KR20040048754A - Temperature controlled real time fluorescence detection apparatus - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for detecting fluorescence in real-time and capable of controlling a temperature is provided to detect a great number of biological samples by detecting fluorescence at a high speed and to sensitively detect fluorescence without loss of fluorescence by exchanging a filter at a high speed. CONSTITUTION: An apparatus for detecting fluorescence in real-time and capable of controlling a temperature includes a sample vessel(2), a light source(1), a detector(5), a fluorescence transport unit, a wavelength selection unit(3), and a control part. The light source is positioned such that the light source is incident on the sample vessel(2). The detector(5) detects fluorescence emitted from a sample. The fluorescence transport unit transports the emitted fluorescence to the detector(5).

Description

온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치{TEMPERATURE CONTROLLED REAL TIME FLUORESCENCE DETECTION APPARATUS}Real-time fluorescence detection device with temperature control {TEMPERATURE CONTROLLED REAL TIME FLUORESCENCE DETECTION APPARATUS}

본 발명은 많은 수량의 생물학적 샘플들의 상태와 반응을 모니터링하고 분석하는 장치에 관한 것으로서, 특히 샘플에 빛을 조사(Excitation)한 후 방사(Emission)되는 형광을 검색하거나, 또는 상기 방법에 온도제어(Temperature Controller)를 추가한 핵산 증폭반응 혹은 핵산의 서열을 검색시에 리얼타임(Real-Time)으로 형광을 검색하고 분석하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for monitoring and analyzing the condition and reaction of a large number of biological samples, in particular to search for fluorescence emitted after the light (Excitation) to the sample, or the temperature control ( The present invention relates to a device for searching and analyzing fluorescence in real time when a nucleic acid amplification reaction or a sequence of nucleic acid is added with a temperature controller.

보다 상세하게는, 본 발명은 수백에서 수천의 샘플에서 여러가지 파장대(Wavelength)의 형광을 수초 내에 빠르고 낮은 샘플의 농도에서도 민감하게 검색하되, 효소 반응들을 리얼타임으로 검색하고 분석할 수 있으며 경제적인 가격에 휴대 가능한 소형의 형광 검색 장치에 관한 것이다.More specifically, the present invention detects fluorescence of various wavelengths in hundreds to thousands of samples sensitively even at low and fast sample concentrations within seconds, while realizing the ability to search and analyze enzyme reactions in real time. A compact fluorescence retrieval apparatus portable to a.

일반적으로, 생물학적 샘플을 검색하여 분석하는 장치로는 분광측광계(Spectrophotometer)와 분광형광계 (Spectrofluorometer)가 있다.In general, a device for searching and analyzing biological samples includes a spectrophotometer and a spectrofluorometer.

분광측광계는 빛의 전도를 측정하는 반면에, 분광형광계는 방사(Emission)되는 형광을 측정하는 것인데 직접적인 Excitation 빛의 영향을 제거하기 위해 주로 Excitation 빛의 수직 방향에서 측정한다. 형광 현미경의 경우는 epi-fluorescence 를 사용한다.Spectrophotometers measure the conduction of light, while spectrofluorometers measure the emission fluorescence, which is usually measured in the vertical direction of the excitation light to eliminate the effects of direct excitation light. For fluorescence microscopy, epi-fluorescence is used.

이러한 장치들은 일반적으로 광원(Light Source)과 샘플용기(Sample compartment), 탐지기(Detector), 파장 선택장치, 및 렌즈로 구성된다.Such devices typically consist of a light source, a sample compartment, a detector, a wavelength selector, and a lens.

광원으로는 대개 램프나 레이저 또는 LED 를 사용한다.As a light source, lamps, lasers or LEDs are usually used.

램프는 파장대가 유동적이어서 유리하지만, 별도의 단색화장치(Monochrometer)가 필요하고 대량 샘플의 빠른 검색을 위해 필요한 배열 설치가 어려우며 중가의 비용이 소요된다. 레이저는 단색화장치가 불필요하지만, 단위설비의 크기도 크면서 파장대가 고정적이고 배열 설치도 고가인 이유로 비현실적이다.The lamps are advantageous because they are flexible in their wavelength range, but they require a separate monochrometer, are difficult to install, and costly to install the array required for fast retrieval of large samples. Lasers do not require monochromators, but they are unrealistic because of the large size of the unit, the fixed wavelength band, and the high cost of array installation.

반면에, LED 는 단색화 장치가 불필요하고 경제적인 배열 설치가 가능하며, 대량의 샘플 검색이 빠른 소형인 장치를 만드는데 매우 유리하다.On the other hand, LEDs eliminate the need for monochromatic devices, enable cost-effective array installation, and are extremely advantageous for making compact devices with fast sample retrieval.

샘플용기로는 대개 큐벳(cuvette)이나 마이크로튜브(MicroTube), 마이크로플레이트(Microplate)또는 모세관(capillary tube)를 이용한다.Sample containers are usually cuvettes, microtubes, microplates or capillary tubes.

큐벳은 실험에 적절한 사이즈로 최소화할 수 없고 대량 샘플의 빠른 검색을 위해 필요한 배열 설치가 불가능하며, 효율적인 실험을 위해 필요한 용기의 자유로운 교체가 불가능하면서 고가인 단점이 있다. 모세관은 배열은 가능하지만, 용량이 적으면서도 자유로운 교체가 어렵고 가격도 고가인 단점이 있다.Cuvettes cannot be minimized to the appropriate size for the experiment, cannot be installed with the array required for fast retrieval of large samples, and the free replacement of the containers required for efficient experimentation is expensive and expensive. Capillary tubes can be arranged, but they have the disadvantage of being low in capacity and free to replace freely and costly.

반면에, 튜브나 마이크로플레이트는 적은 용량의 샘플 사용이 가능하고, 배열 역시 가능하여 일회용품처럼 자유로운 교체가 가능하고 저가이기 때문에 대량 샘플의 빠른 형광 검색 장치에서는 기본으로 사용하는 추세이다.On the other hand, tubes and microplates can be used as samples in small volumes, can be arranged, and can be freely replaced like disposable products, and are inexpensive, so they are used as a standard for fast fluorescent screening of large samples.

탐지기로는 대개 CCD 카메라나 광다이오드(Photodiode), 또는 PMT (Photo-Multiplier Tube) 를 이용한다.Detectors usually use CCD cameras, photodiodes, or photo-multiplier tubes (PMTs).

CCD 카메라는 저가이면서 렌즈를 이용하여 초점을 모으기 때문에 샘플 용기별로 배열이 불필요하지만, 결정적으로 민감도가 낮은 단점이 있다. 광다이오드는 저가인 장점이 있지만, 배열이 필요하고 민감도가 중간 정도인 반면 비교적 높은 잡음 신호의 단점이 있다.Although CCD cameras are inexpensive and focus using a lens, arrangement is unnecessary for each sample container, but it has a disadvantage in that sensitivity is low. Photodiodes have the advantage of being inexpensive, but they require arrangements and are moderately sensitive, while still having the disadvantage of relatively high noise signals.

반면에, PMT 는 배열이 필요하면서 고가인 단점이 있지만, 민감도가 매우 높고 잡음 신호가 낮아 미세량의 형광을 검색하는데 최적이어서 최소한의 개수를 사용할 수 있는 장치를 개발할 수 있다면 최상의 방법이 될 수 있다. 현재는 다중채널의 제품도 출시되고 있다.PMT, on the other hand, requires an array and is expensive, but it can be the best method if you can develop a device that can use a minimum number of devices because it is very sensitive and has a low noise signal, which is optimal for detecting a small amount of fluorescence. . Currently, multi-channel products are also available.

파장 선택장치로는 대개 단색화 장치 또는 필터를 이용한다.As a wavelength selector, a monochromator or a filter is usually used.

단색화 장치는 파장의 선택이 용이하지만, 고가이면서 대량의 샘플에 적용하기가 어려운 결정적인 단점이 있다.Monochromatic devices are easy to select wavelengths, but have the disadvantage of being expensive and difficult to apply to large samples.

반면에, 필터는 다중 파장의 검색을 위해 다수의 필터를 사용해야 하지만, 저렴하면서도 배열 설치를 위한 개발이 용이하기 때문에 유리하다.Filters, on the other hand, require the use of multiple filters for the search of multiple wavelengths, but are advantageous because they are inexpensive and easy to develop for array installation.

렌즈는 초점이 필요한 경우에만 사용하게 되는데, 많은 Excitation 빛과 방사(Emission) 빛을 검색하기 위해서는 다수의 렌즈가 소요된다.The lens is used only when focus is needed, and a large number of lenses are required to search for a lot of excitation light and emission light.

현재는 최대한 대량의 샘플을 동시에 여러가지 파장대에서 빠르고 정밀하게 형광 검색하면서도, 작고 휴대 가능한 경제적인 가격의 장치가 요구되고 있다.At present, there is a need for an economical device that is compact and portable while searching for the largest amount of samples simultaneously and quickly and precisely in various wavelength bands.

따라서, 상기에서 기술된 기본 구성요소의 종류들에서, 이러한 필요성을 충족시킬 수 있는 부품들을 선택하되 단점을 극복할 수 있는 추가적인 기술 개발이 요구되고 있으며 대량 샘플의 검색을 위해서는 다른 기술과의 접목도 필요하다.Therefore, in the types of basic components described above, it is required to select components that can meet these needs, but to develop additional technologies that can overcome the disadvantages. need.

우선, 대량의 샘플(샘플 용기)에서 형광을 다발적으로 신속하게 검색/분석하기 위해 접목해야 할 기술로는 스캐닝(Scanning) 방식 또는 배열방식의 기술이 있다.First, a technique to be combined to scan / analyze fluorescence in a large amount of samples (sample vessels) quickly and rapidly includes a scanning method or an array method.

스캐닝(Scanning) 방식에서는 (1) Excitation 빛과 방사(Emission) 탐지기가 고정된 대량의 샘플용기들의 한 쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 움직이면서 스캐닝함으로써 형광을 검색하거나, (2) 고정된 Excitation 빛과 방사 탐지기가 회전하는 대량의 샘플용기를 차례로 스캐닝함으로써 형광을 검색한다. 이 방식은 경제적이지만, 스캔의 속도와 검색시간에 의해 사용 용도가 제한될 수 있기 때문에 대량의 샘플을 동시 다발적으로 검색하는 데는 한계가 있다. 또한, 샘플용기가 회전하는 방식은 마이크로플레이트를 자동으로 교환해주고 자동으로 로딩해주는 무인화 장치를 이용하기가 어려운 단점이 있다..In the scanning method, (1) the excitation light and emission detectors scan fluorescence by moving from one end to the other end of a fixed mass of sample containers, or (2) the fixed excitation light and emission The detector searches for fluorescence by sequentially scanning a large number of rotating sample containers. This method is economical, but there is a limit to the simultaneous retrieval of a large number of samples because the usage can be limited by the speed and retrieval time of the scan. In addition, the method of rotating the sample container has a disadvantage that it is difficult to use an unmanned apparatus that automatically exchanges and automatically loads the microplate.

반면에, 배열 방식에서는 움직이는 부분 없이 Excitation 빛과, 형광 탐지기를 샘플용기별로 배열하여 형광을 검색한다.On the other hand, in the array method, the excitation light and the fluorescence detector are arranged for each sample container without moving parts to detect fluorescence.

Excitation 빛을 배열하는 방식에는, (1) 레이저 빛을 광섬유 다발로 분리하여 각각의 샘플 용기들에 배열하는 것처럼 하나의 광원에 광섬유 다발을 사용하거나, (2) 다수의 LED(혹은, photodiode)를 각각의 샘플 용기들에 배열하는 것처럼 다수의 광원을 샘플용기별로 배열하는 방식이 있다.The arrangement of excitation light can be accomplished by (1) using a bundle of fibers for one light source, such as by separating the laser beam into bundles of optical fibers and arranging them in individual sample containers, or (2) using multiple LEDs (or photodiodes). There is a method of arranging a plurality of light sources for each sample container, such as arranging the respective sample containers.

또한, 형광 탐지기를 배열하는 방식에는 (1) 다중채널의 마이크로-PMT 를 일부 배열하거나, (2) 광다이오드를 용기마다 배열하거나, (3) 하나의 CCD 카메라로 탐지한 전체 영상을 샘플별로 분리하여 배열 효과를 내는데, CCD 카메라 방법은 결정적으로 민감도가 낮기 때문에 한계가 있다. 상기 방법 중에서 PMT 는 잡음 신호가 적으면서 민감도가 높아 미세한 양의 형광을 검색하기 때문에 가장 보편적으로 사용된다.In addition, the arrangement of the fluorescence detector includes (1) partially arranging the multi-channel micro-PMT, (2) arranging the photodiodes per container, or (3) separating the entire image detected by one CCD camera for each sample. In order to produce an array effect, the CCD camera method is limited because of its low sensitivity. Among the above methods, PMT is most commonly used because it detects a small amount of fluorescence with low sensitivity and low sensitivity.

이들 배열 방식들은 대량의 샘플용기에서 동시 다발적으로 형광 검색을 할 수 있기 때문에, 샘플의 수량에 제한이 없으면서도 신속한 형광 검색을 가능하도록 한다.These arrangements allow simultaneous fluorescence searches in large sample containers, thus enabling rapid fluorescence searches without limiting the number of samples.

다만, 이 방식은 대량의 샘플, 예를 들면, 96 또는 384웰(Well)의 PCR 샘플을 동시에 모니터하기 위해 최대의 경우 96개 또는 384개의 광원과 탐지기를 배열해야 할 필요성이 있는 등, 처리량이 많아질수록 복잡한 기계적 구조를 가지게 되며 고가의 시스템이 될 수 있다.However, this approach requires high throughput, such as the need to arrange 96 or 384 light sources and detectors at most to simultaneously monitor large samples, for example 96 or 384 well PCR samples. More will have complex mechanical structures and can be expensive systems.

따라서, 최소한으로 적은 수의 광원과 탐지기를 배열하면서 동일한 성능을 낼 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for developing a technology capable of achieving the same performance while arranging a minimum number of light sources and detectors.

또한, 다수의 교환 가능한 샘플용기에 대량의 샘플을 각각 주입한 후 연속적으로 교환해 가면서 형광 검색을 해야 하는 경우, 다수의 96웰 또는 384웰 마이크로플레이트를 다루는데 있어서의 문제점은, 사용자의 수동 조작으로 인한 오류의 가능성과 대량의 플레이트를 순차적으로 로딩해야 하는 노동집약적 작업의 불편함이다.In addition, when a large amount of samples are injected into a large number of exchangeable sample containers, and a fluorescence search must be performed while continuously changing, a problem in handling a plurality of 96-well or 384-well microplates is a manual operation. The possibility of errors and the inconvenience of labor-intensive work that requires loading a large number of plates sequentially.

따라서, 하나의 플레이트를 자동으로 장치 안으로 로딩할 뿐 아니라, 다수의플레이트를 순차적으로 플레이트 가이드에 로딩해주는 로보트 장치를 사용할 수 있는 웰(Well) 플레이트 자동로딩 구조가 부가적으로 요구된다.Therefore, there is additionally a need for a well plate autoloading structure that can use a robotic device that not only automatically loads one plate into the device, but also sequentially loads multiple plates into the plate guide.

대량의 샘플에서 형광검색을 하기 위해 스캐닝이나 배열 방식의 기술이 추가된 장치를 통상 형광 마이크로플레이트 리더장치(Microtiter Plate Detector)라고 하는데, 현재 출시되어 있는 장치로는 Molecular Devices사의 Gemini Microplate Detectors, Applied Biosystems사의 CytoFluor 4000 Fluorescence Multi-well Plate Detector, Tecan사의 GENios 등 여러 종류가 있다.Devices that add scanning or arraying technology to detect fluorescence in large samples are commonly referred to as fluorescent microtiter plate detectors. Currently available devices include Gemini Microplate Detectors and Applied Biosystems from Molecular Devices. CytoFluor 4000 Fluorescence Multi-well Plate Detector, Tecan GENios, etc.

Molecular Devices사의 Gemini Microplate Detectors는 6 부터 384웰의 마이크로플레이트를 위나 아래에서 검색할 수 있는 구조이고, 램프와 단색화 장치(Monochrometer)를 이용한 파장 스캐닝(Wavelength Scanning)을 통해 250nm ~ 850nm 내에서 파장 선택이 자유로우며 고감도의 PMT 를 탐지기로 사용하는 특징이 있다. 하지만, Excitation 광원으로 램프를 사용하기 때문에 렌즈와 단색화 장치가 필요하고 대형이며, 대량의 샘플 검색을 위한 배열 방식이 비현실적이서 96웰의 검색시간이 최소 15초나 되는 단점이 있고 384웰의 경우 더 많은 시간이 소요된다.Molecular Devices' Gemini Microplate Detectors are designed to search from 6 to 384 wells of microplates up or down. Free and high sensitivity PMT is used as a detector. However, because the lamp is used as an excitation light source, it requires a lens and a monochromator and is large, and the arrangement method for retrieving a large amount of samples is unrealistic, which results in a 96-well search time of at least 15 seconds and more in the 384-well. It takes time.

Applied Biosystems사의 CytoFluor 4000 Fluorescence Multi-well Plate Detector은 6 부터 384웰의 마이크로플레이트를 아래에서 검색할 수 있는 구조이고, 6가지의 조사(Excitation)/방사(Emission)용 필터 쌍을 이용하여 320nm ~ 700nm 내에서 파장 선택이 가능하며 고감도의 PMT 를 탐지기로 사용하는 특징이 있다. Excitation 광원으로 램프를 사용하고 하나의 PMT 를 사용하는 스캐닝 방식으로서, 96웰의 검색시간이 45초나 되는 단점이 있고, 마찬가지로 384웰의 경우 더많은 시간이 소요된다.CytoFluor 4000 Fluorescence Multi-well Plate Detector from Applied Biosystems is a structure that can search 6 to 384 well microplates below, and it is 320nm ~ 700nm using 6 types of Excitation / Emission filter pairs. It is possible to select wavelength within and use high sensitivity PMT as detector. As a scanning method using a lamp as an excitation light source and using a single PMT, a scan time of 96 wells is 45 seconds, and in the case of 384 wells, more time is required.

