KR20040071716A - 회절계 진단 결과를 관찰 및 분석하는 방법 - Google Patents

회절계 진단 결과를 관찰 및 분석하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회절계 감지 장치를 이용해 분석물의 존재를 측정하는데 유용한 분석기 및, 이 장치를 이용하는 방법 및 시스템을 제시한다. 분석기는 여러가지 다른 회절계 진단 방법 및 시스템과 함께 사용될 수 있다. 분석기는 분석물을 검출하는데 있어 이들 장치의 정확성 및/또는 유용성을 향상시키면서, 사용자에게 사용 용이성 및 편리성을 더 제공한다. 분석기는 광원, 광다이오드, 마이크로프로세서 및 결과를 사용자에게 알려주는 표시장치 시스템을 포함할 수 있다. 다른 특징으로 거울, 렌즈, 샘플 홀더 및 일부 빛을 차단하는 마스크를 포함한다. 분석기 및, 관련된 방법 및 시스템은 상업용, 전문가용 및 개인용을 포함한 수많은 환경에서 사용될 수 있다.

Description

회절계 진단 결과를 관찰 및 분석하는 방법{METHODS TO VIEW AND ANALYZE THE RESULTS FROM DIFFRACTION-BASED DIAGNOSTICS}
여러가지 매질 내의 광범위한 분석물을 검출하는데 유용한 많은 시스템 및 장치들이 있다. 이들 시스템 및 장치의 대부분은 비교적 고가이고 시험을 수행하기 위해 숙련된 기술자를 필요로 한다. 많은 경우에 있어 분석물이 존재하는지 빠르고 저렴하게 측정할 수 있는 것이 유리하다. 제조하기 쉽고 저렴하며 분석물을 신뢰성있고 예민하게 검출할 수 있는 시스템에 대한 필요성이 있다.
문헌 [Sandstrom et al., 24 Applied Optics 472, 1985]은 유전체 필름으로 일산화규소층 및 규소층이 형성되어 있는 규소 광학 기재의 용도를 기술한다. 이들은 필름 두께의 변화가 필름 두께와 관련된 다양한 색상을 생성하는 광학 기재의 특성을 변화시킴을 나타낸다. 필름의 두께는 관찰되는 색상과 관련있고 광학 기재 상부에 제공되는 필름은 가시적인 색상 변화를 가져올 수 있다. 저자는 색상 변화를 정량화하기 위해 수학적 모델이 사용될 수 있고, "컴퓨터 모델을 이용하여 수행되는 계산은 복합층 구조를 이용하는 것으로부터 광학 성능에서의 이득이 거의 없고... 그러나 광학적 특성은 복합층 구조 내의 경계에 의해 주로 결정되므로 표면 상의 생체층은 그러한 구조의 반사를 거의 변화시키지 않는다는 것을 보여준다. 다른 대부분의 응용에서 추가적인 유전체층에 의해 성능이 개선될 수 있는데 비해 생체층의 검출을 위한 가장 예민한 시스템은 단일 층 코팅이다."라고 지적한다.
샌드스트톰 (Sandstrom) 등은 계속해서 금속 위에 금속 산화물로부터 형성된 슬라이드는 어떤 단점들이 있고, 금속 이온의 존재는 또한 많은 생화학적 응용에서 해로울 수 있다고 지적한다. 그들은 이상적인 상부 유전체 필름은 일산화규소 층이 주위 대기 중에서 증착될 경우 자발적으로 형성되는 2-3 nm 두께의 이산화규소이며, 일산화규소의 40-60 nm 층 위의 70-95 nm 층상 이산화규소가 유리 또는 플라스틱 기재 상에서 사용될 수 있다고 한다. 그들은 또한 일산화규소의 선택적인 식각, 디클로로디메틸실란에 의한 이산화규소의 처리 및 항원 및 항체의 생체층의 적용에 의한 일산화규소 웨지의 형성을 기술한다. 이 웨지 형성으로부터 그들은 타원계로 필름의 두께를 측정할 수 있었고, "최대 조영은 간섭 색상이 보라에서 파랑으로 변하는 약 65 nm 구역에서 발견되었다"라고 언급할 수 있었다.
쿠마 (Kumar) 등에 허여된 미국 특허 제 5,512,131 호는 금속 코팅을 갖는 고분자 기재를 포함하는 장치를 기술한다. 분석물-특이성 수용체층이 코팅된 기재 위에 스탬핑 가공된다. 이 장치는 스탬핑을 위한 공정이나 또는 스위치로써 사용된다. 회절상은 분석물이 장치에 결합할 때 발생한다. 분광계 같은 기시화 장치가 그후 회절상의 존재를 결정하기 위해 이용된다.
그러나, 쿠마 등에 의해 기술된 장치는 몇가지 단점이 있다. 한가지 단점은 임의의 회절상을 관찰하기 위해 복잡한 가시화 장치를 필요로 한다는 것이다.
보가트 (Bogart) 등에 의한 미국 특허 제 5,482,830 호는 부딪치는 빛에 반응하여 제 1 색상을 나타내는 광학 활성 표면을 갖는 기재를 포함하는 장치를 기술한다. 이 제 1 색상은 발산하는 빛의 분광 분포로 정의된다. 이 기재는 또한 제 1 색상과는 다른 제 2 색상을 나타낸다 (제 1 색상에 존재하는 조합과 다른 빛의 파장 조합을 갖거나, 또는 상이한 분광 분포를 가짐으로써). 제 2 색상은 표면 상에 분석물이 존재하는 경우 동일한 빛에 반응하여 나타난다. 한 색상에서 다른 색상으로의 변화는 장치를 이용하거나 육안으로 측정할 수 있다. 그러한 예민한 검출이 앞선 샌드스트톰 및 니그렌 (Nygren)에 의해 기술된 장치보다 진보된 점이고, 상업적으로 유용하고 경쟁력있게 장치가 사용될 수 있게 한다.
그러나 보가트 등에 의한 특허에서 기술된 방법 및 장치는 몇가지 단점이 있다. 한가지 단점은 높은 장치 가격이다. 이 장치에 있어 또 다른 문제는 신뢰성 있는 값을 얻을 수 있도록 웨이퍼 상에 위치한 여러 층을 제어하는 것이 어렵다는 점이다.
보그단스키 (Bogdanski) 등에 허여된 특허 WO 94/13835는 거대분자를 검출하는 방법 및 시스템을 기술한다. 이 시스템은 알려진 패턴으로 빛을 회절시키도록 미리 결정된 치수들의 구성자인 탐침을 포함한다. 거대분자 (즉 분석물)에 결합하는 즉시 회절 피크의 위치는 이 결합 때문에 변화할 것이다.
따라서, 이 시스템은 회절 패턴의 변화를 검출하기 위해 더 복잡한 검출기및 분석기을 포함해야 한다. 이에 비해 현재 기술하고 있는 회절계 시스템은 회절 패턴 또는 상의 형성을 검출하므로 단지 회절광의 외관만 검출한다. 따라서, 보그단스키 등에 의해 기술된 방법 및 시스템의 한가지 단점은 회절 패턴의 변화를 검출하는데 더 복잡한 기구가 필요하다는 것이다. 또 다른 단점은 포토레지스트를 포함하는 다수의 단계 및/또는 취성인 이산화규소 표면 상에서 수행되는 식각 단계를 포함하는, 탐침을 제조하는 데 요구되는 더 복잡한 방법이다. 이들 방법은 높은 수준의 자본 비용 때문에 전규모 생산 공정의 여지가 없다.
벡맨 (Backman) 등에 의한 미국 특허 제 5,196,350 호는 회절 패턴을 만들어내는 마스크와 함께 면역학적 검정 장치를 이용하는 광학적 검출 방법을 기술한다. 면역학적 검정 장치가 마스크와 광원 사이에 위치하여 분석물에 의한 결합이 마스크에 의해 유발되는 회절 또는 간섭 패턴의 변화를 초래한다. 따라서, 이 특허는 회절 패턴의 형성이라기보다는 결합에 의한 회절 패턴의 변화 검출에 기초하는 방법을 사용하므로, 보그단스키 특허와 유사한 단점들을 갖는다. 이 변화들은 분석물의 존재하에서 형성되는 회절상의 단순한 유/무 방식보다 더 민감하기 때문에, 분석이 더 복잡하다.
가드프레이 (Godfrey) 등에 의한 미국 특허 제 4,992,385 호는 감지 장치로서의 후속적인 사용을 위해, 얇은 고분자 필름으로 회절 격자를 제조하는 방법을 기술한다. 그리고 감지 장치는 분석물 결합으로 인한 광학적 특성의 변화를 검출하기 위한 분석 동안 분광광도측정법의 이용을 요한다. 따라서, 이전의 두 특허에서처럼 이 특허 역시, 분석물로 인한 패턴의 단순한 형성이 아닌 회절 패턴의 변화를 검출해야 하므로 더 복잡한 검출 방법을 수반한다.
라텍스 비드 기술을 도입한 몇몇 상업적 측면 유동 기술이 사용되어 왔다. 이 기술들은 현재 시판되는 많은 가정용 진단 키트 (예를 들어, 임신 및 배란 키트)에 이용된다. 이 키트들은 비드의 양이 육안으로 볼 수 있게 될 때까지 한정된 "포획 구역"에 축적되는 착색 비드를 이용한다. 그러나 이 시스템들은, 같은 크기의 구역에서 회절을 초래하는데 필요한 것보다 육안으로 볼 수 있기 위해 포획 구역에서 훨씬 더 많은 라텍스 비드가 결합해야 하므로 많은 분석물을 시험하는데 필수적인 감도가 부족하다. 이론적으로, 필요한 비드의 수는 본 발명의 센서에 의해 요구되는 비드의 수보다 약 2 내지 3 배 크기만큼 더 높다.
