNA 절대량의 측정
방법과 장치의 바람직한 실시예의 실행가능성이 알려진 양의35P 및33S로 마크된 RNA 의 절대량을 측정하는 경우에 대해서 여기서 예시된다.
장치의 보정 후, 그리고 DNA 마이크로배열의 측정전에,35P 및33S의 스펙트럼이 별도로 다음과 같이 측정된다: 방사핵종의 용액이 유리 슬라이드에 평평하게 침적되고 건조된다. 이들 슬라이드로 얻어진 다중 에너지 밴드 이미지는 15 keV 의 에너지 빈 크기를 가지며, 20 keV 의 더 낮은 쓰레솔드에서 출발하는 20 빈이 있었다. 스펙트럼은 동일한 빈 크기와 수를 이용하여 만들어지고, 검축기 상에서 위치에 무관한 것으로 가정되며, 그러므로 모든 이미지가 스펙트럼에 기여했다. 각 픽셀(또는 도트)에 대해,35P 및33S 로부터 미지의 기여도 P 및 S 들이, 역행(regression)분석 및 또한 최대 가능도 방법에 의해서 각각 측정되었다. 결과적인 이미지 P 및 S 는 하나의 단독 이미지로, 형광발색단으로 얻어지는 이미지의 투영에 통상적으로 사용되는 방식에서 디스플레이된다. 형광 이미지(p)는 디스플레이의 레드 채널로 보내지고, 그리고 황 이미지는 그린채널로 보내진다. 레드와 그린의 동량은 그래서 노란색 컬러를 제공한다.
모든 시료의 DNA-배열은 다음 프로토콜을 고수하며 생산된다.
코팅;
75 x 25 mm 치수를 가진 J. Melvin Freed Brand(Sigma. Cat. No. S-8902)로부터의 폴리-L-라이신 코팅된 선-세척된 현미경 슬라이드가 인쇄를 위해서 사용된다. 슬라이드는 NaOH/EtOH-용액에 2 시간동안 오비탈 쉐이커(obital shaker)(75 g NaOH, 300 ml ddH2O, 및 450 ml 96 % EtOH)에서 놓아두고, 다음 고순도 물(2 중 정제된, ddH2O)로 이송되고, 그리고 슬라이드 표면이 깨끗해질때까지 적어도 10 회정도 반복적으로 담궜다 뺏다 함으로서 라이신 코팅된다. 슬라이드는 다음 반복적으로 진탕하면서 순수한 ddH2O 에서 세척되고, 1 시간동안 오비탈 쉐이커내 폴리-L-라이신 용액(40 ml 폴리-L-라이신, 40 ml PBS 및 300 ml ddH2O)내에 담궈진다. 마지막으로, 슬라이드는 반복적으로 ddH2O 에서 세척되고, 다음 55℃ 에서 1 시가 노출이 이어지는 원심탈수(5 분간 500 rcf)된다. 슬라이드는 인쇄전에 적어도 2 주간 실온에서 숙성시킨다.
프린팅:
P. Meltzer at NIH 로부터의 기재로부터 만들어진 가정용 로봇이 배열 프린터로 이용되었다. Beecher Inc. 에 의해서 생산된 카바이드 스플릿(split) 핀이 사용되었으며, 한 번에 8 핀(2x4)으로 48 슬라이드를 프린팅하였다. 핀은 1 M NaOH 에서 2 분동안 담근 후, 2 분동안 10 % SDS 가 이어지고, 그리고 ddH2O 에서 짧은 세척으로 세척되었다. 다음, 여기에 10 초 동안의 짧은 초음파 처리가 추가적 ddH2O 에서 세척전에 주어졌다. 핀은 다음 압축 공기로 불어서 건조되었다. DNA 는 Coster 96-웰 판(U-바닥, 폴리스타이렌 cat. no. 3367) 으로부터 직접 인쇄되었으며, 여기서 DNA PCR 생성물은 침전되고 그리고 25 ㎕ 3 x SSC 에 용해되었다. 인쇄는 약 50 % 의 습도로 수행되었다. 온도는 인쇄 부위에서 약 27 에서 30 ℃ 이었다. 이용된 배열은 2200- 2700 유전자를 함유한다.