Tecan사의 GENios는 6 ~ 384웰(Well)의 마이크로플레이트 뿐만 아니라 튜브와 큐벳(cuvette)도 사용할 수 있는 구조이고 램프를 이용한 파장 스캐닝을 통해 340nm ~ 700nm 내에서 파장 선택이 자유로우며, 고감도의 PMT 를 탐지기로 사용하는 특징이 있다. 하지만, Excitation 광원으로 램프를 사용하기 때문에 렌즈와 단색화 장치가 필요하고 대형이며, 대량의 샘플 검색을 위한 배열 방식이 비현실적이서 96웰의 검색시간이 30초나 되는 단점이 있고, 마찬가지로 384웰의 경우 더 많은 시간이 소요된다.Tecan's GENios can be used not only for 6 to 384 well microplates, but also for tubes and cuvettes. Its wavelength scanning using lamps allows for free wavelength selection within 340 nm to 700 nm and provides high sensitivity PMT. There is a feature to use as a detector. However, because the lamp is used as an excitation light source, a lens and a monochromator are required and large, and the arrangement method for retrieving a large amount of samples is unrealistic, and the search time of 96 wells is 30 seconds. It takes a lot of time.

이러한 마이크로플레이트 형광 검색장치들은 부가적인 탐색(screening) 기능 뿐 아니라 형광 중심의 반응 개발 및 고효율 탐색의 필요성에 이상적으로 부합되는 것으로서, 세포표면 수용체 결합 반응(cell-surface receptor binding assays), 세포 기준의 약물 탐색(cell-based drug screening), 형광결합 면역흡착 분석법(Fluorescence-Linked Immunoabsorbent Assays ; FLISA), 단백질-단백질 상호작용, 단백질-리간드(Ligand) 상호작용, 단백질-DNA 상호작용, 효소반응(운동성 연구) 및 세포의 예정사(Apoptosis) 연구 등 광범위한 응용분야에 적용될 수 있다.These microplate fluorescence detectors are ideally suited for the development of fluorescence-centric reactions and high-efficiency screening, as well as additional screening functions. Cell-surface receptor binding assays, cell-based Cell-based drug screening, Fluorescence-Linked Immunoabsorbent Assays (FLISA), protein-protein interactions, protein-ligand interactions, protein-DNA interactions, enzyme reactions (kinetics) Study) and apoptosis studies of cells.

하지만, 현재 출시되어 있는 장치들은 여전히 96웰의 검색시간이 수십초대로써, 대량 샘플 검색을 위해 필요한 수초대의 고속 검색 기술의 필요성이 대두되고 있다.However, devices currently on the market are still in search of tens of seconds for 96 wells, and the need for several seconds of high-speed search technology is needed for large sample retrieval.

또한, 위와 같은 마이크로플레이트(Microplate) 형광 검색 장치들에 있어서 또 하나의 단점은 온도 제어장치가 없어서 진정한 생물학적 반응의 모니터링이 어려운 점이다.In addition, another disadvantage of the above microplate fluorescence detection devices is the lack of temperature control, which makes it difficult to monitor true biological responses.

따라서, 이들 장치에 온도제어기(Temperature Controller)를 추가하면 온도 변화에 민감한 PCR(Polymerase Chain Reaction)을 실시간으로 검색하는 리얼타임 PCR 장치가 되는데, 온도제어에 의한 핵산(Nucleic Acid) 증폭(PCR)과 형광 검색을 별도로 하는 것이 아니라 핵산을 증폭하면서 리얼타임(Real-Time)으로 빠르게 형광을 검색/모니터링할 수 있어서 1-2 시간 내의 핵산 서열의 검색이 가능하기에 현재 각광받고 있다.Therefore, adding a Temperature Controller to these devices results in a real-time PCR device that searches for PCR (Polymerase Chain Reaction) sensitive to temperature changes in real time. Nucleic Acid Amplification (PCR) and Rather than performing a separate fluorescence search, amplification of nucleic acids while real-time (fluorescence) can be quickly searched and monitored in real time (Real-Time) is currently in the spotlight because it is possible to search the nucleic acid sequence within 1-2 hours.

상기한 바와 같이 "마이크로플레이트 검색 장치"는 광원(1), 샘플용기(2), 파장 선택장치(3), 형광의 이동장치(4), 탐지기(5)를 기본 구성요소로 하며, 포커스가 필요할 경우 렌즈(6)가 추가되기도 한다.As described above, the "microplate search apparatus" includes a light source 1, a sample container 2, a wavelength selector 3, a fluorescence moving device 4, and a detector 5 as basic components, and the focus is Lens 6 may be added if necessary.

도 1 은 일반적인 마이크로플레이트 검색 장치의 개념도를 도시하고 있다. 리얼타임 PCR 장치는, 도 1 에 도시된 장치를 기본으로 하여 샘플에 온도변화를 반복적으로 주기 위해 샘플용기를 삽입하는 웰 체임버 블록에 온도제어장치(Temperature Controller)를 부착한 것이다.1 is a conceptual diagram of a general microplate search apparatus. The real-time PCR apparatus is a temperature controller (Temperature Controller) is attached to the well chamber block for inserting the sample container in order to repeatedly give a temperature change to the sample based on the apparatus shown in FIG.

리얼타임 PCR 장치를 기준으로 형광탐색기의 운영을 단계별로 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the fluorescence detector based on a real-time PCR device as follows.

첫 단계로, 사용자가 분석하고자 하는 샘플(예: 피,침,공기, 배양된 세포)에서 추출된 DNA 와 시약을 샘플용기(대개 96웰이나 384웰 마이크로플레이트)에 주입한다.In the first step, DNA and reagents extracted from a sample (eg blood, saliva, air, cultured cells) to be analyzed are injected into a sample vessel (typically 96 well or 384 well microplates).

다음 단계로, 컴퓨터 프로그램에서 단계별 온도, 반복회수(=사이클수), 데이터 수집 단계 등의 변수를 지정한다.In the next step, the computer program specifies variables such as step temperature, number of cycles (= cycles), and data collection steps.

다음 단계로, 프로그램에서의 변수 설정에 따라, 샘플에 대개 3 단계의 온도변화(예: 95℃, 56℃, 72℃)를 1사이클로 하여 30-40 사이클을 반복시켜서 증폭(복제) 반응을 일으킨다.In the next step, depending on the parameters set in the program, amplification reactions are repeated by repeating 30-40 cycles with three cycles of temperature change (eg 95 ° C, 56 ° C, 72 ° C) as one cycle. .

다음 단계로, 각 사이클마다 특정단계(프로그램에서 선택)에서 샘플용기내의 샘플에 빛(1)이 조사된다.In the next step, light 1 is irradiated onto the sample in the sample vessel at each step (selected by the program) at each cycle.

다음 단계로, 샘플용기와 광원 사이에 있는 파장선택장치(즉, 필터)(3)가 특정 파장의 빛만을 통과시키면, 샘플에서 사방으로 형광이 발광한다.In the next step, if the wavelength selection device (i.e. filter) 3 between the sample container and the light source passes only light of a specific wavelength, fluorescence is emitted in all directions from the sample.

다음 단계로, 반사경(dichroic lens)(4)을 이용하여 샘플에서 발광된 형광을 포커스 렌즈(Focusing Lens)(6)로 이동시킨다. 포커스 렌즈(6)는 형광을 모아 탐지기(즉, PMT나 CCD 카메라)(5)로 포커스한다.In the next step, a fluorescence emitted from the sample is transferred to a focusing lens 6 using a dichroic lens 4. The focus lens 6 collects fluorescence and focuses on the detector 5 (i.e., a PMT or CCD camera).

다음 단계로, 포커스 렌즈(6)와 탐지기(5) 사이에 있는 파장 선택장치(3)가 특정 파장의 빛만을 통과시킨다.In the next step, the wavelength selector 3 between the focus lens 6 and the detector 5 passes only light of a specific wavelength.

최종적으로, PC 프로그램에서, 각 샘플에서의 형광량을 사이클별로 표시한다.Finally, in the PC program, the amount of fluorescence in each sample is displayed for each cycle.

PCR 증폭의 리얼타임 모니터링이나 동적인 PCR 분석은 진행 사이클 단위로 DNA 복제를 측정할 수 있도록 한다. 이것은 PCR 증폭반응 중에 형광량 변화를 리얼타임으로 검색함으로써 가능해지는데, 이중가닥 DNA(dsDNA)에 결합할 때 형광량이 증가하는 특징을 가진 DNA 삽입 형광물질(예, SYBR Green I)을 샘플에 적당량 포함시킴으로써 증명되었다.Real-time monitoring of PCR amplification or dynamic PCR analysis allows the measurement of DNA replication on a cycle-by-cycle basis. This is made possible by real-time detection of fluorescence changes during PCR amplification reactions, including the appropriate amount of DNA-inserted fluorophores (eg, SYBR Green I) in the sample that are characterized by an increased fluorescence amount when bound to double-stranded DNA (dsDNA). Proved by

도 2 는 X축을 사이클로, Y축을 형광량(Intensity)로 하는 결과 그래프로서, 각 선들이 각 샘플에서의 값들이다.FIG. 2 is a result graph in which the X-axis is the cycle and the Y-axis is the intensity (Intensity), where each line is a value in each sample.

먼저, 제 1 사이클이 완료되면 전체 샘플(=웰)별로 결과값을 그린 후, 제 2 사이클이 완료되면 두 번째 값들을 그리는 방식으로 하여 전체 사이클이 완료될 때까지 리얼타임으로 표시 된다.First, when the first cycle is completed, the result value is drawn for each entire sample (= well), and when the second cycle is completed, the second value is drawn to display in real time until the entire cycle is completed.

도 2 에 도시되어 있는 바와 같이, 지수함수적으로(Exponentially) 갑자기 상승하는 곡선을 나타나면 그 샘플에는 예상한(샘플과 함께 주입한 시약으로 예상한) 세균의 핵산 서열 (DNA sequence)(예:탄저균,구제역균,)이 있다라고 판단할 수 있으며, 상승 부분이 앞 사이클에서 일어나는 샘플(웰) 일수록 더 많은 양의 세균이 있는 것으로 역추산할 수 있다.As shown in FIG. 2, an exponentially abruptly rising curve shows the sample's DNA sequence (eg, anthrax) as expected (expected with reagent injected with the sample). It can be determined that there is a bacteriostatic bacterium, and that the higher the sample is in the previous cycle, the greater the amount of bacteria.

PCR 증폭을 통해 정량 분석하는 다른 방법들에 비해, 리얼타임 PCR 은 "닫혀진 튜브"를 샘플용기로 이용함으로써 잠재적인 오염발생을 억제할 수 있고, 단순한 기계적 구조, 고효율, 반응 이후의 데이터 분석 없이 리얼타임으로 데이터를 표시하는 등의 장점을 가지고 있다.Compared to other methods of quantitative analysis through PCR amplification, real-time PCR can suppress potential contamination by using "closed tubes" as sample containers, and can be used in real time without simple mechanical structure, high efficiency and post-reaction data analysis. It has advantages such as displaying data in time.

더욱이, 진행 사이클 단위의 모니터링은 PCR 증폭 과정을 추적할 수 있도록 하기 때문에, 다른 방법에서는 필요한 샘플 희석 없이 많은 허용 농도 범위 내에서 목표서열(Sequence)의 정량화 (quantification)를 수월하게 할 수 있다.Moreover, monitoring of the progress cycle unit allows tracking of PCR amplification processes, which allows other methods to facilitate the quantification of sequences within many acceptable concentration ranges without the necessary sample dilution.

일반적으로 PCR 증폭에서는, 프로그래밍에 따라 고온과 저온의 온도변화를 사이클 단위로 반복하는 온도제어에 의해, 각 사이클마다(cycle-by-cycle) DNA 가닥의 변이(denaturation), 프라이머(Primer)의 결합(annealing),중합효소(Polymerase)의 촉매작용에 의한 DNA 증폭(복제)가 이루어지게 된다. 이러한 반응은 온도에 의한 영향을 민감하게 받는 반응실험임을 알 수 있다.In general, in PCR amplification, the cycle-by-cycle DNA strand variation and primer binding are performed by temperature control that repeats the temperature change of the high and low temperatures in cycles according to programming. (annealing), DNA amplification (cloning) by the catalysis of the polymerase (Polymerase) is made. It can be seen that this reaction is a reaction experiment sensitive to the influence of temperature.

여기에서 사용되는 온도제어장치는 금속재료인 웰 체임버 블록(Well Chamber Block)을 가열하고 냉각하는 방식에 따라 여러가지 종류가 있다.The temperature control device used here is of various kinds depending on the method of heating and cooling the well chamber block (metal material).

종래에는 가열을 위해 공기순환, 전기저항, 할로겐 진공관, 전기 코일, 빛, 카트리지 히터(Cartridge Heater) 등이 사용되었고 냉각을 위해서는 물이나 팬을 통한 공기 순환의 방식이 사용되었지만, 현재에는 소형이면서도 고속 온도 조절이 가능한 특징 때문에 펠티어(Peltier) 소자를 이용한 열전모듈(Thermoelectric Module)을 이용하는 방식이 주로 사용된다.Conventionally, air circulation, electrical resistance, halogen vacuum tube, electric coil, light, cartridge heater (Cartridge Heater) are used for heating and air circulation through water or fan is used for cooling. Due to the temperature control feature, a method using a thermoelectric module using a Peltier device is mainly used.

현재는 (1) 최대 용량의 웰 체임버 블록을 프로그래밍대로 얼마나 정확하면서도 빠르게 온도를 높이거나 낮추느냐, 그리고 (2) 얼마나 웰 체임버 블록 전체를 균일한 온도로 제어하느냐를 중심으로 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다.The current need for technology development focuses on (1) how to accurately and rapidly increase or decrease the maximum capacity of the well chamber block by programming, and (2) how to control the entire well chamber block to a uniform temperature. It is becoming.

현재 출시되어 있는 리얼타임 PCR 장치로는 Applied Biosystems사의 ABI Prism 7700 Sequence Detection System (SDS), Gene Amp 5700 SDS과 ABI Prism 7700HT, Roche Molecular Biochemicals사의 LightCycler, Bio-Rad Instruments사의 iCycler iQ, Stratagene사의 Mx4000 Multiplex, Cepheid사의 Smart Cycler System, Corbett Research사의 Rotor-Gene 등이 있다.Current real-time PCR devices include Applied Biosystems' ABI Prism 7700 Sequence Detection System (SDS), Gene Amp 5700 SDS and ABI Prism 7700HT, Roche Molecular Biochemicals' LightCycler, Bio-Rad Instruments' iCycler iQ and Stratagene's Mx4000 Multiplex , Cepheid's Smart Cycler System, and Corbett Research's Rotor-Gene.

미국의 Applied Biosystems (Forster City, CA )사의 ABI Prism 7700 Sequence Detection System (SDS)은 온도제어장치를 포함한 리얼타임(Real-Time) PCR 장치를 처음으로 상용화한 것이다. 레이저가 광원으로서 형광을 유발하며,검색한 500 ~ 660nm의 연속적인 형광 파장을 통하여, 단일 반응에서 다수의 형광물질을 동시에 이용할 수 있는 멀티플렉스 PCR 을 구현하였다.The ABI Prism 7700 Sequence Detection System (SDS) from Applied Biosystems (Forster City, Calif., USA) is the first commercially available real-time PCR device with temperature control. The laser induces fluorescence as a light source, and through multiple fluorescence wavelengths of 500 ~ 660nm detected, a multiplex PCR can be used to simultaneously use a plurality of fluorescent materials in a single reaction.

상기 장치는 가수분해 탐침(hydrolysis probes)이나 분자 신호기(molecular beacons), 이중가닥 DNA 결합 형광물질(dsDNA-binding dyes)과 같은 반응에 사용될 수 있다. 한번에 96웰(Well) 용량의 실험을 할 수 있으며, 전체 실험에 2시간 정도가 소요된다. 그러나, 통상의 혼성 탐침의 방법처럼 그 결과를 증폭이 완료된 후에만 분석할 수 있는 단점이 있다.The device can be used for reactions such as hydrolysis probes, molecular beacons, and double-stranded DNA-binding dyes. You can run a 96-well experiment at a time, which takes about two hours. However, there is a disadvantage that the result can be analyzed only after amplification is completed, as in the conventional hybrid probe method.

상기 회사의 다른 장치로는 Gene Amp 5700 SDS가 있는데, 7700 SDS 장치와 같이 TaqMan 이나 분자 신호기(molecular beacons), DNA 와 결합하는 SYBR Green I 을 이용하여 리얼타임 역전사(Reverse Transcription) PCR(RT-PCR) 를 수행할 수 있다. 관련 논문에 의하면, Legionella Pneumophila가 Gene Amp 5700및 SYBR Green I 기술을 이용하여 폐 감염에서 사이토킨 mRNA(cytokine mRNA)의 정량화를 실증한 것으로 되어 있다. 7700 SDS와의 차이점은 광원으로 레이저 대신에 할로겐 램프를 사용한다는 점으로서, 저렴한 반면에 단일 파장의 검색만 가능하다는 단점이 있다.Another device from the company is the Gene Amp 5700 SDS. Like the 7700 SDS device, real-time reverse transcription PCR (RT-PCR) using TaqMan, molecular beacons, and SYBR Green I that binds to DNA ) Can be performed. According to a related article, Legionella Pneumophila demonstrated the quantification of cytokine mRNA in lung infections using Gene Amp 5700 and SYBR Green I technology. The difference with the 7700 SDS is that it uses a halogen lamp as a light source instead of a laser, which is inexpensive, while only searching for a single wavelength.

상기 회사의 또 다른 장치로는 ABI Prism 7900HT가 있는데, 이 장치는 7700 SDS 와 같은 사양이지만 고효율의 용도를 위해 일부 과정을 자동화하여 대량의 검색 플레이트를 자동으로 준비시킬 수 있으며 96웰부터 384웰(Well)까지의 마이크로플레이트(microtiter plates)를 다룰 수 있다. 또한, 96웰 이나 384웰 플레이트를 장치 안으로 자동으로 로딩할 수 있도록 하는 자동화 부가장치를 선택적으로 부착할 수 있어서 24시간 내내 전자동으로 처리할 수 있다.Another device from the company is the ABI Prism 7900HT, which has the same specifications as the 7700 SDS, but can automatically prepare a large number of search plates by automating some processes for high efficiency applications. It can handle microtiter plates up to well. In addition, automated attachments can be optionally attached to automatically load 96-well or 384-well plates into the device, allowing full automatic handling 24 hours a day.