분석물을 검출하는 생물감지 장치의 이용에 관한 몇몇 신규한 발명이 있었다. 이 바이오센서 중 일부는 자기-조립 단일층을 갖고 분석물을 검출하는데 사용되어 왔다. 이런 유형의 장치는 미국 특허 제 5,922,550 호 및 제 6,060,256 호에 제시되어 있다. 자기 조립 단일층을 갖고 마이크로입자 기술을 이용하는 다른 장치가 더 작은 분석물을 검출하기 위해 이용되어 왔고, 미국 특허 제 6,221,579 Bl 호에 제시되어 있다. 마지막으로, 비-자기-조립 물질을 포함하고 역시 육안으로 볼 수 있는 회절상을 제공하는 몇몇 감지 장치가 공급되어 왔다. 이 유형의 장치는 미국 특허 출원 제 09/213,713 호에 제시되어 있다. 그러나, 본 발명은 일반적으로 이들 장치의 결과의 더 빠르고 더 정확한 해석을 제공함으로써 이들 생물 감지 장치의 사용 용이성 및/또는 정확도를 향상시킨다.
따라서, 분석물의 존재를 빠르고 정확한 방식으로 측정하는데 도움이 되도록다양한 회절계 진단 시스템과 함께 사용될 수 있는 분석기가 필요하다. 또한 주어진 샘플에서 분석물의 존재를 빠르고 정확하게 측정하기 위해, 이 분석기를 이용하는 방법이 필요하다.
<본 발명의 간단한 요약>
본 발명은 복잡한 가시화 장치를 필요로 하는 방법 및 시스템보다 더 신속하고, 더 정확하고/하거나 사용하기 더 간단한 회절계 진단 시스템으로부터의 결과를 관찰 및/또는 분석하는 시스템 및 방법을 제시한다. 본 발명은 진단 시스템 단독의 사용으로는 검출할 수 없었던 더 작은 분석물을 검출하는데 있어 이들 장치의 효능 및/또는 유용성을 증가시키기 위해 여러가지 다른 진단 시스템 및 방법과 함께 이용될 수 있다.
따라서, 회절계 진단 시스템으로부터의 결과를 관찰 및/또는 분석하는 방법을 제시하는 것이 본 발명의 한가지 바램이다.
또한 본 발명은 바람직하게는 회절계 진단 시스템으로부터의 결과를 관찰 및/또는 분석하는 시스템을 제시한다.
바람직하게는, 본 발명은 또한 이용자의 시력과 무관한 결과를 제시하는 장치를 이용한 회절계 진단 장치로부터의 결과를 관찰 및/또는 분석하는 방법을 제시한다.
추가적으로, 본 발명은 바람직하게는 시기 적절한 방식으로 정확한 결과를 제시하고 오차를 줄이는 회절계 진단 시스템으로부터의 결과를 관찰 및/또는 분석하는 방법을 제시한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 자동적으로 제어될 수 있는 회절계 진단 시스템으로부터의 결과를 관찰 및/또는 분석하는 방법을 제시한다.
바람직하게는, 본 발명은 또한 이전 결과를 메모리에 저장할 수 있고, 그에 의해 사용자가 더 최근의 샘플 결과를 불러올 수 있게 하는 분석기를 이용한 회절계 진단 시스템으로부터의 결과를 관찰 및/또는 분석하는 시스템을 제시한다.
추가적으로, 본 발명은 바람직하게는 원거리 데이터 접근이 가능한 회절계 진단 시스템으로부터의 결과를 관찰 및/또는 분석하는 시스템을 제시한다.
본 발명은 주어진 샘플 내의 분석물 존재를 결정하는 회절계 진단 시스템과 연계하여 사용될 수 있는 신규한 뷰어 (viewer) 및/또는 분석기를 제공함으로써 하나 이상의 이들 목표를 달성한다. 뷰어 및/또는 분석기는, 분석물이 진단 시스템에 도입되었을 때 분석물에 의해 회절상이 나타나는지를 관찰 및/또는 분석하여 샘플 내의 분석물의 존재를 결정하는데 이용될 수 있다.
추가적으로, 뷰어 및/또는 분석기를 정량적 또는 반-정량적 분석에 이용할 수 있다. 앞서 언급한 문헌들에 기술된 장치들은 표면 상에 관심 대상의 분석물과 결합하거나 반응하거나 아니면 회합하게 될, 본원에서 "결합제"라고 언급되는 종들을 프린팅함으로써 생산될 수 있다. 관심 대상인 분석물과 결합하거나 반응하거나 아니면 회합되는 종들은 결합제라고 언급하고, 관심 대상의 분석물과 결합하거나, 반응하거나 아니면 회합하게 될 임의의 화학종, 화합물, 조성물, 기, 입자 등을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 결합제는 관심 대상인 분석물 또는 관심 대상인 분석물의 군에 특이적이고, 관심 대상인 샘플 내에서 발견될 수 있는 다른 종들과는 뚜렷하게 결합하거나 반응하거나 아니면 회합되지 않는다.
일반적으로, 전자기선이 결합제-프린트 필름에 반사되거나 또는 투과되는 경우 결합제-프린트 필름이 전자기선을 회절시키지 않지만, 결합제-프린트 필름이 분석물에 노출되어 분석물이 결합제와 결합하거나 반응하거나 아니면 회합된 후에는 전자기 선을 회절시키도록, 결합제를 기재, 예를 들어 플라스틱 필름 상에 정해진 패턴으로 프린팅한다. 별법으로, 결합제-프린트 필름 또는 표면은 분석물에 노출 후 측정가능한 회절의 증가 또는 감소를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 결합제-프린트 필름이 처음에는 빛을 회절시키지만 분석물이 결합제-프린트 표면과 결합하거나 회합되거나 아니면 반응하면 빛을 회절시키거나 또는 적게 회절시키도록, 필름을 결합제로 프린팅할 수 있다. 또 다른 예로, 결합제-프린트 필름이 처음에는 빛을 회절시키지만 분석물이 결합제-프린트 표면과 결합하거나 회합되거나 아니면 반응한 경우 측정가능하게 더 큰 정도로 빛을 회절시키도록, 필름을 결합제로 프린팅할 수 있다. 분석물의 존재는 기재 표면을 투과하거나 또는 이로부터 반사되는 빛의 측정가능한 회절 변화에 의해 결정할 수 있다.
일반적으로, 분석물은 결합제와 결합하거나 반응하거나 아니면 회합되는, 또는 결합제가 감응하는, 임의의 화학 또는 생물학 종, 화합물, 조성물, 기, 입자 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는 임의의 자극물일 수 있다. 검출되리라 예상되는 분석물은 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 원생동물 또는 이들 미생물에 특이적인 항원, 류마티즘성 인자, 항체 (IgG, IgM, IgA 및 IgE 항체를 포함하나 이에한정되지 않음), 암배아성 항원, 연쇄상구균 그룹 A 항원, 바이러스성 항원, 자가면역 장애와 관련된 항원, 알레르겐, 종양 항원, 연쇄상구균 그룹 B 항원, HIVⅠ 또는 HIVⅡ 항원, 또는 이들 및 다른 바이러스 대한 숙주 반응 (항체), RSV 또는 바이러스에 대한 숙주 반응 (항체)에 특이적인 항원, 항원, 효소, 호르몬, 다당류, 단백질, 지질, 탄수화물, 약물 또는 핵산, 살모넬라 종, 칸디다 종 (칸디다 알비칸스 및 칸디다 트로피칼리스를 포함하나 이에 한정되지 않음), 살모넬라 종, 수막염균 그룹 A, B, C, Y 및 W 서브 135, 폐렴 연쇄상구균, 대장균 K 1, 헤모필루스 인플루엔자 유형 B, 미생물로부터 유도된 항원, 남용되는 약물인 합텐, 치료 약물, 환경 제제, 간염에 특이적인 항원 등을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명은 일반적으로 매질 내의 분석물을 검출하는 분야에 속하고, 더욱 구체적으로 본 발명은 매질 내의 분석물의 존재를 나타낼 수 있는 회절계 진단 장치를 관찰 및/또는 분석하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 한가지 실시태양에 따른 뷰어의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 뷰어의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한가지 실시태양에 따른 분석기의 개략도이다.
도 4는 x,y 배열의 회절상으로부터 0 및 1 차 광도 측정에 유용한 마스크의 개략도이다.
도 5는 x,y 배열의 회절상으로부터 2 차 광도 측정에 유용한 마스크의 개략도이다.
도 6은 x,y 배열의 회절상으로부터 3 차 광도 측정에 유용한 마스크의 개략도이다.
도 7은 x,y 배열의 회절상으로부터 4 차 광도 측정에 유용한 마스크의 개략도이다.
본 발명은 분석기, 회절계 진단 시스템으로부터의 결과를 관찰 및/또는 분석하는 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명은 분석물을 빠르고 정확하게 검출함으로써 이들 장치의 효능 및/또는 유용성을 향상시키는 여러가지 다른 진단 장치 및 시스템과 함께 사용될 수 있으며, 사용자에게 사용 용이성를 제공하는 방법에서도 그러하다.
본 발명은 먼저, 뷰어와 연결된 샘플을 통해 빛을 투과시키거나 반사시키는 광원을 이용한 뷰어를 제공한다. 만일 분석물이 회절계 감지 장치에 결합한 경우, 투과되거나 반사된 빛은 회절상 또는 패턴을 만들어낼 것이다. 이 상은 육안으로 직접 볼 수 있다. 또는 사용자가 회절이 일어났는지를 결정할 수 있게 하는 스크린에 투영될 수 있다.