후-처리
슬라이드는 100 mJ 의 UV-조사량으로 DNA 가 폴리-L-라이신에 가교될 때까지 처리된다. 차단 용액은 6.0 g 의 숙신 엔하이드라이드를 335 ml 의 1-메틸-2-피롤리돈과 15 ml 의 1 M 붕산(pH 8.0) 에 교반하면서 녹여서 만들어진다. 슬라이드는 다음 용액내로 잠겨지고, 오비탈 세이커에 15- 20 분간 놓여진다. 슬라이드에 ddH2O의 짧은 세척이 주어지고, 다음 뜨거운 물(95 ℃)에 2 분간 담겨진 다음, 30 초간 95 % 의 차가운 EtOH로 이송된다. 마지막으로, 슬라이드는 건조되었으며(5 분동안 500 rfc.) 그리고 저장되어, 사용 준비가 이루어졌다.
하기의 프로토콜에 의해서 모든 실험에 대한 방사성 cDNA 프로브의 제조가 수행되었다.
2 - 5 ㎍ 의 총 RNA 의33P/35S-표지된 1 차 가닥 cDNA 로 전환:
a-33P-dATP, 10 mCi/mL, cat. no. AG 1000, Amersham Pharmacia Biotech 및 a-35S-dATP, 10 mCi/ml, cat. no. AG 1000, Amersham Pharmacia Biotech 가 방사성의 통합을 위해서 사용되었다.
RT-반응이 얼음상에서 이루어졌다.
5 x 1 차 가닥 반응 버퍼 4.0 ㎕
RNasin0.5 ㎕
DTT 100 mM2.0 ㎕
Anchored Oligo-dT 2 ㎕/㎕1.0 ㎕
20 x low-dA/NTP mix1.0 ㎕
a-33P dATP/a-35 dATP4.0 ㎕
5 ㎕ 총 RNA + H 2 O 6.6 ㎕
19.0 ㎕
반응은 약 65 ℃ 에서 5 분간 배양되었으며, 다음 42 ℃로 5 분간 냉각되었다. 1 ㎕ SuperScript II 효소가 투입되고, 42 ℃ 에서 30 분간의 배양이 더 이루어졌다. 다른 1 ㎕ SuperScript II 효소가 투입되고, 42 ℃ 에서 30 분간 더 배양되었다. 반응은 5 ㎕ 500 mM EDTA 를 투입함으로서 종료되고, 그리고 10 ㎕ 1 M NaOH 가 투입되고, 그리고 혼합물이 약 65 ℃ 에서 60 분간 RNA 가 가수분해하도록 배양되었다. 혼합물은 다음 실온까지 냉각되고, 그리고 25 ㎕ 1 M Tris-HCL(pH 7.5)이 용액을 중화하기 위해서 투입되었다. 종료된 프로브는 깨끗해질 때까지 얼음에 저장되었다.
프로브 청소와 제조
프로브는 Microcon cloumn 이용에 의해서 세척되었다. 300 ㎕ 1 x TE 가 각 RT 반응에 투입되었고, 그리고 두개의 상이한 표지된 시료가 Microcon cloumn 으로 이송되기 전에 결합되고, 13 K 에서 30 - 50 ㎕ 용액이 남겨질 때까지 회전되었다. 반복적인 첨가와 회전 후, 10 ㎕ 의 최종 세척된 부피에 도달하였다. 컬럼은 새로운 튜브로 전환되고, 그리고 1 분간 13 K 에서 프로브를 회수할때까지 회전되었다. 최종 프로브 부피 18 ㎕ 에서( 커버 슬립 크기 22 x 20 mm), 하기가 포함되었다: 1 ㎕ 10 ㎍/㎕COT-1 DNA, 1 ㎕ 8 ㎍/㎕ 폴리 A, 1 ㎕ 4 ㎍/㎕ 이스트 tRNA, 1 ㎕ 10 ㎍/㎕ BSA, 1㎕ 50 x Denhardt 용액, 3.1 ㎕ 20 x SSC(최종 농도 3.5 x SSC), 및 0.5 ㎕ 10 % SDS(최종 농도 0.3 %). 프로브는 다음 끓는 물에 2 분간 가열되고, 다음 13 K 에서 10 분간 회전되었다.