Roche Molecular Biochemicals (Mannheim, Germany)사의 LightCycle 는 32 개의 샘플을 담을 수 있는 붕규산유리 모세관(Borosilicate Glass Capillary)를 이용하여 리얼타임 RT-PCR 을 수행할 수 있도록 한다. 소량의 유리 모세관 튜브는 공기로 쉽게 가열 및 냉각이 가능하고, 32 PCR 샘플이 차례로 광원과 탐지기를 지나가도록 회전식 컨베이어가 사용되어 PCR 수행 중에 각 사이클에 한번씩 검색하게 된다. 청색 LED 를 Excitation 빛으로 사용하며 각기 다른 파장을 가진 3개의 실리콘 광다이오드(Photodiode)에 의해 형광 검색되어 멀티플렉스 PCR 증폭이 가능하다.LightCycle from Roche Molecular Biochemicals (Mannheim, Germany) enables real-time RT-PCR with Borosilicate Glass Capillary, which can hold 32 samples. A small amount of glass capillary tube can be easily heated and cooled with air, and a rotary conveyor is used to retrieve 32 PCR samples in turn through the light source and detector to be retrieved once per cycle during PCR. The blue LED is used as the excitation light, and is fluorescence-detected by three silicon photodiodes with different wavelengths to enable multiplex PCR amplification.

상기 장치는 이중가닥 DNA(dsDNA) 에 결합하는 SYBR Green I이 주로 사용된다. 7700 SDS 에 비해 장점은, 저가이면서도 PCR 증폭 중에 데이터를 리얼타임으로 표시할 수 있고 공기를 이용한 빠른 온도제어와 모세관 용기를 통해 20-30 분만에 30-40 사이클 수행할 수 있는 고효율이라는 점이다. 또한, 용해곡선(Melting Curves)를 통해 결과의 특이성 분석이 가능하기 때문에 이중가닥 DNA(dsDNA) 에 결합하는 SYBR Green I 을 보다 안정적으로 사용할 수 있도록 한다.The device is mainly SYBR Green I which binds to double stranded DNA (dsDNA). The advantage of the 7700 SDS is that it is inexpensive and highly efficient, allowing real-time data display during PCR amplification, fast temperature control with air, and 30-40 cycles in 20-30 minutes through capillary vessels. In addition, it is possible to analyze the specificity of the results through the melting curves (Melting Curves), so that SYBR Green I that binds to double-stranded DNA (dsDNA) can be used more stably.

하지만, 고가이면서 자유로운 교체가 불가능한 모세관을 사용하기 때문에 실용적이지 못하고, 32웰만 동시 검색이 가능하며 표준곡선을 통한 정량분석을 위해서는 일부 웰이 표준 샘플을 위해서 사용되어야 하기 때문에 더욱 제한된 수량의 샘플만을 사용할 수 있게 되는 결정적인 단점이 있다.However, it is not practical because it uses a capillary tube that is expensive and cannot be replaced freely, and only 32 wells can be searched simultaneously and only a limited number of samples can be used because some wells must be used for standard samples for quantitative analysis through standard curves. There is a crucial drawback to this.

이것은 한번의 실험에서 대량의 다양한 샘플을 다루어야 하는 대규모의 검색을 수행하는 경우에는 사용자에게 불편한 문제가 지적되고 있다.This is a problem that is inconvenient for the user when performing a large-scale search that must deal with a large variety of samples in one experiment.

Bio-Rad Instruments (Hercules, CA)사의 iCycler IQ 는 PCR 증폭 중에 형광을 측정할 수 있는 또 다른 장치로서, 필터를 회전하는 방식이기 때문에 동일한 튜브 내에서 4가지의 형광물질을 이용하여 멀티플렉스 기능이 가능한 것으로 되어 있다. 또한, 96 샘플을 동시에 검색할 수도 있다.ICycler IQ from Bio-Rad Instruments (Hercules, Calif.) Is another device that can measure fluorescence during PCR amplification, and because it rotates the filter, it has multiplex functions using four fluorescent materials in the same tube. It is possible. You can also search for 96 samples at the same time.

하지만, 복잡한 렌즈가 필요하고 배열이 불가능한 램프를 Excitation 광원으로 사용하며, 민감도가 낮은 CCD 카메라를 탐지기로 이용하기 때문에 대량의 샘플을 민감하게 검색하기에는 부적합한 단점이 있다.However, there is a disadvantage that it is not suitable to detect a large number of samples sensitively because a complex lens is required and an unarranged lamp is used as an excitation light source and a low sensitivity CCD camera is used as a detector.

Stratagene (La Jolla, CA)사의 Mx4000 Multiplex 는 TaqMan 탐침과 혼성 탐침, 분자 신호기(molecular beacons) 등 다양한 형광 검색이 가능하고 96웰 플레이트나 8개 짜리 튜브 또는 개별 튜브 등 다양한 샘플용기를 사용할 수 있다. 광원은 텅스텐 할로겐 램프로서 350 부터 750nm까지 다양한 파장이 가능하기 때문에 멀티플렉스 기능이 가능하며, PCR 증폭 중에 데이터 분석이 가능하다.The Mx4000 Multiplex from Stratagene (La Jolla, Calif.) Can search for a variety of fluorescence, including TaqMan probes, hybrid probes, and molecular beacons, and a variety of sample vessels, including 96-well plates, eight tubes or individual tubes. The light source is a tungsten halogen lamp with multiple wavelengths from 350 to 750 nm, enabling multiplexing and data analysis during PCR amplification.

Cepheid (Sunnyvale, CA)사의 Smart Cycler System은 분자 신호기(molecular beacons), 스콜피온(scorpions), 혼성 탐침, TaqMan 탐침 또는 SYBR Green I과 함께 사용할 수 있다. 장점은 16개의 개별 모듈을 가지고 있어서 각각 다르게 변수를 프로그램할 수 있고 한번의 실험에 4가지의 탐침을 사용할 수 있도록 개별적인 광학 시스템을 가지고 있기 때문에, 자유로운 활용이 가능하다는 점이다. 또한, 소프트웨어를 이용하면 수집과 동시에 데이터를 볼 수도 있다.Cepheid (Sunnyvale, Calif.) Smart Cycler System can be used with molecular beacons, scorpions, hybrid probes, TaqMan probes or SYBR Green I. The advantage is that it has 16 individual modules that can be programmed differently and have a separate optical system that allows the use of four probes in one experiment, allowing for free use. The software also allows you to view data as you collect it.

하지만, 개별적인 튜브를 사용하기 때문에 정량분석을 위해서는 적은 수량의샘플 분석만 가능하다는 점이다.However, because of the use of individual tubes, only a small number of samples can be analyzed for quantitative analysis.

Corbett Research (Mortlake, Sydney, Australia)사의 Rotor-Gene은 LightCycler와 비슷하게 "원심" 온도제어장치를 이용하며, 여러 파장대의 4가지 LED 를 광원으로 사용하고 여러 필터를 사용하기 때문에 다양한 형광물질을 검색할 수 있다.Rotor-Gene from Corbett Research (Mortlake, Sydney, Australia) uses a "centrifugal" temperature control, similar to LightCycler, and uses four LEDs of different wavelengths as the light source and multiple filters to search for a variety of fluorescent materials. Can be.

하지만, 한번에 최대 48 샘플만 실험이 가능하며 검색시간이 상대적으로 긴 스캐닝(Scanning) 방식을 이용하기 때문에 대량의 샘플 검색에는 무리가 있다.However, up to 48 samples can be experimented at a time, and the scanning method using a relatively long search time is difficult, so a large amount of sample search is difficult.

이상에서 살펴본 바와 같이, 종래의 형광 검색 장치는 여전히 96웰 기준으로 수십 초에 걸쳐 검색하며, 또한 민감도에 있어서도 DNA 샘플의 농도가 최소 수백에서 수천 카피 정도가 되어야 하는 등 많은 한계점을 가지고 있다.As described above, the conventional fluorescence detection device still has a number of limitations such as searching over a few tens of seconds on a 96-well basis, and the concentration of the DNA sample should be at least several hundreds to thousands of copies in terms of sensitivity.

또한, 종래의 형광 검색 장치는 고가이면서 휴대가 불가능하여 실험실 내에서만 사용할 수 있는 한계점도 가지고 있다.In addition, the conventional fluorescence retrieval device has a limitation that can be used only in the laboratory because it is expensive and portable.

상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 탐지기가 움직이면서 전체 웰을 일부분씩 순차적으로 스캐닝하는 종래 기술의 늦은 검색속도를 개선하여 고속의 형광 검색으로 대량의 생물학적 샘플을 수초 내에 동시 다발적으로 검색 가능하도록하는 소형의 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention improves the late detection speed of the prior art, which sequentially scans the entire well partly while the detector moves, so that a large number of biological samples can be simultaneously retrieved in a few seconds with a high-speed fluorescence search. An object of the present invention is to provide a compact device.

또한, 본 발명의 다른 목적은 DNA 나 RNA 샘플의 농도가 최소 수백에서 수천카피(copy)가 되어야 하는 종래기술의 낮은 분별 능력을 해소하여 수십 카피의 농도도 분별 검색할 수 있도록 민감도를 높이는 것이다.In addition, another object of the present invention is to increase the sensitivity to detect the concentration of several tens of copies by eliminating the low fraction of the prior art that the concentration of DNA or RNA samples should be at least hundreds to thousands of copies (copy).

또한, 본 발명의 다른 목적은 종래 기술처럼 샘플 수(웰 수)가 수백개 이상으로 많아질수록 기하급수적으로 가격이 상승하는 것이 아니라 수천개의 웰(Well) 플레이트 용량의 형광검색 장치도 경제적인 가격으로 검색 가능케 하는 것이다.In addition, another object of the present invention is not to increase the price exponentially as the number of samples (well number) more than hundreds as in the prior art, but the economical price of the fluorescence detection device of thousands of well plate capacity To make it searchable.

또한, 본 발명의 다른 목적은 종래 기술처럼 실험실에서만 사용할 수 있는 대형 장치가 아니라 생물학 테러나 전염병 등 기동력이 필요한 현장에서도 응용할 수 있도록 휴대가 가능한 수준으로 소형화하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to miniaturize to a portable level so that it can be applied in the field that requires maneuverability, such as biological terrorism or infectious diseases, rather than a large device that can be used only in the laboratory as in the prior art.

또한, 본 발명의 다른 목적은 종래 웰 체임버 블록 부분과 탐지기 및 제어부가 같이 위치함으로써 발생되는 오염된 현장에서의 형광 탐지의 어려움을 해소하기 위해 필요에 따라서는 샘플 주입된 마이크로플레이트의 로딩을 원격지에서 제어 가능하한 원격 제어 형광 검색 장치를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to remotely load the sample-injected microplate as necessary to solve the difficulty of the fluorescence detection in the contaminated site caused by the conventional well chamber block portion and the detector and control unit together It is to provide a controllable remote control fluorescent search apparatus.

도 1 은 종래의 일반적인 마이크로플레이트 검색 장치(Microtiter Plate Detector) 의 개념도.1 is a conceptual diagram of a conventional general microplate detection device (Microtiter Plate Detector).

도 2 는 종래의 리얼타임으로 검색된 사이클 대 형광량의 결과 그래프.2 is a graph of the results of cycle vs. fluorescence retrieved in conventional real time.

도 3a 내지 도 3c 는 본 발명의 일 실시예인 리얼타임 마이크로플레이트 형광 검색 장치(Real-Time Fluorescence Microtiter Plate Detector)의 정면도, 측면도, 및 평면도.3A to 3C are front, side, and plan views of a Real-Time Fluorescence Microtiter Plate Detector according to one embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4c 는 본 발명의 일 실시예인 리얼타임(Real-Time) PCR 장치의 정면도, 측면도, 및 평면도.4A to 4C are front, side, and plan views of a real-time PCR apparatus of one embodiment of the present invention.

도 5a 및 도 5b 는 본 발명의 일 실시예인 리얼타임 마이크로플레이트 형광 검색 장치 또는 리얼타임 PCR 장치의 LED 보드의 정면도, 및 평면도.5A and 5B are a front view and a plan view of an LED board of a real-time microplate fluorescence retrieval apparatus or a real-time PCR apparatus according to one embodiment of the present invention.

도 6a 및 도 6b 는 본 발명의 일 실시예인 리얼타임 마이크로플레이트 형광 검색 장치 또는 리얼타임 PCR 장치의 여기 필터(Excitation Filter) 가이드 정면도, 및 평면도.6A and 6B are a front view and a plan view of an excitation filter guide of a real-time microplate fluorescence retrieval device or a real-time PCR device according to one embodiment of the present invention.

도 7a 내지 도 7c 는 본 발명의 일 실시예인 리얼타임 마이크로플레이트 형광 검색 장치 또는 리얼타임 PCR 장치의 웰 체임버 블록과열전모듈(Thermoelectric Module) 장치의 정면도, 측면도, 및 평면도.7A to 7C are front, side and top views of a well chamber block thermoelectric module device of a real-time microplate fluorescence retrieval device or a real-time PCR device according to one embodiment of the present invention.

도 8a 및 도 8b 는 본 발명의 일 실시예인 리얼타임 마이크로플레이트 형광 검색 장치 또는 리얼타임 PCR 장치의 마이크로플레이트의 정면도, 및 평면도.8A and 8B are a front view and a plan view of a microplate of a real-time microplate fluorescence retrieval apparatus or a real-time PCR apparatus according to one embodiment of the present invention.

도 9a 및 도 9b 는 본 발명의 일 실시예인 리얼타임 마이크로플레이트 형광 검색 장치 또는 리얼타임 PCR 장치의 헤더(Header) 장치의 정면도, 및 평면도.9A and 9B are a front view and a plan view of a header device of a real-time microplate fluorescence retrieval device or a real-time PCR device according to one embodiment of the present invention.

도 10 은 본 발명의 일 실시예인 리얼타임 마이크로플레이트 형광 검색 장치 또는 리얼타임 PCR 장치의 PMT 의 정면도.10 is a front view of a PMT of a real-time microplate fluorescence retrieval device or a real-time PCR device according to one embodiment of the present invention.

도 11a 및 도 11b 는 본 발명의 일 실시예인 리얼타임 마이크로플레이트 형광 검색 장치 또는 리얼타임 PCR 장치의 회전식 자동 필터교환장치의 정면도, 및 평면도.11A and 11B are a front view and a plan view of a rotary automatic filter changer of a real-time microplate fluorescence retrieval apparatus or a real-time PCR apparatus, which is an embodiment of the present invention.

도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로플레이트, 웰 체임버 블록, 여기 필터 가이드, 및 LED 보드의 각 정면도로서 결합 과정을 설명하는 도면.12 is a diagram illustrating a coupling process as a front view of each of the microplate, the well chamber block, the excitation filter guide, and the LED board according to one embodiment of the present invention;

도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 보드의 각 LED 배열을 설명하는 설명도.13 is an explanatory diagram illustrating each LED array of the LED board according to an embodiment of the present invention.

도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤더와 히팅 커버(Heating Cover)용 열전모듈장치, 및 탐지기인 PMT 사이의 연결 관계를 도시하는 정면도.14 is a front view showing a connection relationship between a header, a thermoelectric module device for a heating cover, and a PMT as a detector according to an embodiment of the present invention.

도 15 는 본 발명의 일 실시예에 따른 PMT 의 정면도와 헤더의 평면도로서 상호 연결 관계를 도시하는 도면.15 is a front view of a PMT and a plan view of a header, according to an embodiment of the present invention, illustrating interconnections;

도 16 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 보드, 여기 필터 가이드, 히팅 커버(Heating Cover)용 열전모듈장치, 및 마이크로플레이트 사이의 상호 연결 관계를 도시하는 도면.FIG. 16 is a diagram showing an interconnection relationship between an LED board, an excitation filter guide, a thermoelectric module device for a heating cover, and a microplate according to another embodiment of the present invention. FIG.

도 17 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로플레이트, 웰 체임버 블록, 헤더, 및 PMT 사이의 상호 연결 관계를 도시하는 도면FIG. 17 illustrates an interconnect relationship between a microplate, a well chamber block, a header, and a PMT according to another embodiment of the present invention. FIG.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 생물학적 샘플에 광원을 조사한 후 상기 샘플에서 방사되는 형광을 검색하여 샘플을 분석하는 장치로서, 샘플 용기, 상기 샘플 용기를 조사하도록 위치하는 광원, 상기 샘플에서 방사되는 형광을 탐지하는 탐지기, 상기 샘플에서 방사되는 형광을 상기 탐지기로 이동시키는 형광 이동 장치, 파장 선택 장치, 및 제어부를 포함하는 형광 검색 장치에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention is an apparatus for analyzing a sample by searching for a fluorescence emitted from the sample after irradiating a light source to a biological sample, a sample container, a light source positioned to irradiate the sample container, in the sample A fluorescence detection device comprising a detector for detecting emitted fluorescence, a fluorescence shifting device for moving the fluorescence emitted from the sample to the detector, a wavelength selection device, and a control unit.

다수의 LED 가 순차적으로 발광되도록 배열된 LED 어레이;An LED array in which a plurality of LEDs are sequentially emitted;

샘플 용기를 삽입하기 위한 다수의 웰을 가지는 웰 체임버 블록;A well chamber block having a plurality of wells for inserting a sample container;

상기 LED 어레이의 각 LED 발광에 의해 상기 샘플에서 방사되는 형광을 탐지하기 위한 다중 채널 PMT; 및A multi-channel PMT for detecting fluorescence emitted from the sample by each LED emission of the LED array; And

상기 각 샘플에서 방사되는 형광을 개별적으로 상기 다중 채널 PMT 로 이동시키기 위한 다수의 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치를 제공한다.It provides a temperature-controlled real-time fluorescence search device comprising a plurality of optical fibers for moving the fluorescence emitted from each sample individually to the multi-channel PMT.

또한, 본 발명은 상기 웰 체임버 블록의 사면 측면에 부착되어 상기 샘플의 온도를 제어하기 위한 열전모듈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a real-time fluorescence retrieval device capable of temperature control characterized in that it further comprises a thermoelectric module unit attached to the side surface of the well chamber block for controlling the temperature of the sample.

본 발명의 일 실시예인 96웰을 기준으로 본 발명의 특징을 설명하면 다음과 같다.Referring to the characteristics of the present invention based on 96 wells of one embodiment of the present invention.