본 발명은 또한 분석물 또는 분석물들이 감지 장치에 존재하는지, 따라서 시험되는 샘플 내에 존재하는지 결정하는 회절계 감지 장치를 분석하기 위해 알고리즘 또는 일련의 알고리즘 및/또는 컴퓨터 소프트웨어를 이용하는 분석기를 제공한다. 회절계 감지 장치가 분석기 없이 사용될 수 있지만, 분석기의 사용은 바람직하게는 그렇지 않은 경우보다 더 신속, 더 간편 및/또는 더 정확하게 결과를 제공한다.
사용되는 알고리즘 또는 알고리즘들은 분석기가 이용될 시스템의 매개변수에 기초해 개발된다. 또한, 소프트웨어 요소를 사용하면, 분석기가 분석물이 샘플 내에 존재하는지를 결정하는데 더 간편하고/하거나 더 정확하게 되도록 필요에 따라 소프트웨어 요소를 조절할 수 있다.
분석기는 바람직하게는 사용자를 위해 샘플로부터의 회절상을 유/무의 결과로 전환한다. 따라서, 사용자는 회절상을 볼 필요는 없고, 해석을 나타내는 표시장치 (예를 들어, "분석물 존재", "분석물 부재" 또는 "오류")를 보게될 것이다. 분석기에 대한 선택 사항으로, 결과를 나타내기 위한 가청 톤 발생기, 조명 램프, LED, 또는 LCD 표시장치; 결과를 출력하기 위한 프린터; 이전 결과를 저장하기 위한 메모리; 또는 특히 시험 결과, 신뢰성 및/또는 편리성을 향상시키기 위해 도입될 수 있는 가열 또는 혼합 같은 기타 기능을 포함한다.
뷰어 및/또는 분석기에 추가로 본 발명은 또한 뷰어 및/또는 분석기를 이용해 분석물을 검출하는 방법을 포함한다. 논한 바와 같이, 주어진 샘플 내의 분석물 존재를 결정하기 위해 분석기는 알고리즘 또는 알고리즘들, 및/또는 소프트웨어 요소를 이용할 수 있다.
또한, 본 발명은 회절계 감지 장치 및 뷰어 또는 분석기를 이용해 분석물을 검출하는 시스템을 포함한다. 논하였듯이, 분석기는 주어진 샘플 내의 분석물의 존재를 결정하기 위해 알고리즘 또는 알고리즘들, 및/또는 소프트웨어 요소을 이용할 수 있다.
본 발명은 또한 일부 회절계 시스템에서 사용되어 온, 분광계 같은 복잡한 선행 기술의 가시화 장치의 교체를 포함한다. 분광계 같은 복잡한 가시화 장치를 사용자가 사용할 것을 요하는 것이 아니라, 본 발명은 사용자가 회절상을 볼 수 있게 하는 간단한 뷰어 또는 분석물이 존재하는지에 따라, 결과의 간편한 해석을 제공하는 해석하기 쉬운 신호를 표시하는 분석기를 이용한다. 분석기 장치는 회절 샘플로부터의 빛을 수집하는 수단을 이용하여 작동하는데, 만일 충분한 빛이 회절되면 이것은 분석물의 존재를 나타내도록 장치를 작동시킨다. 작은 장치 역시 정확성을 향상시킬 수 있는데, 잘못된 양의 값이 감소하도록 결과를 보정하는 능력이 있기 때문이다. 이는 일부 대조군에서 보는 바처럼, 약한 회절 신호를 차단하도록 유닛을 설계함으로써 달성할 수 있다. 따라서, 더 많은 양의 회절 참값이 검출된다.
본 발명은 회절계 감지 장치들의 이용에 기초한다. 본 발명의 시스템 및 방법 모두에 있어, 이들 회절계 감지 장치의 유용성을 확장하기 위해 분석기는 이들 회절계 감지 장치와 함께 사용되리라 예상된다. 많은 숫자 및 유형의 회절계 감지 장치가 있고 본 발명의 분석기는 이들 회절계 감지 장치 중 임의의 것과 함께 이용될 수 있으리라 예상된다.
본원에서 사용된 것으로, "회절계 감지 장치"는 분석물과 장치가 결합하는 즉시 투과 또는 반사된 빛을 회절시켜 회절상을 형성하는 임의의 감지 장치를 포함하는 의미이다. 회절계 감지 장치는 바람직하게는, 분석물이 존재하지 않으면 빛을 회절시키지 않지만 분석물이 존재하면 빛을 회절시킨다. 당업자는 두개 이상의 회절상 간 차이의 측정이 본 발명에서 분석물의 존재를 검출하기 위해 또한 이용될 수 있음을 알고있을 것이다. 당업자는 또한 회절계 감지 장치가, 제 1 회절상 및 분석물이 장치에 결합된 후 제 2 비회절상을 포함할 수 있음을 알고있을 것이다.
본 발명에 유용한 회절계 감지 장치는 일반적으로 선정된 분석물에 결합하는 물질이 그 위에 위치하는 기재를 제공한다. 추가적인 코팅, 차단층, 회절 강화 요소 등과 같은 다른 특징들이 회절계 감지 장치의 효능을 향상시키기 위해 제공될 수 있다.
따라서, 본 발명의 한 실시예는 사용자가 회절상이 존재하는지를 볼 수 있게 함으로써 분석물이 시스템에 존재하는지 여부를 사용자가 쉽게 해석할 수 있게 하는 뷰어를 포함한다. 뷰어는 일반적으로 회절계 감지 장치를 고정하는 수단, 감지 장치를 통해 빛을 투과시키거나 반사하는 수단 및 가능하게는 고정 수단 및 빛 투과 수단을 고정하는 하우징을 포함한다. 뷰어는 또한 빛을 활성화하는 수단 및 투영 스크린과 같이 회절상이 존재하는지 여부를 더 쉽게 결정하는 수단을 포함할 수 있다.
도 1 및 2는 본 발명에 따른 뷰어의 두가지 가능한 실시태양을 예시한다. 도 1에서 뷰어 (100)는 광원 (나타나있지 않음)을 포함하는 하우징 (110)을 포함한다. 광원은 레이져광, LED, 전구 또는 빛을 발생시킬 수 있는 임의의 다른 수단일 수 있다. 하우징은 사용자가 이를 통해서 볼 수 있는 구멍 (120)을 포함한다. 하우징 (110)은 관찰되는 샘플이 놓여지는 슬롯 (130) 또는 다른 수단을 포함한다. 샘플은 또한 클램프, 트레이 또는 다른 적절한 수단을 이용해 적소에 고정될 수 있다. 샘플이 슬롯 (130)에 위치하는 경우, 광원은 자동적으로 활성화되거나, 또는 버튼 (140) 또는 다른 수단이 광원을 활성화하기 위해 이용될 수 있다. 그 후 빛은 샘플을 통해 투과되거나 또는 반사된다. 그러면 장치 사용자는 구멍 (120)을통해 쉽게 볼 수 있다. 분석물이 존재하면 사용자는 회절상을 볼 수 있을 것이고, 분석물이 존재하지 않으면 단지 광원만 볼 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 뷰어의 다른 실시태양을 예시한다. 뷰어 (200)는 버튼 (240) 또는 광원을 활성화하는 다른 수단과 함께, 하우징 (210), 광원 (나타나있지 않음) 및, 슬롯 (230) 또는 샘플을 고정하는 다른 수단을 포함한다. 그러나 도 1의 구멍 (120) 대신, 뷰어 (200)는 투과되거나 반사된 빛이 투영되는 스크린 (250)을 포함한다. 사용 시, 광원이 활성화되고, 그 후 빛이 샘플을 통해 투과되거나 또는 반사된다. 분석물이 존재하면 사용자는 스크린 (250)에 투영된 회절상을 볼 수 있을 것이고, 분석물이 존재하지 않으면 사용자는 단지 스크린 (250)에 투영되는 광원만 볼 수 있을 것이다.
상술한 뷰어에 대한 한가지 임의선택적 구성요소는 0 차 또는 비회절광선을 차단하는 불투명 물체 (가령, 마스크)를 이용하는 것일 것이다. 이러한 방식으로 사용자는 분석물이 존재한다면 단지 회절된 차수를 볼 수 있고, 분석물이 존재하지 않는다면 빛을 전혀 볼 수 없을 것이다.
회절상이 발생하는지 여부를 육안으로 사용자가 관찰할 수 있게 하는 뷰어를 이용하는 대신, 본 발명은 또한 회절계 감지 장치의 사용자가 더 빠르고 효율적으로 주어진 샘플 내의 분석물 존재를 확인할 수 있게 하는 분석기를 제공할 수도 있다. 회절계 감지 장치의 사용자는 육안 및 뷰어를 이용해 분석물의 존재를 결정할 수 있고, 분석기는 사용자에 의한 결정을 확인하거나 또는, 사용자의 능력 및/또는 발생한 회절상의 유형에 따라 사용자가 아마 육안으로 확인하고 있는 초기 측정을하는데 이용되도록 의도된다.