실시예 1
본 발명에 따른 방법 및 장치의 실용성을 보이기 위해, 연어 정자 DNA 에 희석되고 그리고 유리 슬라이드에 점찍어지고, 희석되지 않은 점당 대략 1 Becquerel 의 방사선이 주어지는33P 및35S 동위원소 모델 시험이 행해졌다. 추가적으로, 본 발명의 방법 및 장치에 따른 동적범위를 나타내기 위해서 일련의 희석이 5 로그 희석까지 만들어졌다. 이것은 각각의 두 동위원소에 대해서 별개로, 그리고 동위원소의 조합에 대해 행해졌다. 두개의 점 그리드가 250 ㎛ 및 400 ㎛ 의 중앙 거리로 도입되었다. 세 가지 실험 전부의 결과가 형광발색단 플롯으로서 그리고 기록된 에너지 스펙트럼의 형태로 신호의 x-축상의 투영으로서, 희석의 양적관계를 보여주기 위해서 도 5 에 주어졌다.
실시예 2
마이크로배열에 적용하기 위한 본 발명에 따른 방법과 장치의 응용성을 확증하기 위해서, 감소된 양으로 두개의 세로줄기 RNA를 이용하는 실험이 행해졌다. 다른 표준 마이크로배열 절차가 수행되었다. 두개의 세포줄기, OHS 골육종 세포 줄기 및 MCF-7 유방암 세포줄기, 로부터의 RNA 를 이용함으로서, 핵종의 성공적인 분리의 예시가 수행되며, 도 6 에서 두개의 동위원소의 중첩 가상색 이미지의 형태로 형광발색단 플롯(plot)으로서 주어진다. 도면은 명백하게, 발명의 방법과 장치가형광발색단, 그러나 충분히 적은 출발 RNA-물질을 이용한 유사한 실험으로부터 기대될 수 있는 신호의 동적 변이를 성취할 수 있다는 것을 보여준다.
언급한 바와 같이, 방사선적으로 표지된 생화학적 물질이, 대부분의 형광 물질과 반대로, 살아있는 세포내로 손쉽게 도입된다. 이것은 일예로 뉴클레오티드, 아미노산, 또는 방사성 동위원소가 이전에 도입되어왔던 다른 성분들과 같은 매질 치환체를 투입함으로서 이루어질 수 있다. 이 가능성은 새로운 응용분야의 범위를 가능하게 하며, 두개가 여기서 기술된다.
실시예 3
세포내 어떤 단백질의양은 부분적으로 상응하는 RNA 의 안정성에 의해서 조절된다. 이것은 일반적으로, 폴리-A-꼬리의 크기에 관련되어 있고, 부분적으로 다른 서열특이성 인자에 관련된 것으로 고려된다. 이 시점까지 각 mRNA 종류의 시험은 선택의 방법이었다. 두개의 방사성 표지의 조합에 의해서, 모든 mRNA 종을 표준과의 비교에 의해서 군집에서 관찰하는 것이 가능해졌다. 이것은, DNA 마이크로배열과 조합될 때, RNA 반감기의 게놈 와이드 스케닝(genome wide scanning)을 가능하게 한다.
무세포 시스템에서 효소적으로 방사성을 가진 cDNA를 이용하는 대신, 35S-UPT 및 33P-UPT 가 시간 O 에서 적절한 농도로 평행 세포 배양의 배지에 투입된다.다음, 시간 0 으로부터 세포에서 생산된 RNA 의 검출이 가능하도록 방사성 뉴클레오티드가 충분히 도입되는 시간 1 까지 세포가 배양되게 한다. 시간 1 에서, 한 평행이 RNA 합성을 차단하도록 화학적으로 처리된다. 시간 2 에서, 두개의 배지가 회수되고, RNA 가 분리되고, 그리고 양 배지로부터의 동량의 RNA 가 혼합된다. 이 혼합물은 실시예 1 내의 혼화된 cDNA 프로브로서 처리되고, 그리고 마이크로배열에 혼성화된다.
마지막으로, 신호가 기록되고, 그리고 비율을 발견하기 위해서 각 뉴클레오티드로부터 기여도를 발견하기 위해서 분석된다. 이 데이타는 세포주에서 검출가능한 모든 RNA 종의 상대적 반감기를 반영한다. 이 신규한 절차는, 표준 포멧에서 마이크로배열 분석으로부터 얻어진 전통적인 정보와 함께 RNA-반감기의 중요한 세포 제어 기능의 게놈 와이드 스케닝을 가능하게 한다.
실시예 4
단백질한의 신규한 분야에서, 실시예 3 에서 주어진 유사한 방법이 아미노산 태그를 이용할 때 적용될 수 있다. 예를 들어, 단백질의 다양한 인산화도, 모든 세포의 주요 제어 현상의 관측이 매질에 첨가된 방사성 표지된 태그의 도입에 의해서 수행될 수 있다. 항체 배열을 인쇄함으로서, 다수의 상이한 단백질에서 인광물질 태그의 도입에 의해서 동시적으로 관찰될 수 있다.