본 발명에서는 광원(1)으로 96개의 LED 를 각각의 96웰 아래에, 샘플용기(2)로 마이크로튜브나 마이크로플레이트를, 파장선택장치(3)로 필터를, 반사경(4) 대신에 96가닥의 광섬유를 각 웰 위에 부착하고, 탐지기(5)로 현재 최대의 채널용량인 16채널 PMT 를 선택하였으며, 포커스 렌즈(6)는 각 광섬유 아래에 밀착시켰다.In the present invention, 96 LEDs are used under each 96 well as the light source 1, a microtube or microplate with the sample container 2, a filter with the wavelength selector 3, and 96 strands instead of the reflector 4. The optical fiber of was attached on each well, 16 channel PMT which is the largest channel capacity currently selected with the detector 5, and the focus lens 6 was stuck under each optical fiber.

또한, 탐지된 형광을 광자계수(Photon Counting)화하여 컴퓨터에서 그래프나 숫자로 표현하기 위하여 현재 최대의 채널용량인 8채널 광자계수 보드(Photon Counting Board) 2개를 추가하였다In addition, in order to express the detected fluorescence by photon counting, two additional 8-channel photon counting boards, which are currently the largest channel capacity, have been added to represent a graph or a number on a computer.

통상의 경우처럼, 96개 LED 를 동시에 발광하고 한 가닥의 광섬유를 PMT의 한 채널에 각각 연결한다면, 96개 웰에서 동시에 형광이 발광하는 형광을 검색하기 위해서는 6개의 16채널 PMT(6*16=96)와 12개의 8채널 광자계수 보드(12*8=96)가 필요하게 되는데, 이것은 PMT와 광자계수 보드가 수백만원의 고가이므로 비경제적이고 장치의 크기도 비대하게 된다.As usual, if 96 LEDs simultaneously emit light and one strand of fiber is connected to one channel of the PMT, six 16-channel PMTs (6 * 16 = 96) and twelve eight-channel photon count boards (12 * 8 = 96), which are expensive and expensive because the PMT and photon count boards cost millions of dollars.

따라서, 본 발명에서는 96웰을 1개의 16채널 PMT에 모두 분리 지정하기 위해, 1채널에 6가닥의 광섬유를 번들하여 심는다(6*16=96).Therefore, in the present invention, in order to separate and designate all 96 wells into one 16-channel PMT, 6 fiber bundles of 6 fibers are bundled in one channel (6 * 16 = 96).

하지만, PMT의 한 채널에 6가닥의 광섬유로부터 동시에 형광이 입수되면 어떤 웰로부터의 형광 신호인지 분간할 수 없게 되는 문제점이 발생될 수 있다.However, when fluorescence is simultaneously obtained from six optical fibers in one channel of the PMT, a problem may occur in that it is impossible to distinguish which fluorescent signal is from which well.

따라서, 본 발명에서는 PMT의 채널과 동일한 구조로 6개씩의 LED 를 한 채널로 분리하여 각각의 LED 를 "A", "B", "C", "D", "E", "F" 로 지정하고, "A" LED 들로부터 "E" LED 들의 순서로 6차례에 걸쳐 순차적으로 발광하도록 한다. 즉, 먼저 16개 채널의 "A" LED 들이 발광하면 16채널 PMT 의 각 채널에서 하나의 형광 신호씩을 탐지하게 되고, 다음에는 16개 채널의 "B" LED들이 발광하면 16채널 PMT 의 각 채널에서 하나의 형광 신호씩을 탐지하게 되는 등 순차적으로 발광 및 탐지가 이루어져서 6번만에 96웰의 샘플로부터 형광을 탐지 완료하게 된다.Therefore, in the present invention, the same structure as the channel of the PMT by separating the six LEDs into one channel, each LED is "A", "B", "C", "D", "E", "F" And sequentially emit light six times from the "A" LEDs to the "E" LEDs. That is, if the 16 channels of "A" LEDs emit light, one fluorescent signal is detected from each channel of the 16 channel PMT. Next, if the 16 channels of "B" LEDs emit light, each channel of the 16 channel PMT is detected. Luminescence and detection are performed sequentially, such as by detecting one fluorescence signal, thereby detecting fluorescence from a 96-well sample in six times.

이 때, "A", "B", "C", "D", "E", "F" 의 LED 구성은 1*6, 6*1, 2*3, 3*2 의 4가지 모양이 가능하지만, 1*6 및 6*1 의 구성은 순차적 발광 때 LED 가 인접함에 따라 빛의 간섭(cross talk)이 심한 문제가 있다.At this time, LED shapes of "A", "B", "C", "D", "E", and "F" have four shapes of 1 * 6, 6 * 1, 2 * 3, and 3 * 2. Although possible, the configurations of 1 * 6 and 6 * 1 have a problem of severe cross talk of light as the LEDs are adjacent to each other in sequential light emission.

따라서, 본 발명에서는 2*3 또는 3*2의 형태로 LED 의 한 채널을 구성한다.Therefore, in the present invention, one channel of the LED is configured in the form of 2 * 3 or 3 * 2.

본 발명은, 샘플이 주입된 마이크로튜브나 마이크로플레이트(Microplate)를 삽입할 수 있는 웰 체임버 블록(Well Chamber Block)의 각 웰 밑면에 작은 구멍을 형성하고 Excitation 광원인 LED 를 각 웰 아래에 각각 배열(array)하며, 복수개의 샘플용기용 LED 를 한 채널로 하여 각 채널의 동일한 위치끼리 그룹으로 16개의 LED가 동시에 발광하면서 6번 순차적으로 전체 샘플에 발광하고(SequentialIllumination) 탐지기(Detector)인 다중채널(Multi-channel) PMT 에서 6번 순차적으로 형광을 검색하는 방식이다.According to the present invention, a small hole is formed in the bottom of each well of a well chamber block into which a microtube or microplate into which a sample is injected can be inserted, and an LED, which is an excitation light source, is arranged under each well. (Array), LEDs for multiple sample containers are used as one channel, and 16 LEDs are emitted at the same time in the same position of each channel, and six LEDs are emitted sequentially and six times in sequence (SequentialIllumination). (Multi-channel) This method searches fluorescence 6 times sequentially in PMT.

또한. 본 발명은 상기 LED 를 비롯하여 온도/전압을 빠르고 효율적으로 제어하는 펌웨어(Firmware) 프로그램이 컴퓨터 메모리 칩으로 포함된 제어 보드 장치를 통해, 96웰 기준으로 수십 초가 아니라 1초 내에 빠르게 형광 검색하여 아무리 많은 생물학적 샘플도 수초 내에 동시 다발적으로 검색 가능한 장치를 제공한다.Also. The present invention uses a control board device including the LED and a firmware program for quickly and efficiently controlling temperature / voltage as a computer memory chip, and quickly detects fluorescence within one second instead of tens of seconds on a 96-well basis. Biological samples also provide devices that are simultaneously searchable in seconds.

여기에서, 한 채널의 LED 수는, 탐지기(Detector)로 사용하는 다중채널 PMT의 한 채널 안에 심는 광섬유 다발(Fiber Optics)의 개수와 동일하도록 구성한다.Here, the number of LEDs in one channel is configured to be equal to the number of fiber optics planted in one channel of the multichannel PMT used as the detector.

본 발명의 일 실시예에서는, 6개의 LED 를 한 채널로 구성하여, 전체 96웰을 16개의 채널 단위로 분할한 다음 각 채널의 첫번째 LED 만 먼저 발광하고 그 다음에는 각 채널의 두번째 LED 만 발광 하는 등, 1초 내에 6번만의 순차적 발광(Sequential Illumination)으로 16*6 = 96웰(Well)에 모두 발광하고 검색 가능한 장치를 제공한다.In an embodiment of the present invention, six LEDs are configured as one channel, and the entire 96 well is divided into 16 channel units, and then only the first LED of each channel emits light first, and then only the second LED of each channel emits light. Equation 6 provides sequential illumination with only six sequential illuminations within 1 second, providing a device capable of emitting and searching all 16 * 6 = 96 wells.

이하, 도면을 참고로 하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention in detail with reference to the drawings.

도 3 및 도 4 는 각각 본 발명에 따른 마이크로플레이트 리더 장치와 리얼타임 PCR 장치의 정면도, 측면도, 및 평면도를 나타낸다.3 and 4 show a front view, a side view, and a plan view of a microplate reader device and a real-time PCR device, respectively, according to the present invention.

본 발명의 일 실시예에서는 도 3 또는 도 4 에 도시된 바와 같이, 샘플용기인 마이크로플레이트(5a)의 아래에 Excitation 광원(Light Source)인 LED(1b)가 각 웰(3a)별로 배열하여 위치하도록 LED 보드(1a)가 구성되어 있는데, 제어보드(Control Board)(15)에 의해 제어되는 LED 보드(1a)는 복수개의 LED(1b)를한 채널로 하여 각 채널의 동일한 위치끼리 그룹으로 동시에 발광할 수 있도록 구성되어 있다.In an exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3 or 4, an LED 1b, an Excitation light source, is arranged under each well 3a under the microplate 5a, which is a sample container. The LED board 1a is configured to be controlled by the control board 15. The LED board 1a controlled by the control board 15 simultaneously uses a plurality of LEDs 1b as one channel to simultaneously group the same positions of the respective channels. It is comprised so that light may be emitted.

도 13 에서 본 발명에 따른 LED 보드의 각 LED 배열을 설명하고 있는 바와 같이, 96웰에 작동할 수 있도록 총 96개의 LED 가 2*3 형태로 6개를 한 채널로 하여 16개 채널로 구성되어 있으며, 제어보드(15)의 명령에 따라 각 채널 내에서 첫번 째로부터 여섯번 째의 LED(1b)끼리 16개씩 6번을 순차적으로 발광하도록 되어 있다.As shown in the LED array of the LED board according to the present invention in Figure 13, a total of 96 LEDs are composed of 16 channels, 6 in 2 * 3 form as one channel to operate in 96 wells In addition, according to the command of the control board 15, sixteen LEDs 1b from the first to sixth in each channel are sequentially emitted six times.

다시 도 3 또는 도 4 를 참고하면, 본 발명은 발광된 LED(1b)의 빛에서 필요한 파장대의 빛만 통과시키도록 하는 여기 필터(Excitation Filter)(2b)를 포함한다. 여기 필터(Excitation Filter) 가이드(2a)에 웰(3a) 별로 형성된 구멍에 각 LED(1b)가 삽입되고, LED(1b) 위에 여기 필터(Excitation Filter)(2b)가 위치하도록 되어 있다.Referring back to FIG. 3 or FIG. 4, the present invention includes an excitation filter 2b for allowing only the light of the required wavelength band to pass through in the light of the emitted LED 1b. Each LED 1b is inserted into a hole formed for each well 3a in the excitation filter guide 2a, and an excitation filter 2b is positioned on the LED 1b.

또한, 본 발명은 샘플이 주입된 마이크로튜브나 마이크로플레이트(5a)를 삽입하는 웰 체임버 블록(Well Chamber Block)(3b)을 포함하는데, 샘플에 LED(1b)의 빛 중에서 여기 필터(Excitation Filter)(2b)를 통과한 파장대의 빛이 조사될 수 있도록 웰(3a) 별로 구멍이 형성되어 있다. 튜브나 마이크로플레이트(5a)에는 각 웰(3a)별로 덮개(5b)가 있어서, 실험 중에 샘플의 증발, 기포 형성, 오염 원인을 막아준다.The present invention also includes a well chamber block 3b for inserting a microtube or microplate 5a into which a sample is injected. Holes are formed for each of the wells 3a so that light of the wavelength band passing through (2b) can be irradiated. The tube or microplate 5a has a lid 5b for each well 3a to prevent evaporation, bubble formation, and contamination of the sample during the experiment.

도 4 는 온도제어(Temperature Controller) 장치를 추가해서 리얼타임 PCR 장치를 구현하기 위해 웰 체임버 블록(Well Chamber Block)(3b)의 사방 옆에 열전모듈장치(Thermoelectric Module)(4)를 부착한 경우이고, 도 7 은 열전모듈장치(4)가 웰 체임버 블록(3b)에 부착된 웰 체임버 블록의 정면도, 측면도, 평면도이다.4 is a case in which a thermoelectric module 4 is attached to four sides of a well chamber block 3b to add a temperature controller device to implement a real-time PCR device. 7 is a front view, a side view, and a plan view of a well chamber block in which the thermoelectric module device 4 is attached to the well chamber block 3b.

열전모듈장치(4)는 두개의 세라믹 판(4a) 사이에 다수의 P 타입과 N 타입의 열전 반도체(Thermoelectric Semiconductor) 소자(4b)가 있으며 바깥 쪽 세라믹 판(4a)에 방열판(Heat Sink)(4c)이 부착되어 있다.The thermoelectric module device 4 has a plurality of P type and N type Thermoelectric Semiconductor elements 4b between two ceramic plates 4a, and a heat sink (Heat Sink) on the outer ceramic plate 4a. 4c) is attached.

열전모듈장치(4)는 직류 전류를 제공해 주면 펠티어(Peltier) 효과에 의해 양쪽 끝이 흡열 또는 방열 효과를 내는 P 타입과 N 타입의 열전 반도체 소자(4b)들을 이용함으로써 제어보드(Control Board)(15)에 의한 온도제어가 가능한 발열장치 또는 냉각장치 역할을 하며, 웰 체임버 블록(3b)의 옆면을 거쳐 마이크로플레이트(5a) 내의 샘플에 열 제어 효과가 전달된다.The thermoelectric module device 4 uses a P type and an N type thermoelectric semiconductor elements 4b having both ends of the heat absorbing or dissipating effect by the Peltier effect when a DC current is provided. It serves as a heating device or a cooling device capable of temperature control by 15), and the heat control effect is transmitted to the sample in the microplate 5a via the side surface of the well chamber block 3b.

본 발명의 다른 실시 예에서는 더 빠른 온도 냉각을 위해서 방열판(4c)에 냉각팬을 부착한다.In another embodiment of the present invention, a cooling fan is attached to the heat sink 4c for faster temperature cooling.

본 발명은 도 3 및 도 4 에 도시하고 있는 바와 같이, 마이크로플레이트(5a)의 위에 위치한 헤더(7a)를 포함한다.The present invention includes a header 7a located on top of the microplate 5a, as shown in FIGS. 3 and 4.

도 9 에서 도시하고 있는 헤더 장치에서 알 수 있는 바와 같이, 헤더(7a)는 샘플에서의 형광을 감지하는 광섬유 다발(Fiber Optics)(8)이 각 웰(3a) 별로 헤더 내의 GRIN(Gradient Index) 위에까지 심어져 있고 에폭시와 같은 접착제(7b)가 윗면에 발라져서 광섬유 다발(Fiber Optics)(8)이 고정되도록 한다.As can be seen in the header device shown in Fig. 9, the header 7a includes a fiber optics 8 for detecting fluorescence in a sample, and a GRIN (Gradient Index) in the header for each well 3a. It is planted to the top and an epoxy-like adhesive 7b is applied on top so that the fiber optics 8 are fixed.

헤더(7a)에는 마이크로플레이트(5a)의 덮개(5b)가 밀착할 때 마이크로플레이트(5a)의 히팅 커버(Heating Cover) 역할을 하기 위한 열전모듈(6a)이 부착되어 있는데, 이것은 가열되는 동안에도 마이크로플레이트(5a)내의 샘플의 증발(Evaporation)이나 응고(Condensation) 현상이 일어나지 않도록 한다.The header 7a is attached with a thermoelectric module 6a which serves as a heating cover of the microplate 5a when the cover 5b of the microplate 5a comes into close contact with the microplate 5a. Evaporation or condensation of the sample in the microplate 5a does not occur.

히팅 커버용 열전모듈(6a)에는 샘플에서 발광된 형광이 헤더(7a)내의 광섬유 다발(8)에 전달될 수 있도록 각 웰(3a) 별로 구멍(6b)이 형성되어 있다.In the thermoelectric module 6a for the heating cover, holes 6b are formed for each well 3a so that fluorescence emitted from the sample can be transferred to the optical fiber bundle 8 in the header 7a.

헤더(7a)는 마이크로플레이트(5a)의 덮개(5b)를 눌러서 마이크로플레이트(5a)가 웰 체임버 블록(3b) 장치에 최대한 밀접하게 삽입되도록 도와준다.The header 7a helps press the cover 5b of the microplate 5a so that the microplate 5a is inserted as closely as possible into the well chamber block 3b device.

또한, 본 발명은 MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어에서의 명령에 따라 제어보드(15)의 조정에 의해 자동으로 웰 체임버 블록(3b) 장치를 장치의 내외부로 이동시키고 헤더(7a)를 마이크로플레이트(5a)에 밀착시켜서, 사용자나 로보트가 다수의 마이크로플레이트(5a)를 차례로 교환해 가면서 실험할 수 있도록 하는 자동로딩 장치를 포함한다.In addition, the present invention automatically moves the well chamber block 3b device into and out of the device by adjusting the control board 15 according to a command in the MuenAnalyzer computer software, and moves the header 7a to the microplate 5a. In close contact, an autoloading device that allows a user or a robot to experiment by exchanging a plurality of microplates 5a in turn.

자동로딩 장치의 동작을 살펴보면, 우선 웰 체임버 블록(3b)이 외부로 나가기 위해서는 상하운동용 스텝모터(16a)의 동력을 이용하여, 장치의 상층부 홀더(16e)와 하층부 홀더(16e)가 각각 헤더(7a) 관련 부분과 웰 체임버 블록(3b) 관련 부분을 제 1 상하운동 가이드(16b)와 도시되지 않은 제2 상하운동 가이드의 상하로 움직이도록 하여, 헤더(7a)와 웰 체임버 블록(3b)을 분리한다.Referring to the operation of the autoloading device, first, the well chamber block 3b uses the power of the up-and-down step motor 16a to move outwards, so that the upper holder 16e and the lower holder 16e of the apparatus are respectively headers. (7a) The relevant portion and the well chamber block 3b are moved up and down of the first vertical movement guide 16b and the second vertical movement guide not shown, so that the header 7a and the well chamber block 3b are moved. To separate.

다음으로, 상하/회전운동용 스텝모터(16c)의 동력을 이용하여, 웰 체임버 블록(3b)이 상하/회전 운동가이드(16d)에 따라 외부로 이동하게 된다.Next, by using the power of the up / down rotation step motor 16c, the well chamber block 3b moves to the outside according to the up / down rotation guide 16d.

도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 PMT 의 정면도이다.10 is a front view of a PMT according to an embodiment of the present invention.