분석기가 단독으로 이용되거나 샘플내의 분석물 존재의 초기 결정에 이용된다면, 일반적으로 분석물의 존재를 지시하는 양의 결과가 결정되거나 분석물의 결핍을 지시하는 음의 결과가 결정되는 기준을 설정하기 위해 일반적으로 회절 알고리즘이 이용될 것이다. 사용되는 알고리즘의 유형은 특히, 검출되는 분석물, 사용되는 회절계 감지 장치의 유형, 시험되는 샘플, 생성되는 회절상, 회절상에서의 특징 크기, 회절상 및/또는 특징 크기 및/또는 그 패턴에서의 형태, 이용되는 분석기의 유형, 원하는 감도 수준, 및 장치가 사용되는 전반적 시스템을 포함한 (그러나 이에 한정되지는 않음) 여러가지 요소 단독이나 조합에 기초하여 이용될 수 있다. 따라서, 본원에서 제시되는 알고리즘은 단지 본 발명에서 이용될 수 있는 알고리즘의 대표적 예를 의미한다. 정확하고 신뢰할만한 방식으로 회절계 감지 장치를 이용해 분석물의 존재를 측정할 수 있는 한 다른 알고리즘도 이용될 수 있을 것이다. 추가적으로, 충분한 정확성이 더 바람직하기는 하지만 알고리즘이 분석물의 존재를 빠르게 결정할 수 있는 것이 바람직하다.
분석기의 구조는 특히 검출되는 분석물, 이용되는 회절계 감지 장치의 유형, 시험되는 샘플, 생성되는 회절상, 원하는 감도 수준 및 장치가 사용되는 전반적 시스템을 포함한 (그러나 이에 한정되지는 않음) 하나 이상의 요소에 따라 다양할 수 있다. 일반적으로, 분석기는 내부 구성요소를 보유하는 하우징, 회절상을 발생시키는 방식으로 회절계 감지 장치를 조사하는 수단, 회절광 및/또는 비회절광의 양을 측정하는 수단, 회절광의 양을 측정하는 수단으로부터의 측정값을 분석물의 존재 또는 결핍을 나타내는 결과로 전환하는 수단, 및/또는 샘플 내에 분석물이 존재하는지 여부를 사용자에게 알려주는 수단을 포함한다.
회절상을 생성하는 방식으로 회절계 감지 장치를 조명하는 수단은 광원 또는 일부 관련된 발광원을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 광원이 사용된다. 광원은 하우징 내부 (예를 들어, LED, 레이져 다이오드 또는 할로겐 램프) 또는 외부 (예를 들어 주변광)에 있을 수 있다. 또한, 광원은 가시 스펙트럼 내에 있거나 인간 눈에 보이지 않을 수 있다. 광원은, 분석기가 회절계 감지 장치 상의 분석물의 존재로 인해 광원의 회절이 일어나는지 여부를 검출할 수 있도록 선택된다. 다른 광원이 이용될 수도 있지만, LED, 레이져, 또는 기타 집중된 광원이 본 발명에 있어 가장 유용한 광원이라고 예상된다. 추가로, 광원은 회절계 감지 장치를 통해 직접 투과될 수 있거나, 또는 대개 회절상이 표면에 반사되게 하는 각도에서, 광원으로부터의 빛이 장치의 표면에 조사된다.
분석기는 회절 및/또는 비회절된 빛의 양을 측정하는 수단으로써 하나 이상의 광검출기를 도입할 수 있다. 가능한 광검출기는 광기전 또는 광전도 반도체 접합 (광다이오드), 볼로미터 또는 초전기성 검출기를 포함한다. 검출기는 개별적으로 또는 (전하 연결 장치 또는 CMOS 연계 검출기 배열 같은) 복합적인 배열로 배치될 수 있다.
바람직한 실시태양으로, 분석기는 회절광의 양을 측정하는 수단으로부터의 측정값을 분석물의 존재 또는 결핍을 나타내는 결과로 전환하는 수단으로써 마이크로프로세서 또는 유사한 장치를 포함한다.
일단 양 또는 음의 결과가 결정되면, 이 결과는 사용자에게 샘플 내에 분석물이 존재하는지를 알려주는 수단을 통해 사용자에게 표시될 수 있다. 이 수단들은 바람직하게는 표시장치 또는 사용자에게 알릴 수 있는 유사한 수단을 포함한다. 표시장치는 액정 표시장치 (LCD)와 같은 임의의 표준 표시장치일 수 있다. 표시장치는 회절상을 나타낼 수 있고, 이것에 의해 사용자가 회절이 일어났는지를 볼 수 있게 한다. 또는 표시장치는 회절이 일어났는지 사용자가 해석할 필요 없이 샘플 내에 분석물이 존재하는지 여부를 사용자가 알 수 있도록 "예" 또는 "아니오", 또는 "분석물 존재" 또는 "분석물 부재", 또는 어떤 유사한 메시지와 같은 메시지를 간단하게 제시할 수 있고, 따라서 사람의 오류를 줄인다. 또 다른 실시태양으로, 오류가 있는 경우나 분석기가 분석물의 존재를 결정할 수 없다면 이 효과에 대한 메시지가 표시될 수 있다.
별법으로, 하나 이상의 라이트가 분석물 존재 여부를 신호하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 라이트가 사용되고, 원하는 설정에 따라 분석물이 존재하거나 또는 부재하는 경우에만 조명될 수 있다. 별법으로, 한 라이트는 "예"로 표지하고 다른 램프는 "아니오"로 표지하는 두개 이상의 라이트를 사용할 수 있고, 분석기는 적당한 라이트를 조명할 수 있다. 또는 한가지 색상 (가령 녹색)은 분석물이 존재함을 표시하는데 이용될 수 있고 두번째 색상 (가령 적색)은 분석물이 부재함을 표시하는데 이용될 수 있도록 라이트가 색상으로 코드화될 수 있다.
분석기는 사용자가 더 정확하고/하거나 빠르게 분석물의 존재를 측정하는 것을 보조하는 하나 이상의 추가적인 특징을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 분석기는 더 정확한 결과를 얻도록 하거나 분석물이 존재하는지 더 빨리 측정하기 위해 적소에 샘플을 고정하는 수단을 포함할 수 있다. 이 수단은 트레이, 클램프, 슬롯 또는 샘플을 적소에 고정할 수 있는 임의의 다른 유사한 수단을 포함할 수 있다.
분석기는 광원을 유도, 집중 및/또는 증강하는 수단을 포함한다. 이 수단은 앞서 논했듯, 빛을 반사하거나 빛을 증강할 수 있고, 그렇게 함으로써 회절도를 증가시키고, 따라서 장치의 감도 및/또는 정확도를 증가시킨다. 빛을 유도 및/또는 증강시키는 수단은 거울 및/또는 렌즈, 또는 유사한 수단을 포함할 수 있다. 이들 유형의 수단을 이용함으로써, 증강된 빛 회절이 사용자가 육안으로 분석물의 존재를 측정할 수 있도록 하기 때문에 마이크로프로세서 등의 이용을 피할 수 있다.
또한, 본 발명은 빛이 감지 장치를 통과하거나 또는 반사될 때 광다이오드가 회절광 대신에 확산 또는 산란광을 검출하는 결과, 부정확한 양의 값을 나타낼 가능성을 제거하기 위해 마스크를 이용할 수 있다. 마스크는 회절상과 정렬된 구멍을 갖거나 또는 별법으로, 관심 대상인 회절상의 일부분에 정렬된 구멍을 갖는 불투명한 물체를 포함한다. 마스크는 회절광을 제외한 모든 빛이 광다이오드와 같은 회절광의 양을 측정하는 수단에 의해 검출되는 것을 차단하기 위해 이용될 수 있다. 마스크 홀더 또는 조립체는 또한 사용되는 회절계 감지 수단에 따라 또는 기타 바람직한 이유 때문에 마스크를 회전시키는 수단을 포함할 수 있다.
사용 시, 마스크는 회절계 감지 장치와 광다이오드 또는 빛을 측정하는 다른 수단에 사이에 위치한다. 마스크는 단단한 부분 및 빛이 통과할 수 있는 구멍들을 포함한다. 구멍의 패턴은 분석물이 감지 장치에 결합된 경우 회절계 감지 장치에의해 생성되는 회절상에 대응하도록 선택된다. 이렇듯, 마스크는 회절광이 통과하도록 하면서 비회절광은 차단하고, 이런 방식으로 단지 회절광만의 강도가 측정될 수 있다.
그 후, 마스크는 회절광이 차단되도록 회전되고, 광도의 크기가 다시 측정된다. 일부 확산 또는 산란광이 존재한다면 마스크의 구멍을 통과할 것이지만, 회절광은 차단될 것이다. 이렇듯, 두번째 광도 판독이 수행될 때, 마스크가 제 자리에 있을 때 검출되는 빛의 양과 마스크가 회전할 때 검출되는 빛의 양의 비교가 분석물이 샘플 내에 존재하는지 여부를 결정할 것이다. 분석기는 판독값을 비교하여, 이용되는 알고리즘에 기초하여 결과를 제시할 것이다. 분석기 내에 마스크가 사용된다면, 마스크는 회절 및 비회절광 모두를 측정하기에 바람직한 정도 만큼 마스크를 회전시키는 수단과 함께 분석기 하우징 내에 포함될 것이다.
만일 마이크로프로세서가 광다이오드 또는 유사한 장치로부터의 측정값을 분석물의 존재 또는 결핍을 나타내는 결과로 전환하는 수단으로 사용된다면, 마이크로프로세서는 사용자가 분석기로부터의 마지막 몇몇 결과를 불러올 수 있게 하는 메모리 용량을 포함할 수 있다. 불러오는 결과의 수는 원하는 바에 따라 달라질 수 있다. 그러나 일반적으로 메모리는 약 다섯개 이상의 결과를 불러올 수 있을 것이다. 당업자는 적절한 컴퓨터 판독 메모리 장치가 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, 플래쉬 메모리 카드, 디지털 비디오 디스크, 베르누이 카트리지 등을 포함하는 것을 이해할 것이다. 그래도, 메모리를 포함하는 임의의 유형의 컴퓨터 칩이 분석기에 부착되거나 아니면 분석기와 연계될 수 있다.