발명이 비록 각 독특한 β-방출 방사핵종으로 태그된 두 DNA/RNA-기질의 비교 시험의 실시예의 경우로서 기술되었다 하더라도, 본 발명에 따른 방법 및 장치는 일반적으로, 생물학적 마이크로배열에 흡수된 방사성 태그된 생물학적 분자의 양을 측정하는 것에 대한 일반적인 접근법이라는 것이 강조되어야 한다. 이것은 α, β, γ 및 양전자 방사를 포함하는 모든 형태의 방사성 및 모든 방사성 핵종, 특히 타겟 분자에 도입되어 마이크로배열의 각 점에서 방사성이 1 - 100 Becquerel의 오더까지 조정될 수 있는 것들에 적용된다. 또한 , 방법이 겹치는 에너지 스펙트럼(β-방출자)을 가지는 방사성의 경우에 적절하다 할지라도, 방법의 등록된 방사성 사건의 통계적 처리가 단일에너지 방사에 대해서 또한 잇점을 제공하며, 특히 작은 에너지차를 가지는 방사성을 방출하는 방사성 핵종에 적용될 때 그러하다는 것을 알아야 한다. 이들 장점들은 배경 노이즈(2 차 방사 등)의 뛰어난 여과/분리와 매우 높은 감도를 포함한다. 이 방법과 장치는 또한 다수의 1 에서 위까지 범위의 상이한 방사성 핵종에 적용되도록 설계되었다. 이 숫자에 이론적인 제한은 없지만, 그러나 대략 20 이하가 실용적인 한계이며, 바람직하게는 10 이하이며, 보다 바람직하게는 5 개의 상이한 방사성 핵종이다.

Claims (20)

  1. 핵종들이 침착, 흡착 또는 고정된 프로브 표면의 임의의 영역내에서 하나 이상의 방사성 핵종의 양의 동시 측정 방법으로서, 여기서 프로브 표면에서 화학적 또는 생물학적 프로브에 침착, 흡착 또는 고정된 타겟 조직 영역, 타겟 화학적 화합물, 또는 생물학적 타겟 분자에 도입된 화합물에서 각각의 방사성 핵종이 마커로서 작용하는 방법에 있어서,
    - 프로브 표면의 각 영역으로부터 방사된 입자 및/또는 광자의 위치와 에너지 둘다가 등록되고, 그리고
    - 각 영역으로부터 등록된 정보를 정보의 어떤 적절한 통계적 수치화에 의해, 그 영역에 존재한는 각 방사핵종의 양 및/또는 활성을 절대량으로 측정하기 위해서 이용하는 것
    을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    프로브 표면의 각 영역으로부터 방사된 입자 및/또는 광자의 등록된 위치와 에너지 둘다가 에너지 밴드 이미지로서 저장 및 축적되고, 즉, 전체 프로브 표면에 걸쳐 각 영역 r 에 대한 kmax에너지 빈의 벡터로서 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    - 통계적 수치화는
    모든 방사성 마커에 대해 선-기록된 에너지 스펙트럼의 선형조합이 -미지 계수가 각 방사성 핵종의 기여도이며- 이미지 요소 또는 에너지 밴드 이미지(측정된 복합 에너지 히스토그람 또는 벡터)의 영역으로부터의 데이타에 맞춰지는 최소제곱법, 및/또는
    모든 방사성 마커에 대해 측정된 에너지 스펙트럼이, 등록된 에너지 히스토그람 또는 벡터를 제공하는 각 에너지 빈에서 각 방사성 마커로부터의 가격의 최대 가능수를 발견하고. 이에 의해 각 방사성 핵종으로부터 유래된 사건의 총 수를 제공하기 위해서 이용되는 최대 가능도법
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    방법이, 프로브 영역이 전형적으로 200 ㎛ 보다 작은 직경을 가지는 생물학적배열, 그리고 프로브 영역이 전형적으로 300 ㎛보다 큰 직경을 가지는 마이크로배열에 적용될 수 있는 것
    을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 - 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    방법이 알파, 베타, 감마 또는 양전자 및/또는 광자 중 하나를 방출하고, 그리고 타겟 분자에 통합되어 프로브 표면에서 각 프로브 영역으로부터 방사성이 1 - 100 Bq 오더로 조정되는 하나이상의 방사성핵종의 양을 계량하기 위해 이용될 수 있는 것을