도 10 에 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명은 샘플에서 발광된 형광을 광섬유 다발(8)을 통해 받아 들인 후 의미있는 수준으로 배가시키는 탐지기로서의 다중채널(Multi-channel) 마이크로 PMT(Photo Multiplier Tube)를 포함하는데, 상기 PMT 는 PMT 가이드(Guide)(9e) 안에 위치한다.As shown in FIG. 10, the present invention provides a multi-channel micro photomultiplier tube (PMT) as a detector that receives fluorescence emitted from a sample through an optical fiber bundle 8 and then multiplies to a meaningful level. Wherein the PMT is located within a PMT guide 9e.

본 발명은 샘플로부터 발광된 형광을 이동하는 광섬유 다발(8)을 포함하는데, 헤더(7a) 내의 GRIN 렌즈(7c)까지 심어진 광섬유 다발(8)은 LED 보드(1a)에서 한 채널로 정의된 웰(3a)을 담당하는 것끼리 묶어서, PMT(Photo Multiplier Tube) 유리덮개(9c) 내에 각 채널(9a)의 Cathode(9b) 위치에 함께 심어지게 된다.The invention includes an optical fiber bundle 8 that carries fluorescence emitted from a sample, wherein the optical fiber bundle 8 planted up to the GRIN lens 7c in the header 7a is a well defined as one channel in the LED board 1a. Those in charge of (3a) are bundled together and planted together in the Cathode (9b) position of each channel (9a) in the PMT (Photo Multiplier Tube) glass cover (9c).

PMT(9a) 내에서 Cathode(9b) 이외의 부분들은 Anode 로서 형광을 받아들일 수 없는 부분이기 때문에, Cathode(9b)의 위치에 심는 것이 중요하다.Since parts other than Cathode 9b in PMT 9a are parts that cannot accept fluorescence as Anodes, it is important to plant them at the position of Cathode 9b.

PMT 한 채널(9a)에는 총 4줄의 Cathode(9b)가 있으며, 한 줄의 Cathode(9b)에는 총 4개씩 광섬유(8)를 심을 수 있어서 한 채널(9a)에는 총 16개의 광섬유(8)를 심을 수 있다.There are four rows of Cathode (9b) in one channel (9a) of PMT, and four fibers (8) can be planted in one row of Cathode (9b), so that 16 fibers (8) in one channel (9a). Can be planted.

본 발명의 일 실시예로서 도 10 에서는 6개씩을 묶어서 3개씩 2줄로 하여 PMT 유리덮개(9c)내의 Cathode(9b) 위치에 정밀하게 심어져 있다.As an embodiment of the present invention in FIG. 10, six of each is bundled and three of them are two rows, which are precisely planted at the position of Cathode 9b in the PMT glass cover 9c.

도 3 또는 도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 PMT 는 한 면에서는 PMT 유리덮개(9c)를 통해 광섬유 다발(8)로부터 형광을 받으며 제어보드(15)에 의한 고전압에 따라 형광을 배가시킨 후, 반대 면에 연결된 광자계수(Photon Counting) 연결 케이블(14b)를 통해 연결통로(11)를 거쳐 16채널 광자계수보드(14a) 2개에 나누어 연결된다. 본 발명의 일 실시예서는 현재 최대용량인 16채널 1개를 이용한다.As shown in FIG. 3 or 4, the PMT according to the present invention receives fluorescence from the optical fiber bundle 8 through the PMT glass cover 9c on one side and doubles the fluorescence according to the high voltage by the control board 15. After the connection, the photonic counting connection cable 14b connected to the opposite side is connected to the two 16-channel photon counting boards 14a via the connection passage 11. One embodiment of the present invention uses one 16 channel, which is currently the maximum capacity.

본 발명의 다른 실시예에서는 도 16 및 도 17 에 도시된 바와 같이 LED(1b) 광원과 PMT(9a) 탐지기의 위치를 마이크로플레이트(5a)를 중심으로 서로 바꾸고 광섬유 다발(8)을 마이크로플레이트(5a)의 각 웰별 샘플에 더 밀착시켜서, 미세한 형광도 탐지하도록 한다.In another embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 16 and 17, the positions of the LED 1b light source and the PMT 9a detector are changed with respect to the microplate 5a and the optical fiber bundle 8 is replaced with the microplate ( Closely adhere to the sample for each well of 5a) to detect minute fluorescence.

또한, 본 발명의 일 실시예는 여러 파장대의 형광물질을 이용할 수 있도록 자동 필터교환장치(10f)를 포함한다.In addition, an embodiment of the present invention includes an automatic filter changer 10f to use fluorescent materials in various wavelength bands.

도 3 또는 도 4 에서는 5개의 필터(10a)가 띠 형태로 구성되어 있는 슬라이딩 방식인 자동 필터교환장치(10f)를 도시하고 있고, 본 발명의 또 다른 실시 예인 도 11 에서는 6개의 필터(10a)가 원형 형태로 구성되어 있는 회전식 자동 필터교환장치(10b)를 나타낸다.3 or 4 shows an automatic filter changer 10f, which is a sliding method in which five filters 10a are formed in a band shape, and in FIG. 11, another filter 10a of another embodiment of the present invention. Represents a rotary automatic filter changer 10b that is configured in a circular shape.

도 11 에 도시하고 있는 바와 같이, 자동 필터교환장치는 MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어에서의 사용자 선택에 따라 제어보드(15)의 조정에 의해 구동축(10d)을 중심으로 운동을 일으키는 스텝모터(10c)와 한 필터(10a) 씩만 정확하게 움직이도록 위치를 조정하는 자이로스코프(Gyroscope)(10e)에 의해서 구동된다.As shown in Fig. 11, the automatic filter changer is adapted to a step motor 10c which causes movement about the drive shaft 10d by adjustment of the control board 15 according to a user selection in the MuenAnalyzer computer software. It is driven by a gyroscope 10e which adjusts the position so that only the filter 10a moves accurately.

본 발명에서는, 도 3, 도 4 또는 도 11 에서 도시하고 있는 바와 같이, PMT 가이드(9e) 삼면에 얇은 간격을 형성하고 그 사이에 자동필터교환장치(10b, 10f)를삽입하고, PMT 유리덮개(9c)와 PMT(9a) 양쪽에 최대한 밀착되도록 함으로써 형광의 손실없이 정밀하게 필터를 교환하도록 한다.In the present invention, as shown in Fig. 3, Fig. 4, or Fig. 11, a thin gap is formed on three surfaces of the PMT guide 9e, and the automatic filter changing devices 10b and 10f are inserted therebetween, and the PMT glass cover is inserted. Close contact with both (9c) and PMT (9a) is made so that the filter can be exchanged precisely without loss of fluorescence.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는, 도 3 또는 도 4 에 도시하고 있는 바와 같이, 베이스 보드(Base Board)(12)위에 꽂아져 있는 1개의 통신보드(Communication Board)(13), 2개의 8채널 광자계수 보드(Photon Counting Board)(14a), 및 1개의 제어보드(Control Board)(15)와 컴퓨터에 설치된 MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어를 포함한다.In addition, in one embodiment of the present invention, as shown in Fig. 3 or 4, one communication board 13, two eights, which are plugged onto a base board 12, A Channel Photon Counting Board 14a, and one Control Board 15 and MuenAnalyzer computer software installed on the computer.

MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어는, 사용자가 LED의 발광시간이나 단계별 온도 및 반복회수, PMT 의 고전압, 원하는 방사필터(Emission Filter) 종류 등의 변수들을 제어보드(15)를 통하여 자유로우면서도 편리하게 제어할 수 있도록 하며, 광자계수 보드(14a)를 통해 입력되는 전체 웰(3a)의 웰별/사이클별 순차적인 광자 계수의 결과를 그래프 또는 데이터로 리얼타임으로 컴퓨터 모니터에 표시하며 그 분석도구도 제시한다.MuenAnalyzer TM computer software allows users to freely and conveniently control parameters such as LED emission time, temperature step and cycle times, high voltage of PMT and desired emission filter type through control board 15. In addition, the results of the sequential photon counts per well / cycle of the entire well 3a input through the photon count board 14a are displayed on a computer monitor in real time as graphs or data, and the analysis tool is also presented.

통신보드(13)는 컴퓨터와 케이블로 연결되어, MuenAnalyzerTM 컴퓨터 소프트웨어를 통한 제어와 결과를 장치가 주고 받을 수 있도록 한다.The communication board 13 is connected to the computer via a cable, allowing the device to send and receive control and results through the MuenAnalyzer ™ computer software.

광자계수 보드(14a)는, PMT(9a)에서 증폭되어 입력되는 형광을 광자로 계수화하여(Photon Counting) 통신보드(3)을 통해 실시간으로 컴퓨터에 전달함으로써, MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어가 결과를 컴퓨터 모니터에 표시할 수 있도록 한다.The photon counting board 14a calculates the fluorescence amplified and input from the PMT 9a by photon counting and delivers the result to the computer in real time through the communication board 3 so that the MuenAnalyzer TM computer software sends the result Make it visible on the monitor.

제어보드(15)는 MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어를 통해 사용자가 지정하는 각종 변수에 따라 실제로 관련 하드웨어를 제어 하는 펌웨어(Firmware) 프로그램이 컴퓨터 메모리 칩으로 포함되어 있으며, LED 보드(1a)와 웰 체임버 블록(3b)용 열전모듈 장치(4), 히팅 커버용 열전모듈(6a), PMT(9a), 자동필터교환장치용 스텝모터(10c), 자동로딩 장치용 상하운동 스텝모터, 자동로딩 장치용 상하/회전운동 스텝모터와 연결되어 LED(1b) 발광시간이나 열전모듈 장치(3b, 6a)의 온도, PMT(9a)의 고전압, 필터(10a)의 종류, 웰 체임버 블록(3b)의 상하/회전 운동, 광자계수 보드(14a)의 변수 등을 제어한다.The control board 15 includes a firmware program as a computer memory chip that actually controls related hardware according to various variables designated by a user through MuenAnalyzer TM computer software, and includes an LED board 1a and a well chamber block ( 3b) thermoelectric module device (4), thermoelectric module (6a) for heating cover, PMT (9a), step motor (10c) for automatic filter changing device, vertical motion step motor for automatic loading device, up / down for automatic loading device Connected to the rotary motion step motor, the light emitting time of the LED 1b, the temperature of the thermoelectric module devices 3b and 6a, the high voltage of the PMT 9a, the type of the filter 10a, and the up / down movement of the well chamber block 3b. , Variables of the photon count board 14a, and the like are controlled.

본 발명의 다른 실시 예에서는, 현재 상용화되어 있는 광자계수 보드(14a)를 사용하지 않고 광자계수(Photon Counting) 기능을 제어보드(15)에 통합하여 하나의 보드로 설계함으로써, 복잡한 케이블의 연결을 단순화하고 더욱 휴대가 편리하도록 장치의 사이즈를 최소화 한다.In another embodiment of the present invention, the photon counting function is integrated into the control board 15 without designing a commercially available photon counting board 14a, thereby designing a single board. Minimize the size of the device to make it simpler and more portable.

본 발명의 다른 실시 예에서는, PMT(9a) 부분과 베이스 보드(12), 통신보드(13), 광자계수 보드(14a), 제어보드(15)를 별도의 장치로 분리한 후, 다른 장치 내에 있는 광섬유 다발(8)은 광 스위치(Optical Switch)에 연결하고 두 장치 사이는 원거리 통신이 가능한 광케이블로 연결함으로써, 웰 체임버 블록(3b)이 있는 장치를 멀리 떨어진 곳에서 제어할 수 있도록 한다.In another embodiment of the present invention, the PMT 9a portion, the base board 12, the communication board 13, the photon count board 14a, and the control board 15 are separated into separate devices, and then placed in another device. The optical fiber bundle 8 is connected to an optical switch, and the two devices are connected by an optical cable capable of long distance communication, so that the device having the well chamber block 3b can be controlled at a far distance.

이하 본 발명에 따른 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치의 작용을 설명한다.Hereinafter, the operation of the real-time fluorescence retrieval apparatus capable of temperature control according to the present invention will be described.

발명의 자동로딩장치는 사용자가 샘플이 주입된 마이크로플레이트 (Microplate)(5a)를 장치에 로딩하기 위해 지정하는 MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어의 명령에 따라 제어보드(15)의 제어에 의해, 자동으로 웰 체임버 블록(3b)을 외부로 이동하도록 한다.The automatic loading device of the invention automatically controls the well chamber by the control of the control board 15 according to a command of the MuenAnalyzer TM computer software which the user designates to load the microplate 5a into which the sample is injected. The block 3b is moved outward.

MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어에 의해 명령이 내려지면, 제어보드(15)의 제어에 의해 상하운동용 스텝모터(16c)가 구동하여 장치의 상층부 홀더(16e)는 헤더(7a) 관련 부분을 상하운동 가이드(16b)에 따라 위로 최대로 올리며 하층부 지지대(16e)는 웰 체임버 블록(3b) 관련 부분을 상하운동 가이드(16b)에 따라 입구 위치까지만 올린다.When a command is issued by the MuenAnalyzer computer software, the up / down stepping motor 16c is driven by the control of the control board 15 so that the upper layer holder 16e of the device moves up and down the header 7a related part. 16b) up to the bottom and the lower support 16e raises the well chamber block 3b related part only up to the inlet position along the up-and-down motion guide 16b.

다음으로, 상하/회전운동용 스텝모터(16c)가 구동하여 웰 체임버 블록(3b)을 상하/회전 운동가이드(16d)에 따라 회전하며, 입구를 통과하여 외부로 이동하도록 한다.Next, the up / down stepping motor 16c is driven to rotate the well chamber block 3b according to the up / down / rotating motion guide 16d, and moves to the outside through the inlet.

사용자가 샘플이 주입된 마이크로플레이트(5a)를 웰 체임버 블록(3b)위에 놓은 후 MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어에서 자동로딩을 명령하면, 상하/회전운동용 스텝모터(16c)의 구동에 따라 웰 체임버 블록(3b)이 내부로 이동하고 상하운동용 스텝모터(16c) 의 구동에 따라 헤더(7a) 관련 부분이 아래로 이동하면서 마이크로플레이트(5a)를 최대로 누른다.When the user places the microplate 5a into which the sample is injected, on the well chamber block 3b and instructs automatic loading in the MuenAnalyzer computer software, the well chamber block (in accordance with the operation of the stepper motor 16c for up / down rotation) 3b) moves inward and the microplate 5a is pushed to the maximum as the relevant portion of the header 7a moves downward in accordance with the drive of the stepper motor 16c for vertical movement.

본 발명의 Excitation 광원인 LED(1b)는 웰(Well)(3a)의 위치별로 각각 아래에 배열하되, 복수개를 한 채널로 묶어서 각 채널 내의 동일한 위치의 LED(1b)끼리함께 동작되도록 LED 보드(1a)가 설계되어 있다. 단, 함께 발광하는 LED 끼리 옆에 인접하지 않도록 한 채널의 LED 모양을 결정하여 빛의 간섭 문제를 해결한다.The LED 1b, which is an excitation light source of the present invention, is arranged below each position of the well 3a, and the LED board 1 is formed to bundle the plurality of channels into one channel so that the LEDs 1b at the same position in each channel are operated together. 1a) is designed. However, the problem of interference of light is solved by determining the shape of the LED of one channel so that the LEDs emitting together are not adjacent to each other.

LED(1b)의 발광시간은 MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어에서 사용자가 자유롭게 지정할 수 있으며 제어보드(15)를 통해 조절된다.The emission time of the LED 1b can be freely set by the user in the MuenAnalyzer computer software and controlled via the control board 15.

도 13 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 6 개의 LED 가 빛의 간섭 문제가 없도록 2*3 형태로 한 채널이 구성되어 96웰 아래에 각각 위치하며, 본 발명의 다른 실시 예에서는 6개가 3*2의 형태로 구성되고, 최대 16개 내에서 웰(3a) 수 및 PMT(9a)의 용량에 따라 자유롭게 한 채널로 구성한다.As shown in FIG. 13, in one embodiment of the present invention, six LEDs are formed in a 2 * 3 channel so that there is no interference problem of light, and each channel is positioned below 96 wells. In another embodiment of the present invention, Six are configured in the form of 3 * 2, and one channel is freely configured according to the number of wells 3a and the capacity of the PMT 9a within a maximum of 16.

본 발명의 여기 필터(Excitation Filter)(2b)는 웰 체임버 블록(3b)의 가로/세로 크기만한 여기 필터(Excitation Filter) 가이드(2a)에 웰(3a) 별로 형성된 구멍의 윗 부분에 삽입되어 있으며, 이 구멍의 밑으로는 LED (1b)가 삽입되어 있어서 발광된 LED(1b)의 빛 중에서 원하는 파장대만을 통과하도록 한다.Excitation filter (2b) of the present invention is inserted into the upper portion of the hole formed for each well (3a) in the excitation filter guide (2a) of the horizontal / vertical size of the well chamber block (3b) Under the hole, the LED 1b is inserted so as to pass only a desired wavelength band from the light of the emitted LED 1b.

LED 보드(1a)와 밀착된 여기 필터(Excitation Filter) 가이드(2a)는 함께 탈착할 수 있어서, 사용자가 원하는 파장대의 필터로 쉽게 교환할 수 있다.The excitation filter guide 2a in close contact with the LED board 1a can be detached together, so that the user can easily replace the filter with a desired wavelength band.

도 3, 도 4, 또는 도 6 에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 96웰의 웰 체임버 블록(3b) 만한 여기 필터(Excitation Filter) 가이드(2a)를 사용한다.As shown in FIG. 3, FIG. 4, or FIG. 6, an embodiment of the present invention uses an excitation filter guide 2a which is only a 96-well well chamber block 3b.

본 발명의 샘플이 주입된 마이크로튜브나 멀티-투브 구조인 마이크로플레이트(5a)를 삽입할 수 있는 웰 체임버 블록(3b)은, 여기 필터(Excitation Filter) 가이드(2a) 위에 밀착되어 LED(1b)의 빛 중에서 여기 필터(Excitation Filter)(2b)를 통과한 빛이 분산되지 않고 샘플에 잘 전달되도록 한다.The well chamber block 3b into which the microtube 5a of the sample of the present invention is injected or the microplate 5a of the multi-tub structure can be inserted is closely attached to the excitation filter guide 2a and the LED 1b. The light passing through the excitation filter (2b) of the light is transmitted to the sample well without being dispersed.