도 3은 몇가지 임의적 특징을 갖는, 본 발명의 분석기의 또 다른 실시태양을 제시한다. 이 실시태양은 소형 판독 장치에 사용될 수 있도록 빛을 유도하는 방법을 제시한다. 도 3에 나타난 것처럼, 샘플 (310)은 샘플 (310)이 적소에 고정되도록 홀더 (312) 위에 위치된다. 광원 (314)은 샘플 (310)을 통해 투과된다. 만일 샘플이 분석물을 함유하면, 빛은 회절되고 회절 및 비회절광 모두를 포함하는 일련의 빛 (316)으로 광원을 빠져나간다. 회절광 (316)은 거울 (318)에 반사되고 마스크 (320)는 실질적으로 회절되지 않은 비회절광으로 구성되는 임의의 빛 (322)을 차단하는데 이용될 것이다. 실질적으로 회절광으로 구성된 나머지 빛 (324)은 다시 또 다른 거울 (326)에 반사되어 광다이오드 (328)에 의해 수집되고 마이크로프로세서 (나타나있지 않음)가 결과를 해석하고 표시장치 (330) 상에, 이 실시태양의 경우 일련의 빛인, 알맞는 결과를 제시한다.
한가지 실시태양으로, 마스크 (320)가 회절되지 않은 빛 (322)을 차단하기 위해 이용된다. 따라서, 마스크는 광도를 측정하는 광다이오드 내로 대부분의 회절된 빛이 들어가도록 한다. 또 다른 실시태양으로, 측정된 광도는 알고리즘을 도입한 마이크로프로세서로 보내진다. 알고리즘으로부터의 결과는 그 후 샘플이 양인지 음인지 (가령, 적색 라이트= 음, 청색 또는 녹색 라이트= 양) 사용자에게 나타내기 위해 간단한 방식으로 점등될 수 있는 한 세트의 라이트 같은 표시장치 (330)에 입력된다. 만일 빛이 전혀 회절되지 않으면, 모든 빛은 차단될 것이고 광다이오드 (328)는 아무 빛도 검출하지 못하며, 따라서 분석기는 샘플 중에 분석물이 부재함을 나타낼 것이다. 이렇듯, 시스템 내의 분석물 존재 여부는 광다이오드(328)에 의해 검출되는 빛의 양을 결정한다. 그러나, 먼지가 시스템에 들어가는 경우처럼 오류가 있으면 적은 양의 회절이 발생할 수 있기 때문에, 광다이오드 (328)는 분석물이 샘플 (312) 내에 부재하더라도 어떤 빛을 검출할 것이다. 따라서 분석기를 이용할 때, 광다이오드 및 마이크로프로세서가 샘플 중의 분석물의 존재 또는 결핍을 나타내는지 결정하는 경우 회절도를 고려할 수 있다.
임의의 실시태양으로, 회절 샘플을 분석하는 방법 역시 마스크를 이용한다. 그러나 광도에 대해 두번의 측정이 행해진다. 처음 측정은 마스크를 통과하는 회절광에 대한 것이다. 그 후 마스크는 회절광이 차단되도록 회전되는데, 이는 확산된 빛 (존재한다면)만 마스크를 통과하여 측정되도록 한다. 두 측정값의 비가 그 후 샘플이 양 ("예", 분석물 존재) 또는 음 ("아니오", 분석물 부재)인지를 결정하는데 이용된다. 이런 방식으로, 이 방법은 빛을 확산 또는 산란시키지만 회절시키지 않는 샘플로 정의되는 "흐린 (messy)" 샘플이 양의 판독값을 초래하지 않도록, 확산된 빛이 고려되게 한다.
사용될 수 있는 알고리즘의 유형은 매우 많고, 특히, 검출되는 분석물, 사용되는 샘플, 분석기의 구성요소, 원하는 감도 정도, 분석기가 사용되는 시스템 등을 포함하는 (그러나 이에 한정되지는 않음) 하나 이상의 요소에 따라 변할 수 있다. 본 발명의 한가지 실시태양으로, 시스템에 대한 바람직한 알고리즘은 더 높은 회절 차수만 회절 샘플로서 고려되도록 사용자가 데이터 (여러 회절 차수에서 회절되는 광도 데이터)를 조작할 수 있게 한다. 이는 시스템의 정확도를 증가시킬 수 있다.
알고리즘은 1) 광도를 측정하는 방법, 2) 판독값 "양" 또는 "예", 또는 판독값 "음" 또는 "아니오"를 작동하는데 이용되는 계산의 두가지 기본 구성요소를 갖는다. 이 알고리즘은 특히 부정확한 양의 값을 제거함으로써 정확도를 증가시키는 방법을 제공하기 때문에, 본 발명의 바람직한 구성요소 중 하나이다.
예시적인 알고리즘은
(2 차수 이상의 회절광의 강도) / (들어오는 빛의 강도)
일 수 있다.
한 경우에, 들어오는 빛은 샘플을 통과하기 전에 측정될 수 있다. 바람직한 실시태양으로, 들어오는 빛을, 샘플을 투과하고 이 강도 판독에 대한 회절된 선 및 0 차 비임을 수집한 후 측정하였다. 알고리즘은 이 비에 대한 차단 (cut off)값을 설정하여 이 값보다 크게 측정되는 샘플은 "양"으로, 이 값보다 작게 측정되는 샘플은 "음"이 되게 할 수 있다. 차단값의 한가지 예는 약 0.3이다. 역시, 차단값은 검출되는 분석물, 사용되는 회절계 감지 장치의 유형, 시험되는 샘플, 생성되는 회절상, 회절상에서의 특징부 크기, 그 패턴에서의 회절상 및/또는 특징부 크기 및/또는 형태, 사용되는 분석기의 유형, 원하는 감도의 수준, 및/또는 장치가 사용되는 전반적인 시스템에 따라 다를 수 있다.
다른 알고리즘이 사용될 수 있고, 사용될 수 있는 일부 예가 아래 실시예에 제시되어 있다.
본 발명은 또한 샘플 내의 분석물 존재를 측정하는 시스템 및 방법을 포함한다. 이들 시스템 및 방법에서, 회절계 감지 장치가 분석기와 연계하여 사용된다. 시험될 샘플은 회절계 감지 장치 상에 위치된다. 사용되는 회절계 감지 장치의 유형에 따라, 분석물이 존재한다면 회절계 감지 장치에 결합하는 시간이 경과하도록, 샘플을 수분 동안 방치할 필요가 있을 것이다. 또는 회절계 감지 장치 및 샘플은 즉시 관찰될 수 있을 것이다.
그러면 빛은 회절계 감지 장치를 직접 통과하여 투과되거나 또는 반사된다. 만일 검출할 분석물이 샘플 내에 존재하면 분석물이 빛을 회절시킨다. 분석물이 존재하지 않으면 빛은 회절되지 않는다. 그러나, 회절계 감지 장치는 또한 분석물이 존재하면 빛이 회절하지 않고, 분석물이 부재하면 회절하도록 만들어지고 배치될 수 있으리라 예상된다. 또한, 회절계 감지 장치는 분석물이 부재하면 빛이 제 1 양만큼 회절되고 분석물이 존재하면 빛이 제 2 양만큼 회절되어, 분석기가 그 차이를 측정하여 분석물이 존재하는지를 결정할 수 있게 설계될 수 있다.
빛이 샘플을 통해 투과 또는 반사되고 회절된 후에, 회절광은 광다이오드 같은 적절한 검출기을 이용해 측정된다. 검출기는 회절광의 강도를 측정한다. 검출기는 샘플이 기계 내에 위치되기 전이나 샘플이 제거된 후에 입사광의 강도를 임의로 측정할 수 있다. 별법으로, 회절광과 동시에 입사광의 강도를 측정하기 위해 제 2 검출기 및 비임 분할기 배치가 이용될 수 있다. 그 후 마이크로프로세서와 같은 분석물 존재 여부를 결정하는 수단이 샘플이 양 또는 음인지 결정하기 위해 이용된다. 마이크로프로세서가 사용되면 알고리즘을 포함하는 코드 또는 소프트웨어 프로그램이 바람직하게는 광다이오드로부터의 입력을 분석하기 위해 이용된다. 알고리즘을 실행하기 위해, 소프트웨어 요소가 필요한 계산을 수행하고 최종 결과를 확인하기 위해 설치될 수 있다. 이 결과는 그 후 LCD 표시장치 또는 일련의 라이트와 같이 샘플 내에 분석물이 존재하는지를 사용자에게 알려주는 수단을 이용해 사용자에게 제시된다.
본 발명에서 소프트웨어 요소가 이용된다면, 이것은 바람직하게는, 광다이오드에 의해 측정된 빛의 양을 해석하고 샘플 내에 분석물이 존재하는지를 나타내는 출력을 발생시키는, 컴퓨터가 처리가능한 지시를 제공한다. 마이크로프로세서는 소프트웨어 요소의 컴퓨터-처리가능 지시를 수행한다.
이 시스템은 또한 입력 인터페이스 및 출력 인터페이스를 제공한다. 입력 인터페이스를 이용하여 마이크로프로세서는 광다이오드로부터의 빛의 양에 관한 데이터를 얻을 수 있다. 출력 인터페이스의 이용은, 사용자에게 결과를 제시하기 위해 소프트웨어 요소에 의해 제어되는 마이크로프로세서가 샘플 내에 분석물이 존재하는지를 사용자에게 알려주는 수단과 통신할 수 있게 한다.