    특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    방법은 베타-방사 핵종을 포함하는 비-단일에너지 방사성 표지에 대해서 적용되며, 이것은 부분적 및/또는 전부 중첩되는 에너지 스펙트럼을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 베타-방출 방사성 핵종은33P 및35S 를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 방법은 시료를 표준 세포 형/줄기와 비교함으로서, 세포 형/줄기로부의 시료에서 총 mRNA 군을 관측하기 위해서 사용되고, 여기서
    - 시간 0 에서, a35S-UTP 와 a33UTP 가 비교 세포 배양 배지에 적절한 농도로 투입되고,
    - 다음, 시간 0 로부터 세포에서 생산된 RNA 의 검출이 가능하도록 방사성핵종이 충분히 도입되는 시간 1 까지, 세포가 성장되게 하고,
    - 시간 1 에서, 한 비교물이 RNA 합성을 차단하도록 화학적으로 처리되고, 그리고
    - 시간 2 에서, 양 배지가 회수되고, RNA 가 분리되고, 그리고 양 배지로부터 의 동량의 RNA가 혼합되고, 최종적으로
    - 혼합물이 cDNA의 혼화된 프로브로 처리되고, 그리고 생물학적 마이크로배열에 혼성화되고, 이것으로부터 둘다의 방사성 마커의 총량이 측정될 수 있는 것
    을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1-6 항중 어느 한 항에 있어서,
    방법이, 방사성표지된 아미노산 태그를 매질에 도입하고, 다음 이들을 항체의 조직왼 세트를 함유하는 생물학적 마이크로배열에 흡착되는 것에 의해서, 다양한 세트의 단백질 인산화도의 동시 관측에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 핵종들이 침착, 흡착, 또는 고정된 프로브 표면에서 임의의 테스트 영역내의 하나이상 방사성 핵종의 양의 동시 계량을 수행하는 장치에 있어서,
    상기 장치가
    - 가격 위치와 프로브 표면의 시험 영역으로부터 방사된 방사성 입자/광자의 침착된 에너지의 실시간 측정을 위한 전자장치 시스템을 포함하고, 그리고 이것은 반대측에 직교 p-형 및 n-형 스트립을 가진 다중 스트립 반도체 검출기를 각각 포함하며, 그리고 검출기상에서 각 방사성 사건에 대해 가격 위치(x,y-좌표)뿐만 아니라, 입자/광자의 침착된 에너지, 프로브 표면이 반도체 검출기를 보호하기 위해서 단지 마일라의 얇은 포일에 의해서 분리된 그 전체 표면에서 반도체 검출기와 접촉하여 위치되게 하는 충진 메카니즘을 검출할 수 있는 판독 전자장치,
    - 트랙을 유지하고 모든 등록된 방사성 사건의 위치와 에너지를 저장하며, 그리고 각 반도체 검출기의 픽셀(x,y-위치)에 대한 등록된 사건을 k 에너지 빈의 벡터로 나누고, 그래서 에너지 밴드 이미지를 형성하는 실시간 데이타 조직 모듈,
    - 반도체 센서의 압축된 영역 또는 어떤 픽셀에서 존재하는 각 방사성 표지의 양과 활성을 절대량으로 측정하기 위한 이미지 밴드 이미지를 이용할 수 있는 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 검퓨터 모듈, 및
    - 반도체판의 각 픽셀을 가로질러, 또는 임의적으로 프로브 표면상 선택된 시험영역에서 각 방사성 마커의 양의 분포를 디스플레이 하는 모듈
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 방사성 입자/광자의 가격 위치와 침착된 에너지를 실시간으로 측정하기 위한 판독 전자장치가
    - 각 스트립에 대해 평행하게 선증폭기 및 필터 유닛과 트리거링 유닛 및 시료/고정 유닛으로 구성된 한 증폭기 채널, 및
    - 증폭기 채널에 연통되고, 그리고 반도체 센서판의 감지부를 가격하는 모든 등록된 방사성 사건의 위치(x, y)와 에너지의 트랙을 유지할 수 있는데이타-습득-시스템
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 반도체 검출기가 10 제곱센티메터의 전형적인 규격과 약 300 ㎛ 의 두께를 가지는 모놀리식 반도체 물질의 직사각형 판을 포함하고, 그리고 이것은 64 x 32 mm2의 감지면적을 가지며, 그리고 여기서 민감한 n-형 밴드의 스트립 피치와 반도체 판의 반대편측에 직교 지향 p-형 스트립이 50 ㎛이며, 총 1280 x 640 스트립 또는 820000 픽셀의 2 차원 그리드를 제공하는 것을
    특징으로 하는 장치.