본 발명의 일 실시예에서는 웰 체임버 블록(3b) 이 96웰의 마이크로플레이트 (5a)를 삽입할 수 있고, 아랫 면이 웰 형태대로 홈이 파져 있는 구조이다.In an embodiment of the present invention, the well chamber block 3b is capable of inserting a 96 well microplate 5a, and has a structure in which the bottom surface is grooved in a well shape.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 웰 용량에 상관없이 빠른 열 변화를 위해, 아랫 면이 평평하도록 채워진 구조의 웰 체임버 블록을 가질 수도 있다.In another embodiment of the present invention, a well chamber block having a structure filled with a flat bottom surface may be provided for rapid thermal change regardless of well capacity.

본 발명의 열전모듈 장치(4)는 리얼타임 PCR에서 필요로 하는 온도제어(Temperature Control)를 위해 웰 체임버 블록(3b)의 4면 옆에 최대한 밀착하여 부착한다.The thermoelectric module device 4 of the present invention attaches as closely as possible to the four sides of the well chamber block 3b for temperature control required by real-time PCR.

제어보드(15)를 통해 두개의 세라믹 판(4a) 사이에 있는 다수의 P 타입과 N 타입의 열전 반도체(Thermoelectric Semiconductor) 소자(4b)에 직류전류를 제공하면 그 흐름에 따라 웰 체임버 블록(3b)에 부착된 세라믹 판(4a)이 가열되거나 냉각됨으로써, 웰 체임버 블록(3b)의 발열장치 또는 냉각장치 역할을 한다.When a DC current is provided to a plurality of P type and N type thermoelectric semiconductor elements 4b between the two ceramic plates 4a through the control board 15, the well chamber block 3b according to the flow thereof. By heating or cooling the ceramic plate 4a attached to), it serves as a heating device or cooling device of the well chamber block 3b.

도 4 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 96웰의 웰 체임버 블록(3b)의 4면에 세라믹 판에 방열판(4c)를 부착하여 사용한다.4 and 7, in one embodiment of the present invention, a heat sink 4c is attached to a ceramic plate on four surfaces of a well chamber block 3b of a 96 well.

본 발명의 다른 실시 예에서는 장치의 크기는 커지지만 보다 빠른 냉각속도를 위해 각 방열판(4c)에 냉각팬을 부착한다.In another embodiment of the present invention, a cooling fan is attached to each of the heat sinks 4c to increase the size of the device but for a faster cooling rate.

도 7 은 리얼타임 PCR 장치를 위해 열전모듈 장치(4)가 4면 옆에 밀착된 96웰의 웰 체임버 블록(3b)의 정면도, 측면도, 및 평면도를 나타낸 것이다.FIG. 7 shows a front view, a side view, and a plan view of a 96-well well chamber block 3b in which a thermoelectric module device 4 is in close contact with four sides for a real-time PCR device.

본 발명의 일 실시예에 따른 헤더를 도시하고 있는 도 9 에서 알 수 있는 바와 같이, 헤더(7a)는 마이크로플레이트(5a)에 최대한 밀착하여, 필터(2b)를 통과한 LED 빛을 조사받은 후 각 샘플들로부터 나오는 형광을 감지한다. 헤더(7a) 아래에는, 마이크로플레이트(5a)의 덮개(5b)에 일정한 고온을 유지하여 온도제어 중에도 마이크로플레이트(5a)내의 샘플의 증발(Evaporation)이나 응고(Condensation) 현상이 일어나지 않도록 하기 위해 히팅 커버(Heating Cover)를 부착하고 각 웰(3a) 별로 구멍(6b)을 형성하여 형광이 이동하도록 한다. 히팅 커버의 온도는 제어보드(15)에 의해 일정하도록 제어된다.As can be seen in FIG. 9, which shows a header according to an embodiment of the present invention, the header 7a is as close to the microplate 5a as possible, and is irradiated with the LED light passing through the filter 2b. Detect fluorescence from each sample. Under the header 7a, heating is performed to maintain a constant high temperature in the lid 5b of the microplate 5a so that evaporation or condensation of the sample in the microplate 5a does not occur even during temperature control. A cover is attached and holes 6b are formed for each well 3a to move fluorescence. The temperature of the heating cover is controlled to be constant by the control board 15.

헤더(7a) 내부에는 형광이 이동할 수 있도록 광섬유 다발(8)이 각 웰(3a) 별로 헤더(7a)의 밑바닥까지 심어져 있고, 헤더(7a) 내에 고정시키기 위해 접착제(7b)가 광섬유 다발(8) 주위에 충진되어 있다.In the header 7a, the optical fiber bundle 8 is planted to the bottom of the header 7a for each well 3a so that the fluorescence can move, and the adhesive 7b is attached to the optical fiber bundle to fix the header 7a in the header 7a. 8) It is filled around.

본 발명의 일 실시예에서는 열전모듈(6a)을 히팅 커버로 사용한다.In an embodiment of the present invention, the thermoelectric module 6a is used as a heating cover.

본 발명의 다른 실시예에서는 열선(Heating Coil)이 고르게 배열되어 있으면서 윗면은 석면 등으로 절연처리한 얇은 열판(Heating Plate)을 사용한다.In another embodiment of the present invention, while the heating coils are evenly arranged, the upper surface uses a thin heating plate insulated with asbestos or the like.

본 발명의 광섬유 다발(8)은 헤더(7a)의 밑바닥에서 각 웰(3a) 별로 형광을 감지하여 탐지기인 다중채널(Multi-channel) 마이크로 PMT(9a)로 이동시키는데, LED(1b)에서의 정의에 따라 각 채널내의 광섬유 다발(8)을 묶어서 다중채널 PMT의 유리(9c) 내의 채널(9a)에 각각 심는다.The optical fiber bundle 8 of the present invention detects fluorescence in each well 3a at the bottom of the header 7a and moves to the multi-channel micro PMT 9a, which is a detector, in the LED 1b. By definition, the optical fiber bundles 8 in each channel are bundled and planted in the channels 9a in the glass 9c of the multichannel PMT, respectively.

각 채널별로 심을 때, 형광을 받아들일 수 있는 캐소드(Cathode)(9b) 부분에만 광섬유 다발(8)이 심어져야 하며, 나머지 부분은 Anode로서, 빛을 받아들이지 못한다. 최대 16개의 광섬유 다발(8)이 PMT의 한 채널에 심어진다.When planting for each channel, the optical fiber bundle 8 should be planted only at the portion of the cathode 9b capable of receiving fluorescence, and the rest is an anode, which does not receive light. Up to 16 fiber bundles 8 are planted in one channel of the PMT.

도 3, 도 4, 또는 도 9 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 96웰의 마이크로플레이트(5a)에서 6개의 웰(3a)을 한 채널로 하여 16채널로 구분하고, 6개씩의 광섬유 다발(8)을 묶어서 16채널 PMT의 각 채널(9a)의 캐소드(9b)내의 위치(9d)에 심는다.As shown in FIG. 3, FIG. 4, or FIG. 9, in an embodiment of the present invention, six wells 3a are divided into 16 channels in a 96-well microplate 5a and are divided into sixteen channels. Of the optical fiber bundles 8 are planted at a position 9d in the cathode 9b of each channel 9a of the 16-channel PMT.

본 발명의 다른 실시예에서는 웰 용량에 상관없이 16개 이내를 한 채널로 하여 PMT의 각 채널(9a)에 광섬유 다발(8)을 묶어 심어서 전체 웰을 커버할 수 있도록 한다.In another embodiment of the present invention, a bundle of optical fibers 8 may be bundled and planted in each channel 9a of the PMT so as to cover the entire well within 16 channels regardless of the well capacity.

본 발명의 다중채널 마이크로 PMT(9a)는 탐지기로서, 광섬유 다발(8)을 통해 전달받은 각 웰(3a) 별 형광을 의미있는 수준으로 증폭(Multiplying)하여 광자계수 보드(Photon Counting Board)(14a)로 보내는데, MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어의 명령에 따라 제어보드(15)에 의해 고전압이 제어된다.The multi-channel micro PMT 9a of the present invention is a detector. The photon counting board 14a is multiplyed to a meaningful level by the fluorescence of each well 3a received through the optical fiber bundle 8. The high voltage is controlled by the control board 15 according to the instructions of the MuenAnalyzer computer software.

PMT의 한 채널(9a)에는 한 형광만 받을 수 있는데, 도 9 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 96웰을 16 채널로 나눈 후 광섬유 다발(8)을 각 채널별로 6개씩 묶어서 16채널 PMT의 각 채널(9a)에 심고 16개의 각 채널에서 동일한 위치의 LED끼리 순차적으로 6번 발광하기(Sequential Illuminating) 때문에, 첫번째 LED 발광에서는 각 채널에서 첫번째 웰(3a)의 샘플에서 발광된 형광이 PMT의 16개 채널에서 채널별로 탐지되는 등 6번에 걸쳐 순차적으로 탐지하여 전체 96웰을 1초내에 탐지한다.One channel 9a of the PMT can receive only one fluorescence. As shown in FIG. 9, after dividing 96 wells into 16 channels in one embodiment of the present invention, the bundles of optical fibers 8 are bundled by six channels for each channel. In each channel 9a of the 16-channel PMT, the LEDs of the same position in each of the 16 channels sequentially emit 6 times (Sequential Illuminating), so in the first LED light emission from the sample of the first well 3a in each channel. Fluorescence is detected sequentially, six times, including channel-specific detection in 16 channels of the PMT, detecting the entire 96 wells within one second.

본 발명의 광자계수 보드(14a)는 PMT(9a)에서 탐지된 형광을 광자(Phonton)로 계수하여 MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어에 전달해 주는데, MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어에 의해 데이터 수집시간 등의 변수가 사전에 전달된다.Photon counting board (14a) of the invention by counting the fluorescence detected in the PMT (9a) into photons (Phonton) MuenAnalyzer TM juneunde deliver to the computer software, MuenAnalyzer TM variable is passed to the dictionary of the data acquisition time by computer software do.

본 발명의 일 실시예에서는, 8채널 광자계수 보드(15) 2개를 이용하여 16채널의 PMT에서 배가된 형광을 광자계수한다.In one embodiment of the present invention, the fluorescence doubled in the 16-channel PMT is photon counted using two 8-channel photon count boards 15.

본 발명의 MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어는 실험 시작 전에 LED의 발광시간이나 단계별 온도 및 반복회수, PMT의 고전압, 원하는 방사필터(Emission Filter) 종류 등을 사용자가 설정할 수 있도록 하며, 이 설정 내용을 제어보드(15)를 통해 제어하면서 실험을 진행하고 그 결과를 광자계수 보드(14a)로부터 받아 그래프나 데이터로 변환하여 웰별/사이크별로 모니터에 실시간 표시해 준다. 또한 그 결과를 분석할 수 있는 다양한 도구를 제공한다.MuenAnalyzer TM computer software of the present invention allows the user to set the emission time of LEDs, the temperature and repetition times of the steps, the high voltage of the PMT, the desired emission filter type, and the like. 15) The experiment is carried out while controlling, and the result is received from the photon coefficient board 14a and converted into graphs or data and displayed on a monitor for each well / cycle. It also provides a variety of tools to analyze the results.

도 12 는 마이크로플레이트(5a)와 웰체임버 블록(3b)과 여기 필터(Excitation Filter) 가이드(2a)와 LED보드(1a)의 정면도들로서, 서로 결합되기 전의 모습이다. 여기 필터(Excitation Filter) 가이드(2a)의 윗 구멍에는 여기 필터(Excitation Filter)(2b)가 끼워져 있다.FIG. 12 is a front view of the microplate 5a, the well chamber block 3b, the excitation filter guide 2a, and the LED board 1a, before being combined with each other. An excitation filter 2b is fitted in the upper hole of the excitation filter guide 2a.

결합하는 방법은 먼저, 맨 아래의 LED 보드(1a) 위의 LED(1b)가 여기 필터(Excitation Filter) 가이드(2a)의 각 구멍에 삽입되어 여기 필터(Excitation Filter)(2b)에 닿도록 하고, 그 위에 웰 체임버 블록(3b)에 끼워진다.To combine, first, the LED (1b) on the bottom LED board (1a) is inserted into each hole of the excitation filter guide (2a) to contact the excitation filter (2b) And the well chamber block 3b thereon.

마지막으로, 웰별로 샘플과 시약이 담긴 마이크로플레이트(5a)가 웰 체임버 블록(3b)에 삽입한다. LED의 빛이 필터를 거쳐 샘플에까지 이르게 된다.Finally, the microplate 5a containing the sample and the reagent for each well is inserted into the well chamber block 3b. The light from the LED passes through the filter and reaches the sample.

도 13 은 LED 보드의 평면도로서, 본 발명의 일 실시예에서 전체 96개의 웰을 3*2의 형태로 6개씩을 한 채널로 구성하여 16개 채널로 구성한 경우이다.FIG. 13 is a plan view of an LED board, in which an exemplary embodiment of the present invention is a case in which a total of 96 wells are configured as 16 channels by configuring 6 channels each in a 3 * 2 form.

순차적 발광이란 각 채널의 첫번째 LED 들(총16개)만 먼저 발광하고, 다음에는 두번째 LED 들(총16개)만 발광하는 등 총 6번의 그룹별 발광으로 1초만에 전체 96웰에 차례로 발광하는 것을 말한다.Sequential emission means that only the first LEDs (16 total) of each channel emits light first, and then the second LEDs (16 total) emits light in total. Say that.

또한, 본 발명은, 웰(3a)마다 개별적인 광섬유 다발(8)을 위에 위치시키고 탐지기(Detector)인 다중채널(Multi-channel) PMT(9a)에 번들하여 형광을 손실 없이 이동시키고 탐지함으로써, DNA나 RNA의 경우 10 카피(copy)의 샘플 농도까지 검색할 수 있는 민감도를 가지는 방법과 장치를 제공한다.In addition, the present invention, by placing a separate optical fiber bundle 8 for each well (3a) and bundled in a multi-channel PMT (9a) which is a detector (Detector) by moving and detecting the fluorescence without loss, DNA In the case of RNA, the present invention provides a method and apparatus having a sensitivity capable of retrieving a sample concentration of 10 copies.

도 14 는 PMT(9a)의 정면도와 96웰 마이크로플레이트(5a) 위에 히팅 커버용 열전모듈장치(6a)와 헤더가 있어서 헤더(7a) 내의 광섬유 다발(8)이 각각 웰(3a) 별로 위에 위치하여 형광의 이동장치의 역할을 하면서, 헤더(7a)와 탐지기인 PMT(9a)를 연결하고 있는 모습의 정면도이다.14 shows a front view of the PMT 9a and a heating cover thermoelectric module device 6a and a header on a 96-well microplate 5a so that the optical fiber bundle 8 in the header 7a is positioned above each well 3a. It is a front view of the state which connects the header 7a and the PMT 9a which is a detector, acting as a fluorescent device.

도 15 는 PMT(9a)의 정면도와 헤더(7a)의 평면도로서 한 채널에서 광섬유 다발(8)이 어떤 식으로 연결되어 있는지를 보여준다.FIG. 15 is a front view of the PMT 9a and a plan view of the header 7a showing how the optical fiber bundles 8 are connected in one channel.

도 16 은 본 발명의 다른 실시예로서, LED 보드(1a), 여기 필터 가이드(2a), 히팅 커버용 열전모듈장치(6a), 마이크로플레이트(5a)의 정면도들이며 서로 결합되기 전의 모습이다.FIG. 16 is a front view of the LED board 1a, the excitation filter guide 2a, the heating cover thermoelectric module device 6a, and the microplate 5a as another embodiment of the present invention, before being combined with each other.

이하 도 16, 및 후술되는 도 17 에 도시되어 있는 본 발명의 다른 실시예에 대한 설명은 앞서 상세히 살펴본 도 12, 및 도 14 에 도시된 본 발명의 일 실시예에서 설명된 부분과 구별되는 부분을 중심으로 설명하기로 하고, 여기에서는 본 발명에서 공통되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a description of another embodiment of the present invention shown in FIG. 16 and FIG. 17 will be described with reference to FIG. 12 and FIG. 14 described above in detail. The description will be made on the basis of the description, and description of common parts in the present invention will be omitted.

도 16 을 참고하면, LED 광원은 아래가 아닌 위에서 발광하여 마이크로플레이트(5a)의 뚜껑(5b)을 거쳐 샘플에 도달하며, 후술하는 도 17 에서 도시하고 있는 바와 같이, 형광을 탐지하는 헤더(7a)와 PMT(9a)는 마이크로플레이트(5a)의 아래에 위치하게 된다.Referring to FIG. 16, the LED light source emits light from above instead of below to reach the sample through the lid 5b of the microplate 5a, and as shown in FIG. 17 to be described later, the header 7a for detecting fluorescence. ) And PMT 9a are positioned under the microplate 5a.

결합하는 방법은 LED 보드(1a) 아래의 LED(1b)가 여기 필터 가이드(2a)의 각 구멍에 삽입되고, 여기 필터 가이드(2a)의 아래에는 히팅 커버용 열전모듈장치(6a)를 부착하며 각 웰별 구멍(6b)에는 마이크로플레이트(5a)의 각 뚜껑(5b)이 삽입된다.The coupling method is that the LED 1b below the LED board 1a is inserted into each hole of the excitation filter guide 2a, and the thermoelectric module device 6a for the heating cover is attached below the excitation filter guide 2a. Each lid 5b of the microplate 5a is inserted into each well hole 6b.

도 17 은 본 발명의 다른 실시예로서, 헤더(7a)와 PMT(9a)가 마이크로플레이트(5a) 위에 있는 것이 아니라 아래에 위치하는 도면이며 결합하기 이전의 모습을 도시하고 있다.FIG. 17 shows another embodiment of the present invention in which the header 7a and the PMT 9a are located below the microplate 5a, rather than above it, and show a state before joining.

이때, 광원인 LED 는, 도 16 에서 도시하고 있는 바와 같이, 마이크로플레이트(5a)의 위에 위치하게 된다.At this time, the LED which is a light source is located on the microplate 5a, as shown in FIG.

결합하는 방법은 마이크로플레이트(5a)가 웰 체임버 블록(3b) 위에 삽입되고, 헤더(7a)가 웰 체임버 블록(3b) 아래로 삽입되며 광섬유 다발(8)이 PMT(9a)의 각 채널별로 분리하여 심어진다. 상기 결합방법은, 광섬유가 샘플 하부에 밀착하게 되기 때문에 미세한 형광을 더욱 손실없이 민감하게 탐지할 수 있다.The combining method is that the microplate 5a is inserted above the well chamber block 3b, the header 7a is inserted below the well chamber block 3b, and the optical fiber bundle 8 is separated for each channel of the PMT 9a. It is planted by In the coupling method, since the optical fiber is in close contact with the lower part of the sample, minute fluorescence can be detected more sensitively without further loss.