당업자는 소프트웨어 요소가 또한 분석기와 통신하고 연계되어 작동되는 데스크톱, 랩톱 또는 포켓용 컴퓨터 시스템과 같은 별개 시스템에 의해 처리될 수도 있음을 이해할 것이다.
회절계 감지 장치는 이전에 논해진 인자들에 따라 여러가지 다른 특징을 포함할 수 있다.
일반적으로, 회절계 감지 장치는 기재를 사용할 것이다. 기재는 유리 및 플라스틱을 포함하나 이에 한정되지는 않는, 실질적으로 광투과성인 임의의 물질을 포함할 것이다. 그러나, 바람직한 기재는 고분자 필름이다. 또한, 기재 상에서의 결합이 잘되도록 이 기재는 바람직하게는 필름 상에 코팅된 금속 또는 금속 산화물의 얇은 필름을 갖는다. 그러나, 반사광이 이용되면 광투과성이 아닌 물질이 사용될 수 있다.
금속 코팅이 그 위에 증착될 수 있는 임의의 필름이 본 발명에 적합하다. 이들은 폴리에틸렌-테레프탈레이트 (마이럴 (MYLAR) (등록상표)), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-메틸 아크릴레이트 공중합체, 셀로판, 셀룰로스 중합체 (에틸 셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로스 프로피오네이트, 셀룰로스 트리아세테이트 등), 폴리에틸렌, 폴리에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 이오노머 (에틸렌 중합체), 폴리에틸렌-나일론 공중합체, 폴리프로필렌, 메틸 펜텐 중합체, 폴리비닐 플루오라이드, 및 방향족 폴리술폰과 같은 중합체를 포함하나 이에 한정되지는 않는다. 바람직하게는, 플라스틱 필름은 80%보다 큰 광투과성을 갖는다. 다른 적절한 플라스틱 및 공급업체를 예를 들어 문헌[Modern Plastics Encyclopedia (McGraw-Hill Publishing Co., New York 1923-1996)]에서 발견할 수 있다.
본 발명의 한가지 실시태양으로, 금속 코팅을 그 위에 갖는 필름은 약 5% 내지 95%의 광투과성을 갖는다. 본 발명에 사용되는 금속 코팅된 필름에 대한 더 바람직한 광투과성은 약 20% 내지 80%이다. 본 발명의 바람직한 실시태양으로, 필름은 약 80% 이상의 광투과성을 갖고 금속 코팅의 두께는 약 20%보다 큰 광투과성을 유지할 정도이어서, 반사 또는 투과된 빛에 의해 회절상이 생성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시태양에서, 금속 두께는 약 1 nm 내지 2000 nm일 수 있다.
필름 상의 증착을 위해 사용될 수 있는 금속은 금, 은, 알루미늄, 크롬, 구리, 철, 지르코늄, 백금 및 니켈 외에 이들 금속의 산화물을 포함한다.
기재 외에, 회절계 감지 장치는 또한 관심 대상인 분석물 또는 분석물들에 특이적인, 기재 위의 수용체 물질을 포함한다. 이 수용체 물질은 일반적으로 분석물이 수용체 물질에 결합할 경우 특정 회절상이 형성되도록 기재 상에 일정 패턴으로 배치된다.
한가지 가능한 실시태양으로, 수용체 물질은 기재 상에 놓인 부착층에 부착된다. 일부 경우에서는 수용체 물질이 부착층에 수동적으로 접착될 수 있다. 원한다면 부착층에 의해 시험 표면 상에 도입된 유리 관능기는 수용체 물질이 시험 표면에 공유적으로 부착되게 이용될 수 있다. 수용체 물질의 부착에 유용한 화학은 당업자에게 잘 알려져 있다.
또 다른 실시태양으로, 패턴화된 항체-결합 단백질이 부착층으로 이용된다. 결합된 항체를 갖는 패턴화된 항체-결합 단백질층은 그 위에 분석물의 패턴화된 배치 또는 결합을 유도한다.
본 발명의 한가지 실시태양으로, 부착층은 자기-조립 단일층이다. 무기 또는 금속 표면 상의 유기 화합물의 자기-조립된 단일층은 본 발명의 한가지 실시태양의 일측면이다. 상이한 유기 구성성분 및 지지체를 기재로 하는 여러가지 많은 자기-조립 단일층의 시스템이 있지만, 바람직한 시스템은 금 필름 상의 알칸티올레이트, HS(CH2)nR의 시스템이다. 특히, 1 내지 2000 nm 두께의 금 필름이 티타늄-하도처리 Si/SiO2웨이퍼 또는 유리 시트 상에 부가된다. 티타늄은 금과 지지체 사이의 접착 촉진제로 작용한다. 알칸티올은 금 필름이 담구어진 용액으로부터 금 표면에 화학흡착되고, 수소가 이탈한 흡착된 알칸티올레이트를 형성한다. 흡착은 또한 증기로부터 일어날 수 있다. 광범위한 관능기 (R)가 단일층의 표면 또는 내부에 혼입될 수 있다.
자기-조립 단일층은 따라서 습윤성 및 화학 부식제에 의한 부식 방지와 같은 광범위한 물질 특성을 제공하도록 맞추어질 수 있다. 추가로, 관능기는 수용체 물질이 자기-조립 단일층에 공유적으로 부착할 수 있게 반응성일 수 있다.
또 다른 실시태양으로, 수용체 물질은 기재에 직접 도포될 수 있다. 이 원칙의 한가지 특별한 실시태양으로, 수용체 물질은 항체이다. 수용체 물질은 관심 대상인 분석물 또는 분석물들을 특이적으로 결합시키는 능력이 특징이다. 수용체 물질로 이용될 수 있는 여러가지 물질은 오직 (임의의 선정된 샘플에 대해) 2 차 상대와 선택적으로 결합될 물질의 유형에 의해서만 제한된다. 수용체 물질의 전체 분류 내에 포함될 수 있는 물질의 하위 분류는 독소, 항체, 항원, 호르몬 수용체, 기생충, 세포, 합텐, 대사 산물, 알레르겐, 핵산, 핵 형성 물질, 자기항체, 세포벽, 효소, 조직 단백질, 효소 기질, 조효소, 뉴런 전달물질, 바이러스, 바이러스 입자, 미생물, 단백질, 다당류, 킬레이트 화합물, 약물 및 기타 다른 특이적 결합쌍의 임의의 다른 구성요소를 포함한다. 이 목록은 단지 박막 분석 시스템을 생산하기 위한 수용체 물질로서 이용될 수 있는 여러가지 다른 물질들의 일부만을 포함한다. 선택된 관심 대상 분석물이 무엇이든 간에, 수용체 물질은 관심 대상 분석물과 특이적으로 결합하도록 설계된다.
그렇게 함으로써 생기는 패턴화된 수용체가 있는 회절계 감지 장치는 분석물의 크기에 따라 두가지 방식 중 하나로 이용될 수 있다. 미생물과 같이 그 자체로 회절을 일으킬 수 있는 분석물에 대해, 처음에 회절계 감지 장치를 선정된 분석물을 함유하는 매질에 노출시킨 다음, 적당한 인큐베이션 기간 후에 레이져와 같은 빛을 필름을 통해 투과시키거나 필름에 반사시킴으로써 시스템을 이용한다. 만일 분석물이 매질 내에 존재하여 수용체층에 결합하면, 빛은 눈에 보이는 상을 만들어 내는 방식으로 회절된다.
임의로, 단백질과 같은 매우 작은 분석물에 대해 시스템은 목표 분석물에 결합할 수 있는 "회절 강화 요소"를 이용할 수 있고, 높이 및/또는 굴절률의 실절적인 변화를 가져올 수 있으며, 이에 의해 바이오센서의 회절 효율을 증가시켜 더 작은 분석물의 검출이 가능하게 한다. 사용 시, 목표 분석물은 회절계 감지 장치에 부착되는 회절 향상 요소나 또는, 수용체가 위에 프린팅되고, 그 후 회절 향상 요소가 분석물에 결합되는 고분자 필름의 선택 구역에 직접 부착된다. 그러면 투과 및/또는 반사된 빛의 회절이 분석물 및/또는 회절 강화 요소의 물리적 치수 및 제한된, 정확한 배치를 통해 발생한다. 눈 또는 임의적으로, 감지 장치를 이용해 쉽게 볼 수 있는 회절상이 생성된다.
이 센서의 사용에 대한 또 다른 선택 사항은 항체인 분석물의 검출을 수반한다. 감지 장치는 패턴화된 항체-결합 단백질만 포함할 수 있고, 그 후 검출될 항체에 특이적인 항체를 갖는 회절 강화 입자를 갖는 매질에 노출될 것이다. 입자 상의 항체는 바람직하게는, 항체가 패턴화된 항체-결합 단백질에 비특이적으로 결합하지 않고, 대신 분석물 항체도 결합된 경우에만 결합하도록 선택된다. 이런 방식으로, 회절 강화 요소는 분석물 항체가 존재하면 높이 및/또는 굴절률에 상당한 변화를 가져올 것이고, 이에 의해 회절상이 형성되게 한다.