  13. 제 10 -12 항중 어느 한 항에 있어서,
    충진 메카니즘과 반도체 검출기가, 상이한 형태의 방사선을 검출하기 위한 장치가 되도록, 반도체 판이 취해지고 그리고 유사한 픽셀-설계 및 치수를 가지지만, 다른 반도체 물질의 다른 반도체 판으로 대체될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 반도체 판이 Si, GaAs, CdTd, 또는 CdZnTe 물질 중 하나를 포함하는 모놀리식 판인 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 10 -14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    장치의 컴퓨터 모듈이, 모든 방사성 마커로에 대한 미리기록된 예측된 에너지 스펙트럼의 선형조합이 측정된 복합 에너지 스펙트럼에 맞춰지느 최소 제곱법, 및/또는 모든 방사성 마커에 대한 예측된 에너지 스펙트럼이 등록된 에너지 히스토그램을 제공하는 각 에너지 빈에서 각 방사성 마커로부터 가격의 가장 가능성 있는 수를 발견하기 위해 이용되는 최대 가능도법에 의해 등록된 에너지 스펙트럼의 각 방사성 마커로부터의 기여도를 절대적 양으로 분리/측정하기 위해 각 픽셀에 대한 k 에너지 빈의 등록된 벡터 정보를 이용하는 소프트웨어를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    트랙을 유지하고 모든 등록된 방사성 사건의 위치와 에너지를 저장하고, 그리고 반도체 검출기의 각 픽셀(x,y-위치)에 대한 등록된 사건을 k 에너지 빈의 벡터로 나누는 실시간 데이타 조직 모듈이, 계산 시간을 줄이기 위해, 모든 이웃한 픽셀의 벡터로부터의 정보를 중앙 픽셀의 벡터에 더함으로서, 등록되고 그리고 저장된 데이트를 압축하고, 디지털 지도의 가상해상을 프로브 표면의 물리적 평면 해상과 일치시키고, 및/또는 예상된 기여도의 통계적 정확성을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 실시간 데이타 조직 모듈이 다수의 주변 열의 픽셀을 가상 해상을 프로브 표면상 거치 배열과 일치하도록 더할 수 있음, 즉 , 한 열이 더해질 때, 중앙 픽셀을 둘러쌓는 모든 8 개 이웃한 픽셀이 중앙 픽셀에 더해지고, 두열이 더해질 때, 제 1 열의 8 개 픽셀과 제 2 주변열의 16 픽셀이 중앙열에 더해질 수 있음 등을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 10 - 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 프로브 표면에서 각 테스트 영역에서 방사성 표지의 측정된 활성을 보여주기 위한 모듈이 프로브 표면을 나타내는 가상 지도 형태로서 데이타를 보여주는 그래픽적 수단을 포함하며, 여기서 각 방사성 핵종이 독특한 컬러로 표현되고, 그리고 프로브 표면의 각 테스트 영역에서 각 방사성 표지의 결정된 양이 상응하는 컬러의 강도로 표현되고, 그래서 통상의 형광발색단 기법으로부터의 출력과 직접 비교할 수 있는 생물학적 배열의 가상지도에서 컬러 스케일이 만들어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 10 항내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서,
    각 방사선 핵종의 측정된 활성을 나타내는 모듈이 프로브 표면의 각 테스트 영역에 대해 절대량으로 각 방사선 핵종의 양을 표현하는 히스토그람 지도의 형태로 데이타를 표현하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 10 항내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치가, 에너지 밴드의 모든 밴드를 하나의 단일 합계 이미지로 더함으로서 생물학적 배열에서 각 테스트 점의 최고, 최저, 극좌, 극우 위치의 평균에 의한 물리적 연장을 측정하는 수단을 가지며, 합계 이미지의 x-축 및 y-축 투사를 계산하고, 생물학적 배열의 이미지가 0.1o단계로 회전할 때 공정을 반복하고, 그리고 합계 이미지의 y-축 투사의 변이로부터 x-축 투사와 함께 점들의 열을 정열시키는 회전을 결정하는 것과, 그리고 투사가 이미지에서 점들의 행과 열을 위치시키기 위해서 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
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