도 16, 또는 도 17 에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 LED(1b)는 하부에위치한 여기 필터 가이드(2a)의 홀(2c)에 삽입되고, 상기 여기 필터 가이드(excitation filter guide ; 2a) 하부에는 마이크로플레이트(5a)가 위치하며, 상기 마이크로플레이트(5a)는 하부에 위치한 웰 체임버 블록(3b)의 각 웰(3a)에 삽입되고, 상기 웰 체임버 블록(3b)의 하부에는 상기 광섬유 다발(8)이 고정되는 헤더부(7a)가 결합된다.As shown in FIG. 16 or FIG. 17, the LED 1b is inserted into the hole 2c of the excitation filter guide 2a located at the lower portion, and below the excitation filter guide 2a. The microplate 5a is located, and the microplate 5a is inserted into each well 3a of the well chamber block 3b located below, and the optical fiber bundle 8 is located below the well chamber block 3b. Header portion 7a is fixed.

또한, 본 발명의 상기 일 실시예는 상기 여기 필터 가이드(excitation filter guide ; 2a)가 상기 마이크로플레이트 덮개(5b)를 눌러서 마이크로플레이트(5a)가 상기 웰 체임버 블록(3b)에 밀착되도록 하며, 상기 마이크로플레이트의 덮개(5b)가 밀착될 때 마이크로플레이트(5a)의 히팅 커버 역할을 수행하기 위한 히팅 커버용 열전 모듈(6a)을 포함한다.In addition, the embodiment of the present invention, the excitation filter guide (excitation filter guide; 2a) by pressing the microplate cover (5b) so that the microplate (5a) in close contact with the well chamber block (3b), And a thermoelectric module 6a for a heating cover to serve as a heating cover of the microplate 5a when the cover 5b of the microplate is in close contact.

또한, 본 발명의 상기 일 실시예는 다수의 마이크로플레이트(5a)를 차례로 교환해 가면서 테스트할 수 있도록 상기 여기 필터 가이드(2a)와 웰 체임버 블록(3b)을 분리하기 위한 스텝 모터(10c)를 포함한다.In addition, the embodiment of the present invention provides a step motor 10c for separating the excitation filter guide 2a and the well chamber block 3b so that the microplates 5a may be exchanged and tested. Include.

또한, 본 발명의 상기 일 실시예는 상기 마이크로플레이트의 샘플에서 방사되는 형광이 상기 헤더부(7a)에 연결된 각 광섬유(8)에 전달되도록 상기 월 체임버 블록의 각 웰 하부가 개방되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the embodiment of the present invention is characterized in that the lower part of each well of the wall chamber block is opened so that the fluorescence emitted from the sample of the microplate is transmitted to each optical fiber 8 connected to the header portion 7a. It is done.

기존의 통상적인 형광장치의 PMT의 한 채널에는 하나의 광섬유를 연결하게 되는데, 이것은 한 채널에 여러 광섬유로부터 빛을 동시에 받으면 빛의 간섭이 일어나서 분간할 수 없기 때문이다.One optical fiber is connected to one channel of the PMT of a conventional fluorescent device, because when one channel receives light from several optical fibers at the same time, light interference occurs and cannot be distinguished.

하지만, 본 발명의 일 실시예에서는 LED가 각 채널의 첫번째 것들만(총16개)먼저 발광하면서 순차적으로 6번 발광하기 때문에, PMT 입장에서는 한 채널에 하나 씩의 광섬유로부터만 형광이 들어오게 되어서 6번만의 순차적 발광/검색으로도 96웰 전체의 샘플에서 형광을 검색할 수 있다.However, in one embodiment of the present invention, since the LED emits light six times sequentially while emitting only the first ones (16 total) of each channel, fluorescence is emitted only from one optical fiber per channel from the PMT point of view. Fluorescence can be searched for samples across 96 wells with only one sequential emission / search.

즉, 각 채널의 첫번째 LED들만(16개) 발광하면 각 채널의 첫번째 샘플에서만 형광이 발생하여 PMT의 16개 채널에서 동시에 탐지되고, 조금 후 각 채널의 두번째 LED들만(16개) 발광하면 각 채널의 두번째 샘플에서만 형광이 발생하여 PMT의 16개 채널에서 동시에 탐지되는 식이다. 이 탐지된 형광을 광자계수 보드(14a)가 순차적으로 광자계수(Photon counting)하여 통신보드(13)를 통해 컴퓨터로 넘겨주면, 컴퓨터 프로그램이 각 웰(3a)별로 그래프로 표시해 나가게 된다.That is, if only the first LEDs of each channel (16) emit light, fluorescence is generated only in the first sample of each channel, and simultaneously detected in 16 channels of PMT. Fluorescence occurs only in the second sample of and is detected simultaneously on 16 channels of the PMT. When the detected fluorescence is sequentially photon counted by the photon counting board 14a and handed over to the computer through the communication board 13, the computer program displays a graph for each well 3a.

또한, 본 발명은 다중채널(Multi-channel) 마이크로 PMT(8)를 탐지기(Detector)로 사용하되 한 채널(9a)에 하나씩의 웰(3a)을 단순히 연결하는 것이 아니라, 각 채널 내의 샘플용기들(3a) 위에 있는 광섬유 다발(8) 전체를 PMT에서 빛을 감지는 부분인 채널당 4줄의 캐소드(Cathode)(9b)에 4개씩 정밀하게 심어 최대 16개까지 PMT의 각 채널(9a)에 묶어 심는 방식을 채택함으로써, 한 채널 내의 LED(1b) 개수(=광섬유 개수) 만큼의 순차적 발광 및 PMT(9a)에 의한 순차적 검색으로도 전체 웰(3a)을 검색할 수 있어서, PMT(9a)의 채널수와 배열(array)에 따라서는 수백개 수천개의 웰(Well) 플레이트(5a) 용량도 빠르면서도 경제적인 가격으로 구축할 수 있다.In addition, the present invention uses a multi-channel micro PMT (8) as a detector (Detector), but not simply connecting one well (3a) to one channel (9a), the sample vessel in each channel The entire fiber bundle (8) above (3a) is precisely planted in four lines of cathodes (9b) per channel, the light-sensing part of the PMT, tied up to 16 channels in each channel 9a of the PMT. By adopting the planting method, the entire well 3a can be searched by sequential light emission by the number of LEDs 1b (= number of optical fibers) in one channel and sequential search by the PMT 9a. Depending on the number of channels and the array, the capacity of hundreds of thousands of well plates 5a can be established at a fast and economical price.

16채널 PMT 의 경우 16 웰에서만 형광 탐지할 수 있지만, 본 발명에서는 상기한 바와 같이, 한 채널에 6개의 광섬유를 심어서 순차적 발광/검색을 하기 때문에 경제적인 시스템 구축이 가능하다.In the case of 16-channel PMT, fluorescence can be detected only in 16 wells. However, in the present invention, as described above, since 6 optical fibers are planted in one channel, sequential light emission / retrieval enables economic system construction.

PMT의 각 채널에는 빛을 받아들일 수 있는 Cathode가 4줄씩 있고 한 채널내의 한 줄의 Cathode에는 최대 4개의 광섬유를 심을 수 있기 때문에 총 16개까지의 광섬유를 심을 수 있다.Each channel of PMT has 4 rows of Cathode that can receive light, and up to 4 fibers can be planted in one row of Cathode in one channel.

Cathode의 나머지 부분은 Anode로서 빛을 받아들일 수 없기 때문에, 본 발명에서처럼 한 채널에 여러 광섬유를 심을 경우에는, Cathode 한줄의 두께보다 얇은 광섬유를 사용하면서, Cathode 부분에 정확히 심어야만 샘플에서의 미미한 형광을 정밀하게 탐지할 수 있다.Since the rest of the cathode cannot accept light as an anode, when several optical fibers are planted in one channel, as in the present invention, only a small amount of thinner fiber than the thickness of the cathode should be accurately planted in the cathode portion, resulting in slight fluorescence in the sample. Can be detected precisely.

본 발명의 일 실시예에서는, 98웰(Well)에서 6개씩의 LED(1b)를 한 채널로 하여 16채널로 구성하고 6개씩의 광섬유 다발(8)을 채널별로 묶어 16채널 마이크로PMT의 각 채널(9a)에 심는다.In one embodiment of the present invention, each channel of the 16-channel microPMT is composed of 16 channels with six LEDs 1b as one channel in a 98 well, and bundles six optical fiber bundles 8 by channel. Plant in (9a).

이 경우, 각 채널의 첫번째 LED(1b)들만 발광하면서 PMT의 채널(8)별로 각각의 형광이 전달되어 검색되고 그 다음에는 각 채널의 두번째 LED(1b)들만 발광하면서 PMT의 채널(9a)별로 각각의 형광이 전달되어 검색되는 등 순차적으로 진행되어, 6번만의 순차적 발광과 검색으로 96웰(3a)을 1초 내에 검색 가능한 장치를 제공한다.In this case, each fluorescence is transmitted and searched for each channel 8 of the PMT while emitting only the first LEDs 1b of each channel, and then for each channel 9a of the PMT while emitting only the second LEDs 1b of each channel. Each fluorescence is delivered and searched in order, thereby providing a device capable of searching the 96 wells 3a within one second by sequential light emission and retrieval only six times.

본 발명의 다른 실시 예에서는, 16채널 PMT 1개를 탐지기(Detector)로 사용하면서, 16웰(Well)에서는 1개 LED를 한 채널로, 32 웰(Well)에서는 2개 LED를 한 채널로, 64웰(Well)에서는 4개 LED를 한 채널로 구성하여 각각 1번/2번/4번을 순차적으로 발광/검색함으로써 전체 웰을 검색하는 장치를 제공한다.In another embodiment of the present invention, one 16-channel PMT is used as a detector, and one LED is used as one channel in 16 wells, and two LEDs are used as one channel in 32 wells. 64Well provides a device for searching the entire well by configuring 4 LEDs in one channel and sequentially emitting / searching 1/2, 4/4.

본 발명의 다른 실시 예에서는, 6개씩의 LED를 한 채널로 하여 16채널로 된 96개의 LED 보드를 스텝 모터로 4번 움직여 순차적으로 384웰에 발광하고, 16채널 PMT 2개의 탐지기(Detector)로 순차적으로 검색함으로써 경제적인 가격이면서도 4초내에 384웰(Well)을 검색할 수 있는 장치를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, sixteen LEDs are used as one channel and 96 LED boards of 16 channels are moved four times with a step motor to sequentially emit light in 384 wells, and two 16-channel PMT detectors are used. Searching sequentially provides an apparatus that can search 384 wells in less than four seconds at an economical price.

또한, 12개씩의 LED를 한 채널로 하는 384개의 LED 보드를 사용하며 16채널 PMT 2개의 탐지기(Detector)로 이용하여 16번을 순차적으로 검색함으로써 3초내에 384웰(Well)을 검색할 수 있는 장치를 제공한다.In addition, 384 LED boards with 12 LEDs as one channel are used, and 16-channel PMT can be searched for 384 wells within 3 seconds by using 16 detectors with two detectors. Provide the device.

또한, 본 발명은, PMT 가이드(9e) 안에서 광섬유 다발(8)이 심어진 PMT 유리(9c)와 PMT(9a) 사이에 최대로 밀착되도록 공간 을 형성하고 띠나 원형 형태로 구성된 여러 방사(Emission)필터(10a)를 삽입하며, MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어에서의 선택에 따라 움직이는 스텝 모터(10c)와 위치를 제어하는 자이로스코프(Gyroscope)(10e)를 이용하여 슬리이딩이나 회전 방식으로 이동하면서 필터(10a)를 자동교환 함으로써, 여러 파장대(Wavelength)의 형광을 신속하게 검색하는 멀티플렉스(Multilex) 기능을 구현하되 형광의 손실이 없어서 민감도가 떨어지지가 않는다.In addition, the present invention provides a space between the PMT glass (9c) and the PMT (9a) in which the optical fiber bundle (8) is planted in the PMT guide (9e) to form a close contact, and the various emission filters configured in the form of bands or circles. Insert the (10a) and move it in a sliding or rotating manner using a step motor 10c that moves according to the selection in the MuenAnalyzer computer software and a gyroscope 10e that controls the position. By auto-exchanging, it implements a multiplex function to quickly search for fluorescence of various wavelengths, but there is no loss of fluorescence so that sensitivity is not reduced.

본 발명의 일 실시예에서는 6개의 방사 필터(10a, 10f )를 이용하여 구성하였다.In one embodiment of the present invention was configured using six radiation filters (10a, 10f).

또한, 본 발명은, 렌즈의 포커스 거리가 불필요한 LED(1b)를 샘플별 광원(Light Source)으로 배열(array)하면서 순차적인 발광(sequentialillumination) 방식을 개발하고 광섬유 다발(8)을 이용하여 최단거리로 형광을 이동하는 방식을 개발함으로써, 휴대 가능하도록 하는 방법과 장치를 제공한다.In addition, the present invention develops a sequential illumination method by arranging the LED 1b, which does not require a focal length of the lens, to a light source for each sample, and uses the optical fiber bundle 8 for the shortest distance. The present invention provides a method and apparatus for making a portable device by developing a method of shifting fluorescent light.

본 발명의 다른 실시 예에서는, 현재 상용화되어 있는 광자계수 보드(14a)를 사용하지 않고 광자계수(Photon Counting) 기능을 제어보드(15)에 통합하여 하나의 보드로 설계함으로써, 복잡한 케이블의 연결을 단순화하고 더욱 휴대가 편리하도록 장치의 사이즈를 최소화 한다.In another embodiment of the present invention, the photon counting function is integrated into the control board 15 without designing a commercially available photon counting board 14a, thereby designing a single board. Minimize the size of the device to make it simpler and more portable.

렌즈는 고정적인 포커스 거리가 필요하고 원하는 곳으로 형광을 이동시키기 위해 복잡한 구조의 장치가 필요하게 되지만, 광섬유는 최단 거리로 조정할 수 있으면서 유연하게 휘기 때문에 장치 내에서 원하는 곳으로 쉽게 형광을 이동시킬 수 있다.Lenses require a fixed focal length and complex devices to move the fluorescence to the desired location, but since the optical fiber flexes flexibly with the shortest distance, it can be easily moved within the device to the desired location. have.

또한, 본 발명은 LED(1b) 발광(Excitation)시간/온도/고전압 등의 변수 뿐 아니라 장치의 하드웨어 구성 요소의 변수들을 자유로우면서도 편리하게 제어하고 LED 광원(1b)과 광섬유 다발(8)과 다중채널 PMT(8)와 광자계수 보드(Photon Counting Board)(14a) 등을 이용하여 순차적인 광자 계수의 결과를 그래프 또는 데이터로 컴퓨터 모니터에 표시할 수 있는 MuenAnalyzerTM컴퓨터 소프트웨어를 이용하여 전체 웰(3a)을 웰별/사이클별로 리얼타임(Real-Time)으로 모니터링 하고 분석할 수 있다.In addition, the present invention freely and conveniently controls not only variables such as LED 1b Excitation time / temperature / high voltage, but also the parameters of hardware components of the device, and the LED light source 1b and the optical fiber bundle 8 and multiplexing. Whole wells (3a) using MuenAnalyzer computer software, which can display the results of sequential photon counting on a computer monitor using a channel PMT (8) and a Photon Counting Board (14a), etc. ) Can be monitored and analyzed in real time by well / cycle.

본 발명의 다른 실시 예에서는, PMT(9a) 부분과 베이스 보드(12), 통신보드(13), 광자계수 보드(14a), 제어보드(15)를 별도의 장치로 분리한 후, 다른 장치 내에 있는 광섬유 다발(8)은 광 스위치(Optical Switch)에 연결하고 두 장치 사이는 원거리 통신이 가능한 광케이블로 연결함으로써, 웰 체임버 블록(3b)이 있는 장치를 멀리 떨어진 곳에서 제어할 수 있도록 한다.In another embodiment of the present invention, the PMT 9a portion, the base board 12, the communication board 13, the photon count board 14a, and the control board 15 are separated into separate devices, and then placed in another device. The optical fiber bundle 8 is connected to an optical switch, and the two devices are connected by an optical cable capable of long distance communication, so that the device having the well chamber block 3b can be controlled at a far distance.

본 발명은, 대량의 웰(Well)(3a)에 주입된 많은 수량의 샘플들에서 동시에 리얼타임으로 형광의 양(Intensitiy), 형광의 존속기간(Lifetime), 편광(polarization)을 모니터함으로써 (1) 형광을 이용한 효소분석(Ezyme Assay), 세포분석(Cell Assay), 또는 핵산분석(Nucleic Acid Assay)에 이용하거나 (2) 형광을 이용한 약물 선별(Drug Screening) 즉, 세포 중심의 약물 선별(cell-based drug screening)에 이용하거나 (3) 형광을 이용한 진단(Diagnostics)에 이용하거나 (4) 형광을 이용한 핵산서열 검색에 이용하거나 (5) 중합효소 연쇄반응(PCR)이나 역전사 PCR(Reverse Transcription PCR) 실험을 하면서 각 사이클마다(cycle-by-cycle) 리얼타임(RealTime)으로 형광 분석하는 데 이용될 수 있다.The present invention monitors the intensity, lifetime, and polarization of fluorescence simultaneously in real time on a large number of samples injected into a large number of wells 3a (1). ) Use for fluorescence enzyme assay, cell assay, or nucleic acid assay, or (2) drug screening using fluorescence, that is, cell-centered drug selection (cell) -based drug screening, (3) diagnostics using fluorescence, (4) nucleic acid sequences using fluorescence, or (5) polymerase chain reaction (PCR) or reverse transcription PCR. Experiments can be used to perform fluorescence analysis in real time (cycle-by-cycle).

본 발명은 (1) 샘플에 빛을 조사한 후 샘플에서 발광하는 형광을 검색하는 "마이크로플레이트 검색 장치"와; (2) 이 장치에 온도제어장치(Temperature Controller)를 추가함으로써, 반복적인 온도변화를 통한 핵산(DNA나 RNA) 증폭실험을 할 수 있는 "리얼타임 PCR" 장치를 포함하는 장치로서, 특히 온도에 민감한 생물학적 반응들의 시간별 검색에 적용할 수 있다.The invention (1) "microplate search apparatus" for searching for fluorescence emitted from the sample after irradiating light to the sample; (2) A device comprising a "real-time PCR" device capable of performing nucleic acid (DNA or RNA) amplification experiments through repeated temperature changes by adding a temperature controller to the device, in particular to Applicable to the hourly search of sensitive biological reactions.