본 발명에서 사용될 수 있는 회절 강화 요소 입자는 유리, 셀룰로스, 합성 고분자 또는 플라스틱, 라텍스, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 금속 입자 (예를 들어, 금 마이크로입자, 금 나노입자, 은 침전제 또는 은 마이크로입자), 박테리아 또는 진균 세포 등을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 이 입자들은 바람직하게는 실질적으로 구형이지만, 입자의 구조적, 공간적 배치가 본 발명에 결정적인 것은 아니다. 예를 들어, 입자는 길쭉한 형태, 타원체, 입방체 등일 수 있다. 입자의 크기는 지름이 약 0.1 ㎛ 내지 약 100.0 ㎛ 범위이고, 바람직하게는 약 0.3 ㎛ 내지 약 1 ㎛이다. 요소 입자의 조성은 본 발명에 결정적인 것은 아니다. 바람직하게는, 매질 및 강화 요소 간의 굴절률 차이는 0.1을 넘는다.
회절계 감지 장치는 또한 미결합된 표지 마이크로입자 뿐만 아니라 샘플로부터의 임의의 잔여 액체를 제거하는데 사용되는 흡상제의 사용을 포함할 수 있다. 흡상제는 임의의 추가적 세척을 필요로 하지 않는다. 또한, 일단 샘플 및 과량의 입자가 흡상되면, 흡상 물질의 제거 없이 사용자가 구멍으로 즉시 회절상을 확인할 수 있도록 흡상제의 중앙에 작은 구멍을 낼 수 있다. 흡상제의 예는 니트로셀룰로스 막, 셀룰로스 아세테이트 막, PVDF 막, 폴리프로필렌 및 유리 마이크로섬유 구조를 포함한다.
게다가, 흡상 막의 기공 크기는 흡상 속도 및 흡상력을 제어하기 위해 달라질 수 있다. 이것은 진단 장치의 정확도에 영향을 주고, 한 단계 장치를 만드는데도 이용될 수 있다. 이것을 달성하기 위해 한 단계 장치는 후에 기질 표면 상에서 사전 건조된 표지된 입자를 갖는, 금/마이럴 (등록상표) 같은 기질 상에 접촉 프린팅된 포획 항체를 포함한다. 또한, 구멍 결절부가 있는 저속 흡상막이 그것을 종결하기 위해 장치의 상부에 위치된다. 사용자는 시험할 샘플을 간단히 첨가하고, 그 후 일단 흡상이 일어나면 회절상을 관찰한다. 작은 기공 크기 및/또는 소수성 물질 또는 코팅의 사용은 항체-항원 상호작용이 일어나는데 필요한, 적당한 인큐베이션이 가능할 정도로 충분히 오래 흡상을 지연시킬 수 있다. 별법으로, 흡상제 원의 둘레 주위에 침식가능 시약을 이용함으로써 흡상을 지연시킬 수 있다. 이 시약은 특정 시간 후에 흡상이 되도록 결국 용해하거나 유도화될 것이다.
수용체 물질을 기재에 도포하기 위해 넓은 범위의 기술이 이용될 수 있다. 개개의 배열 또는 패턴 (스프레잉, 잉크 젯 또는 기타 인쇄 방법)으로 용액을 도포하거나 접촉 프린팅함으로써 시험 표면이 수용체 물질로 코팅될 수 있다. 선택된 기법은 많은 수의 시험 표면을 코팅하는데 필요한 수용체 물질의 양을 최소화하고 도포하는 동안 수용체 물질의 안정성/관능성을 유지해야 한다. 이 기법은 또한 매우 일정하고 재현가능한 방식으로 기재에 수용체 물질을 도포하거나 부착해야 한다.
그러한 한가지 실시태양으로, 수용체 물질은 마이크로접촉 프린팅을 이용해 프린팅된다. 접촉에 의해 표면에 수용체 물질 "잉크"를 전달하기 위해 엘라스토머성 스탬프를 이용한다. 스탬프가 패턴화되면 패턴화된 수용체 물질층이 형성된다.스탬프는 원하는 패턴을 갖는 원판에 폴리디메틸실록산 (PDMS)을 주조함으로써 제조할 수 있다. 원판은 표준 평판인쇄 기법, 식각법을 이용해 제조하거나, 마이크로단위의 표면 특징을 갖는 기존의 물질로부터 만든다.
또 다른 실시태양으로, 수용체 물질은 잉크-젯 프린터을 이용해 일정한 패턴으로 금/마이럴 (등록상표) 기재와 같은 기재 상에 프린팅된다. 720 dpi의 해상도는 목표 분석물 및 표지된 마이크로입자에 의해 결합되자마자 회절상을 형성할 수 있는 배열을 제공한다. 그러나, 다른 해상도 역시 이용될 수 있다. 잉크-젯 프린터는 여전히 회절상을 나타낼 만큼 적당히 작은 특징 크기 (40-100 미크론 지름)를 제공한다.
본 발명을 이용해 검출되리라 예상되는 분석물은 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 류마티즘성 인자, 항체 (IgG, IgM, IgA 및 IgE 항체를 포함하나 이에 한정되지 않음), 암배아성 항원, 연쇄상구균 그룹 A 항원, 바이러스성 항원, 자가면역 장애와 관련된 항원, 알레르겐, 종양 항원, 연쇄상구균 그룹 B 항원, HIVⅠ 또는 HIVⅡ 항원, 또는 이들 및 다른 바이러스 대한 숙주 반응 (항체), RSV 또는 바이러스에 대한 숙주 반응 (항체)에 특이적인 항원, 항원, 효소, 호르몬, 다당류, 단백질, 지질, 탄수화물, 약물 또는 핵산, 살모넬라 종, 칸디다 종 (칸디다 알비칸스 및 칸디다 트로피칼리스를 포함하나 이에 한정되지 않음), 살모넬라 종, 수막염균 그룹 A, B, C, Y 및 W 서브 135, 폐렴 연쇄상구균, 대장균 K 1, 헤모필루스 인플루엔자 유형 B, 미생물로부터 유도된 항원, 남용되는 약물인 합텐, 치료 약물, 환경 제제, 간염에 특이적인 항원을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명은 아래 실시예에 의해 더 예시되고, 이는 여하튼 본 발명의 범위에 제한을 가하는 것으로 이해되어선 안된다. 반면, 본원의 명세서를 읽은 후에 본 발명의 취지에서 벗어남 없이 당업자가 떠올릴 수 있는 여러가지 다른 실시태양, 변경 및 이들의 등가물을 포함할 수 있음을 명확히 이해해야 한다.
실시예 1-3
실시예 1-3에서는 회절된 비임 강도의 직접적 측정 (들)을 통하여 예/아니오의 답변을 제시하기 위한 알고리즘 및 방법을 결정하였다.
실험 설비는 광원으로서의 레이져 비임, 회절계 감지 샘플, 마스크, 광다이오드 및 몇개의 렌즈를 포함하였다. 샘플이 회절에 필요한 조건 (가령, 분석물이 존재함)을 충족한 경우, 회절광 비임들의 차수들이 0°(회전되지 않은) 위치의 마스크를 투과하였고 광다이오드를 이용해 강도를 측정하였다. 그리고 나서 마스크를 회전시켜 마스크로 회절 비임들을 차단하였고, 그래서 이들은 광다이오드에 의해 기록되지 않게 하였다. 이런 식으로, 확산 또는 산란된 빛을 측정하였다. 마스크의 양쪽 위치에서의 광도를 측정하고 이들 값을 고려함으로써 확산된 빛 및 산란된 비임 부분을 배제할 수 있었다.
여러가지 알고리즘을 수백가지의 샘플을 사용하여 정확도에 대해 평가하였다. 1 차 (주된 비회절 비임 (0 차 비임)에 가장 근접함)에서 시작해서, 2 차 , 3 차 등으로 올려 회절 차수를 각각 측정하였다. 일부 대조군 샘플이 1 차 회절 차수를 나타내므로, 이는 2 차 이상의 차수의 회절광의 강도에 더 무게를 둠으로써고려하였다. 조사된 수백가지 샘플로부터 수집된 데이터에 기초해서, 마스크의 회전에 따른 강도의 특정 손실을 정확한 예/아니오의 결정을 위한 차단 수준에 대해 선택하였다. 양과 음의 결과 사이의 중립대를 지정하기 위해 인위적인 보정을 할 수 있었다. 일반식은 M이 회절광의 강도이고 R이 비회절광의 강도인 경우, M 대 R의 비를 포함하였다. 따라서, X= (M-R) 또는 X= (M-R)/M의 일반식이 사용될 수 있었고, 여기서 특정 한계 수준을 넘는 'X' 값은 양, 즉 빛을 회절시키는 분석물 함유 샘플을 가리킨다.
더 구체적 실시예에서 M은 마스크의 0°위치에서 2 차 이상의 회절광 강도의 세기를 나타내고, R은 비회절광의 강도였다. 회절광이 마스크에 의해 차단되고 확산된 빛만 회전된 마스크를 통해 측정되도록, 이 비회절광은 2 이상의 차수를 수집하는데 이용한 것과 동일한 마스크의 회전을 통해 측정할 수 있었다. 역시, 식은 X'=(M-R) 또는 X'= (M-R)/M일 수 있다. 또한, 마스크의 회전으로 인한 전체 광원의 강도 손실 (X)을 측정할 수 있었다.
30%의 강도 손실을 이용한 하나의 실시태양에서 하기 식을 이용하였다.
X > 30%- (M-R)1.6이면 결과는 "양",
X ≤ 30%- (M-R)1.6이면 결과는 "음"
또 다른 실시태양으로 하기의 식을 이용하였다.
((M-R) > 0.027-(M-R)1.6)이면 결과는 "양",
((M-R) < 0.027-(M-R)1.6)이면 결과는 "음"
다른 실시태양은 강도 판독값 평균의 표준 편차에 기초한 인자를 포함하는, 지속-개량 (constantly-refining) 알고리즘을 이용하였다.