또한, 본 발명에 의한 리얼타임 PCR 장치는 기존의 매우 한정적인 열 순환(Thermal Cycling) 제어를 상기 제어보드를 통하여 다양한 사용자 설정으로 온도를 제어함으로써 온도 변화의 다양성을 요구하는 생물학 실험도 수행할 수 있다.In addition, the real-time PCR device according to the present invention can also perform a biological experiment requiring a variety of temperature changes by controlling the temperature of the existing very limited thermal cycling control by various user settings through the control board. have.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술하는 청구범위에 의해 정해질 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of claims in the present invention will not be defined within the scope of the detailed description, but rather by the claims below.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, LED의 순차적 발광과 다중채널 마이크로PMT의 각 채널에 분리 지정되어 번들된 광섬유 다발의 복합적 사용을 통해, PMT 의 개수와 장치의 가격을 최소화할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, there is an advantage that the number of PMTs and the cost of the device can be minimized through the complex use of bundled optical fiber bundles that are separately assigned to each channel of the LED and the multi-channel microPMT. .

또한, 본 발명은 복수개의 LED(1b)를 한 채널로 하여 각 채널의 동일한 위치끼리 그룹으로 동시에 및 순차적으로 발광하면서 탐지기(Detector)인 다중채널 PMT(9a)에서 순차적으로 검색하여, 96웰 기준으로 1초 내에 빠르게 형광 검색하여 아무리 많은 생물학적 샘플도 수초내에 동시 다발적으로 검색 가능하도록 한다.In addition, the present invention is to search sequentially in the multi-channel PMT (9a), which is a detector (Detector) while emitting light simultaneously and sequentially in groups of the same position of each channel using a plurality of LED (1b) as a channel, 96-based reference Fast fluorescence searches in less than one second enable multiple biological samples to be searched simultaneously in seconds.

또한, 본 발명은 PMT 가이드(9e) 삼면에 얇은 간격을 형성하고 그 사이에 여러 파장대의 형광물질을 이용하기 위한 자동 필터교환장치를 포함하여 빠른 속도로 필터(10a)를 교환하면서 형광의 손실없이 민감하게 검색할 수 있도록 한다.In addition, the present invention includes an automatic filter exchange device for forming thin gaps on the three sides of the PMT guide 9e and using fluorescent materials in various wavelengths therebetween, while replacing the filter 10a at high speed without loss of fluorescence. Make it searchable sensitively.

또한, 본 발명은 다중채널 마이크로PMT(9a)를 탐지기로 사용하면서 각 채널 내의 웰(3a) 위에 있는 광섬유 다발 (8) 전체를 PMT의 각 채널(9a)의 캐소드(Cathode)(9b)에 정밀하게 묶어 심는 방식을 통하여, 한 채널 내의 LED(1b) 개수(=광섬유 개수) 만큼의 순차적 발광(Excitation) 및 PMT(9a)에 의한 수초만의 순차적 검색으로도 전체 샘플용기를 빠르면서도 경제적인 가격으로 검색 가능하도록 한다.In addition, the present invention uses the multi-channel micro PMT 9a as a detector while the entire optical fiber bundle 8 above the well 3a in each channel is precisely applied to the cathode 9b of each channel 9a of the PMT. Through the bundling method, the entire sample container can be quickly and economically priced by sequential emission of the number of LEDs 1b (= number of optical fibers) and sequential search by the PMT 9a for only a few seconds. Make it searchable.

Claims (36)

생물학적 샘플에 광원을 조사한 후 상기 샘플에서 방사되는 형광을 검색하여 샘플을 분석하는 장치로서, 샘플 용기, 상기 샘플 용기를 조사하도록 위치하는 광원, 상기 샘플에서 방사되는 형광을 탐지하는 탐지기, 상기 샘플에서 방사되는 형광을 상기 탐지기로 이동시키는 형광 이동 장치, 파장 선택 장치, 및 제어부를 포함하는 형광 검색 장치에 있어서,A device for analyzing a sample by searching for a fluorescence emitted from the sample after irradiating a light source to a biological sample, comprising: a sample container, a light source positioned to irradiate the sample container, a detector for detecting the fluorescence emitted from the sample, in the sample A fluorescence retrieval apparatus including a fluorescence shifting device, a wavelength selection device, and a control unit for moving the emitted fluorescence to the detector, 다수의 LED 가 순차적으로 발광되도록 배열된 LED 어레이;An LED array in which a plurality of LEDs are sequentially emitted; 샘플 용기를 삽입하기 위한 다수의 웰을 가지는 웰 체임버 블록;A well chamber block having a plurality of wells for inserting a sample container; 상기 LED 어레이의 각 LED 발광에 의해 상기 샘플에서 방사되는 형광을 탐지하기 위한 다중 채널 PMT; 및A multi-channel PMT for detecting fluorescence emitted from the sample by each LED emission of the LED array; And 상기 각 샘플에서 방사되는 형광을 개별적으로 상기 다중 채널 PMT 로 이동시키기 위한 다수의 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And a plurality of optical fibers for individually moving the fluorescence emitted from each sample to the multi-channel PMT. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다중 채널 PMT 에서 증폭된 형광을 광자로 계수화하여 숫자나 그래프로 디스플레이하기 위한 광자계수 보드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And a photon count board for digitizing the fluorescence amplified by the multi-channel PMT with photons and displaying the number or graph in a number or graph. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 웰 체임버 블록의 사면 측면에 부착되어 상기 샘플의 온도를 제어하기 위한 열전모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And a thermoelectric module attached to an inclined side surface of the well chamber block to control the temperature of the sample. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 열전모듈은 2 개의 세라믹판 및 방열판을 구비하며, 상기 세라믹판 중 하나는 상기 웰 체임버 블록과 연결되고, 상기 세라믹판 중 다른 하나는 방열판과 연결되는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.The thermoelectric module includes two ceramic plates and a heat sink, one of the ceramic plates is connected to the well chamber block, and the other of the ceramic plates is connected to a heat sink. Search device. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 열전모듈은 상기 2 개의 세라믹판 사이를 연결하는 다수의 P 타입과 N 타입의 열전 반도체 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.The thermoelectric module further includes a plurality of P type and N type thermoelectric semiconductor elements connecting between the two ceramic plates. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 열전모듈은 상기 방열판에 냉각팬을 더 부착하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And the thermoelectric module further attaches a cooling fan to the heat sink. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 웰 체임버 블록의 하부 구조는 신속한 열 변화를 위해 아랫 면이 평행하도록 채워진 구조인 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.The lower structure of the well chamber block is a real-time fluorescence detection device with temperature control, characterized in that the lower surface is filled with parallel structure for rapid thermal change. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다수의 광섬유는 상기 다중 채널 PMT 의 각 채널에 복수개로 분리 지정되어 번들되는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And the plurality of optical fibers are separated and bundled into a plurality of channels of each of the multi-channel PMTs. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 LED 어레이는 다수개의 채널로서 상기 각 채널은 위상이 지정된 복수개의 LED 를 포함하도록 구성되며, 상기 각 채널에 속한 각각의 동일 위상의 LED 들이 동시에 순차적으로 발광되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.The LED array is a plurality of channels, wherein each channel is configured to include a plurality of phased LEDs, the temperature control characterized in that each of the LEDs of the same phase belonging to each channel is controlled to emit light sequentially at the same time Real-time fluorescence detection device available. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 다수의 LED 들의 순차적 발광과 발광 시간을 제어하는 제어보드를 더 포함하는 것을 특징을 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And a control board for controlling sequential emission and emission time of the plurality of LEDs. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 LED 어레이 중에서 각 채널의 동일 위상에 해당하는 LED 끼리 그룹으로동시에 발광할 때, 인접 채널에 속하는 LED 상호간의 간섭 현상을 방지하기 위하여 각 채널에 속한 상기 동일 위상의 LED 가 서로 이격되게 배열되는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.When the LEDs corresponding to the same phase of each channel among the LED arrays emit light at the same time, the LEDs of the same phase belonging to each channel are arranged to be spaced apart from each other to prevent interference between LEDs belonging to adjacent channels. A real-time fluorescence detection device capable of temperature control. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 LED 어레이가 96 LED 어레이로서 16 채널로 분리할 경우, 각 채널에 속하는 6 개의 LED 가 2*3 마트릭스, 또는 3*2 마트릭스로 배열되는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.When the LED array is divided into 16 channels as 96 LED arrays, six LEDs belonging to each channel are arranged in 2 * 3 matrixes or 3 * 2 matrixes. Device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 LED 어레이의 각 LED 가 삽입되기 위한 홀(hole)이 형성되어 있는 여기 필터 가이드(excitation filter guide)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And an excitation filter guide having a hole into which each LED of the LED array is inserted. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 여기 필터 가이드(excitation filter guide)의 각 홀(hole)에 삽입된 상기 LED 와 접하도록 배치되며, 상기 발광되는 LED 의 파장 중에서 필요한 파장대의 빛만 통과시키기 위한 여기 필터(excitation filter)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.It is disposed to contact the LED inserted into each hole of the excitation filter guide (excitation filter guide), further comprising an excitation filter (excitation filter) for passing only the light of the required wavelength band of the emitted LED wavelength Real-time fluorescence detection device capable of temperature control, characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 샘플 용기는 마이크로튜브인 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And the sample vessel is a microtube. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 샘플 용기는 다수의 샘플 수용부를 가지는 마이크로플레이트인 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And said sample container is a microplate having a plurality of sample receiving portions. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 마이크로플레이트는 주입된 각 샘플의 오염과 증발을 방지하고, 기포의 형성을 제거하기 위한 샘플 덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.The microplate further includes a sample cover for preventing contamination and evaporation of each injected sample and removing bubble formation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 샘플로부터의 형광을 감지하기 위한 상기 광섬유의 한쪽 끝이 접착되어 고정되는 헤더부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And a header portion to which one end of the optical fiber for detecting fluorescence from the sample is bonded and fixed. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 헤더부에 한쪽 끝이 고정된 광섬유의 다른 한쪽 끝이 상기 다중 채널PMT 각 채널의 캐소드(cathode) 영역 내에 연결되는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And the other end of the optical fiber in which one end is fixed to the header part is connected in a cathode region of each channel of the multi-channel PMT. 제 1 항 내지 제 19 항의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 19, 상기 LED 어레이, 상기 여기 필터, 상기 웰 체임버 블록, 상기 헤더부, 및 광섬유 다발을 포함하는 계측부와,A measurement unit including the LED array, the excitation filter, the well chamber block, the header part, and an optical fiber bundle; 상기 방사필터, 상기 PMT, 상기 광자계수 보드, 상기 제어보드, 및 통신보드를 포함하는 제어부를 거리상으로 별개의 장치로 분리하고,Separating the control unit including the radiation filter, the PMT, the photon counting board, the control board, and the communication board into separate devices on a distance; 상기 분리된 장치 내에 있는 광섬유 다발은 광 스위치(Optical Switch)에 연결되는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And a fiber bundle in the separated device is connected to an optical switch. 제 20 항에 있어서,The method of claim 20, 상기 분리된 두 장치간의 통신은 원거리 통신이 가능한 광케이블로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.Communication between the two separated devices is a real-time fluorescence detection device capable of temperature control, characterized in that consisting of an optical cable capable of long-distance communication. 제 1 항 내지 제 19 항의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 19, 상기 LED 어레이는 상부에 위치한 여기 필터 가이드(excitation filter guide)의 홀(hole)에 삽입되고, 상기 여기 필터 가이드 상부에는 월 체임버 블록이 위치하며, 상기 웰 체임버 블록의 상부에는 상기 마이크로플레이트가 상기 웰 체임버 블록의 각 웰에 삽입되고, 상기 마이크로플레이트 상부에는 광섬유 다발이 고정되는 헤더부가 결합되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.The LED array is inserted into a hole of an excitation filter guide located at an upper portion, a wall chamber block is positioned at an upper portion of the excitation filter guide, and the microplate is disposed at an upper portion of the well chamber block. A real-time fluorescence retrieval apparatus capable of temperature control, which is inserted into each well of a chamber block and has a structure in which a header portion for fixing an optical fiber bundle is coupled to the microplate. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 헤더부는 상기 마이크로플레이트 덮개를 눌러서 마이크로플레이트가 상기 웰 체임버 블록에 밀착되도록 하며, 상기 마이크로플레이트의 덮개가 밀착될 때 마이크로플레이트의 히팅 커버 역할을 수행하기 위한 히팅 커버용 열전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.The header portion is pressed by the microplate cover to allow the microplate to be in close contact with the well chamber block, and further comprises a thermoelectric module for a heating cover to serve as a heating cover of the microplate when the cover of the microplate is closely attached A real-time fluorescence detection device capable of temperature control. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 다수의 마이크로플레이트를 차례로 교환해 가면서 테스트할 수 있도록 상기 헤더부와 웰 체임버 블록을 분리하기 위한 스텝 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And a step motor for separating the header portion and the well chamber block so as to test the plurality of microplates in turn. 제 22 항에 있어서The method of claim 22, 상기 여기 필터 가이드(excitation filter guide)의 여기 필터를 통과한 각 LED 의 광원이 상기 웰 체임버 블록의 각 웰에 삽입된 마이크로플레이트에 조사되도록 상기 월 체임버 블록의 각 웰 하부가 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.A lower part of each well of the wall chamber block is opened such that a light source of each LED passing through the excitation filter of the excitation filter guide is irradiated to a microplate inserted into each well of the well chamber block. Real-time fluorescence detection device capable of temperature control. 제 1 항 내지 제 19 항의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 19, 상기 LED 어레이는 하부에 위치한 여기 필터 가이드의 홀에 삽입되고, 상기 여기 필터 가이드(excitation filter guide) 하부에는 마이크로플레이트가 위치하며, 상기 마이크로플레이트는 하부에 위치한 웰 체임버 블록의 각 웰에 삽입되고, 상기 웰 체임버 블록의 하부에는 상기 광섬유 다발이 고정되는 헤더부가 결합되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.The LED array is inserted into the hole of the excitation filter guide located at the bottom, a microplate is located below the excitation filter guide, the microplate is inserted into each well of the well chamber block located at the bottom, And a header portion to which the optical fiber bundle is fixed is coupled to a lower portion of the well chamber block. 제 26 항에 있어서,The method of claim 26, 상기 여기 필터 가이드(excitation filter guide)는 상기 마이크로플레이트 덮개를 눌러서 마이크로플레이트가 상기 웰 체임버 블록에 밀착되도록 하며, 상기 마이크로플레이트의 덮개가 밀착될 때 마이크로플레이트의 히팅 커버 역할을 수행하기 위한 히팅 커버용 열전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.The excitation filter guide (excitation filter guide) to press the microplate cover to ensure that the microplate is in close contact with the well chamber block, the heating cover for serving as a heating cover of the microplate when the cover of the microplate is in close The temperature control real-time fluorescence detection device further comprises a thermoelectric module. 제 26 항에 있어서,The method of claim 26, 다수의 마이크로플레이트를 차례로 교환해 가면서 테스트할 수 있도록 상기 여기 필터 가이드와 웰 체임버 블록을 분리하기 위한 스텝 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And a step motor for separating the excitation filter guide and the well chamber block so as to test a plurality of microplates in turn. 제 26 항에 있어서,The method of claim 26, 상기 마이크로플레이트의 샘플에서 방사되는 형광이 상기 헤더부에 연결된 각 광섬유에 전달되도록 상기 월 체임버 블록의 각 웰 하부가 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And the lower part of each well of the wall chamber block is opened so that the fluorescence emitted from the sample of the microplate is transferred to each optical fiber connected to the header part. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광섬유 다발은 PMT 가이드를 통해 상기 다중 채널 PMT 의 각 채널에 복수개로 분리 지정되어 연결되고, 상기 다중 채널 PMT 는 상기 PMT 가이드 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And a plurality of optical fiber bundles are separated and connected to a plurality of channels of the multi-channel PMT through PMT guides, and the multi-channel PMTs are located in the PMT guides. 제 30 항에 있어서,The method of claim 30, 상기 다중 채널 PMT 는 PMT 유리덮개를 관통하여 밀착된 상기 광섬유 다발로부터 형광을 수신하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And the multi-channel PMT receives fluorescence from the optical fiber bundle that is in close contact with the PMT glass cover. 제 30 항에 있어서,The method of claim 30, 여러 파장대의 형광물질을 이용하기 위한 방사필터를 자동으로 교환하기 위한 자동 필터교환장치를 더 포함하고, 상기 자동 필터교환장치는 상기 PMT 가이드 삼면에 얇은 간격을 형성하고 그 사이에 배치하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.Further comprising an automatic filter changer for automatically replacing the radiation filter for using a fluorescent material of various wavelengths, the automatic filter changer is characterized in that the thin gap formed on the three sides of the PMT guide and disposed therebetween Real-time fluorescence detection device capable of temperature control. 제 32 항에 있어서,The method of claim 32, 상기 자동 필터교환장치는 상기 수신되는 형광의 손실이 없도록 상기 PMT 유리덮개와 상기 다중 채널 PMT 양쪽에 밀착되는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.And the automatic filter changer is in close contact with both the PMT glass cover and the multi-channel PMT such that there is no loss of the received fluorescence. 제 32 항에 있어서,The method of claim 32, 상기 자동 필터교환장치는 구동축을 중심으로 운동을 생성하는 스텝모터, 및The automatic filter change device is a step motor for generating a movement around the drive shaft, and 하나의 필터씩만 정확하게 움직이도록 위치를 조정하는 자이로스코프를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.A temperature controlled real-time fluorescence detection device comprising a gyroscope for adjusting the position so that only one filter moves accurately. 제 2 항 또는 제 10 항에 있어서,The method according to claim 2 or 10, 상기 제어보드는 상기 광자계수 보드의 기능을 통합하여 수행하는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치The control board is a real-time fluorescence retrieval device capable of temperature control, characterized in that performed by integrating the function of the photon coefficient board 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,The method according to claim 1 or 10, 상기 제어보드에는 사용자가 지정하는 변수에 따라 하드웨어를 제어하기 위한펌웨어 프로그램이 컴퓨터 칩으로 내장되는 것을 특징으로 하는 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치.The control board is a real-time fluorescence detection device capable of temperature control, characterized in that the firmware program for controlling the hardware in accordance with a user-designated variable is built into the computer chip.
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