한가지 실시예는
X ≤0.12이고 ((M-R) > 0.014-((-l)(0.12-X)1.7))이면 결과는 "양",
X > 0.12이고 ((M-R) > 0.014-X3)이면 결과는 "양"
(M-R)에 대한 상기 기준이 충족되지 않으면, 결과는 "음"이다.
실시예 4
도 3에 나타난 바와 같이, 광원으로서의 레이져 다이오드, 빛이 투과하도록 회절계 감지 샘플을 고정하는 수단, 1, 2, 3 및 4 차 회절 차수를 제외한 모든 빛을 차단하는 마스크, 광다이오드, 빛을 유도하는 렌즈 및/또는 거울, 메모리 용량을 갖는 마이크로프로세서, 결과를 나타내는 라이트 세트 및 LCD의 구성성분을 갖는 포켓용 분석기를 제조하였다. 이들 모든 구성성분을 소형의 포켓용 하우징에 수용하였다.
분석기를 켜자 마자, LCD가 "샘플을 삽입하시오" 그리고 "시험 버튼을 누르시오"와 같은 필수적 단계를 사용자에게 알려주었다. 회절 샘플을 샘플 홀더에 삽입하면, 회절광 강도가 광다이오드에 의해 수집되고, 마이크로프로세서가 결과를 "양성"으로 전환하였다.
마이크로프로세서를 다음 알고리즘에 의거해 프로그램하였다.
A= 채널 1 판독값 / 채널 2 판독값
상기 식에서, 채널 1은 2 차 이상의 회절광 강도를 측정하였고, 채널 2는 1 차 회절광의 강도를 측정하였다.
2.0의 차단값을 설정한 하나의 실시태양에서 하기 식을 이용하였다.
X > 2.0이면 결과는 "양",
X ≤2.0이면 결과는 "음"
하나의 샘플 세트에서, 2.0의 차단 값이 1 ㎍/mL IgE를 소량 주입한 샘플 (판독= "양") 및 0 ㎍/mL IgE를 갖는 대조군 (판독= "음")에 대한 정확한 결과를 제공한다는 것을 발견하였다. 양의 판독값은 LCD 상에 점등되는 적색 라이트와 "샘플 양성"의 메시지로 표시하였다. 음의 판독값은 LCD 상에 점등되는 녹색 라이트와 "샘플 음성"의 메시지로 표시하였다. 판독값은 샘플을 홀더에 위치시키고 약 5초 이내에 얻을 수 있었다.
물론, 반대 유형의 바이오센서로 구성한 경우, 분석기의 마이크로프로세서를 회절 샘플을 "음성"으로 기록하도록 프로그램할 수도 있었다.
본 발명의 분석기, 방법 및 시스템을 분석물을 검출하는 단독 시험으로 이용하거나, 또는 복합적인 시험 장치로 포맷될 수 있었다. 이것들을 기저귀 같은 흡수 제품에서 오염을 검출하거나 미생물에 의한 오염을 검출하기 위해 이용할 수 있었다.
본 발명에서, 회절계 감지 장치를 접착성 있게 지지된 스티커 또는 전사지에 붙여서 단단한 표면 또는 용기 벽에 위치시킬 수 있었다. 회절계 감지 장치를 음식 포장 또는 유리병과 같은 용기의 내면에 위치시킬 수 있었다. 그리고 나서 분석물의 존재를 결정하기 위해 회절계 감지 장치를 분석할 수 있다.
보는 바와 같이, 본 발명은 뷰어를 이용해 사용자가 더 쉽게 회절상을 관찰하게 하거나, 또는 샘플 내에 분석물이 존재하는지에 따라 생성된 회절상을 분석하고 양 또는 음의 판독값을 제시하여 시스템의 정확도를 증가시킴으로써, 분석물을 검출하는 개선된 시스템 및 방법을 제시한다.

Claims (33)

  1. 회절계 감지 장치에 샘플을 도입하는 단계,
    회절상이 생기도록 회절계 감지 장치를 통해 광원을 투과시키거나 또는 광원을 반사시키는 단계, 및
    광원을 투과시키거나 반사하고, 회절상으로부터 광도를 측정하며, 샘플 내에 분석물이 존재하는지 여부를 결정하도록 구성된 분석기로 회절상을 관찰하는 단계
    를 포함하는, 샘플 내의 분석물을 검출하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 회절계 감지 장치가
    고분자 필름 및,
    분석물에 특이적으로 결합하는 수용체 물질을 위에 갖는, 고분자 필름 상에 프린팅된 패턴화 수용체층
    을 포함하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 수용체 물질이 항원, 항체, 뉴클레오티드, 킬레이트 화합물, 효소, 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 금속, 호르몬 및 상기 물질에 대한 수용체로부터 선택되는 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 분석물에 특이적인 회절 강화 요소가 사용되는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 분석기가
    광원,
    광검출기,
    마이크로프로세서,
    표시장치 시스템, 및
    광원, 광검출기, 마이크로프로세서 및 표시장치 시스템을 보유하는 하우징
    을 포함하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 광원이 가시 스팩트럼 내에 있는 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 광원이 LED광, 레이져광, 레이져 다이오드, 광섬유의 이용, 작은 구멍을 통한 자연광, 또는 필라멘트계 또는 비필라멘트계 전구로부터 선택되는 방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 광원이 반사광을 포함하는 방법.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 마이크로프로세서가 광다이오드로부터의 측정에 기초하여 샘플 내에 분석물이 존재하는지 여부를 결정하는 알고리즘을 작동시키는 소프트웨어 요소를 추가로 포함하는 방법.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 표시장치 시스템이 액정 표시장치 (LCD), 가청 톤 발생기, 조명 램프, LED, 결과를 출력하는 프린터, 감광 물질, 또는 결과를 표시하는 하나 이상의 라이트로부터 선택되는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 하나 이상의 라이트가 두개 이상의 라이트를 포함하는 방법.
  12. 제 5항에 있어서, 상기 샘플을 적소에 고정하기 위한 홀더를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 홀더가 트레이, 클램프, 슬롯 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 방법.
  14. 제 5항에 있어서, 거울, 렌즈, 도파관, 광섬유 또는 이들의 조합으로부터 선택된 빛을 유도하거나 또는 강화시키는 수단을 추가로 포함하는 방법.
  15. 제 5항에 있어서, 회절상에 특이적이고 특정 빛을 차단하기 위해 사용되는 마스크를 추가로 포함하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 마스크가 주로 회절광만 통과하도록 만들어지고 배치되는 방법.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 마스크가 마스크를 회전시키는 수단을 또한 포함하는 방법.
  18. 제 15항에 있어서, 상기 마스크의 회전이 주로 비회절광이 통과하도록 하고 회절광이 차단되도록 마스크를 배치하는 방법.
  19. 제 15항에 있어서, 상기 마스크가, 제 1 위치에서는 주로 회절광이 마스크를 통과할 수 있고 제 2 위치에서는 주로 비회절광이 마스크를 통과할 수 있으며, 회절광 및 비회절광 강도 사이의 비 또는 차가 분석물의 존재 여부를 나타내는, 2 이상의 위치를 갖는 방법.
  20. 제 19항에 있어서, 비회절광보다 많은 양의 회절광이 분석물의 존재를 나타내는 방법.
  21. 제 19항에 있어서, 회절광보다 많은 양의 비회절광이 분석물의 존재를 나타내는 방법.
  22. 회절계 감지 장치에 샘플을 도입하는 단계,
    회절상이 생기도록 회절계 감지 장치를 통해 광원을 투과시키거나 또는 광원을 반사하는 단계, 및
    광원을 투과시키거나 반사하고 샘플이 빛을 회절시키는지 여부를 결정하도록 구성된 뷰어로 회절상을 관찰하는 단계
    를 포함하는, 샘플 내의 분석물을 검출하는 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 회절계 감지 장치가
    고분자 필름 및,
    분석물에 특이적으로 결합하는 수용체 물질을 위에 갖는, 고분자 필름 상에 프린팅된 패턴화 수용체층
    을 포함하는 방법.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 수용체 물질이 항원, 항체, 뉴클레오티드, 킬레이트 화합물, 효소, 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 금속, 호르몬 및 상기 물질에 대한 수용체로부터 선택되는 방법.
  25. 제 23항에 있어서, 상기 분석물에 특이적인 회절 강화 요소가 사용되는 방법.
  26. 제 22항에 있어서, 상기 광원이 가시 스팩트럼 내에 있는 방법.
  27. 제 22항에 있어서, 상기 광원이 LED광, 레이져광, 레이져 다이오드, 광섬유의 이용, 작은 구멍을 통한 자연광, 또는 필라멘트계 또는 비필라멘트계 전구로부터 선택되는 방법.
  28. 제 22항에 있어서, 상기 광원이 반사광을 포함하는 방법.
  29. 제 22항에 있어서, 상기 샘플을 적소에 고정하기 위한 홀더를 추가로 포함하는 방법.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 홀더가 트레이, 클램프, 슬롯 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 방법.
  31. 제 22항에 있어서, 거울, 렌즈, 도파관, 광섬유 또는 이들의 조합으로부터 선택된 빛을 유도하거나 또는 강화시키는 수단을 추가로 포함하는 방법.
  32. 제 22항에 있어서, 회절상에 특이적이고 특정 빛을 차단하기 위해 사용되는마스크를 추가로 포함하는 방법.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 마스크가 주로 회절광만 통과하도록 만들어지고 배치되는 방법.
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