KR20060022413A - 다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치 및 이를 채용한다채널 시료 분석기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 한 개의 광검출 소자를 사용하여 다채널 시료를 고속으로 검출하면서 여러 가지 파장에 대해 측정이 가능한 광검출장치 및 이를 채용한 다채널 시료 분석기를 개시한다. 본 발명에 따른 광검출장치는, 광검출기; 적어도 두 개의 컬러 필터가 디스크의 형태로 서로 결합된 필터 휠; 다수의 광을 상기 필터 휠에 입사시키기 위한 다수의 광 채널; 및 상기 필터 휠을 통과한 다수의 광을 각각 상기 광검출기로 순차적으로 반사시키기 위한 다수의 미러가 장착된 미러부;를 포함하며, 상기 미러부는 상기 필터 휠과 함께 회전하는 것을 특징으로 한다.
다채널 다중 컬러 측정, 광검출장치, 다채널 시료 분석기, 필터 휠, CCD, 형광분석 장치, DNA 염기 서열

Description

다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치 및 이를 채용한 다채널 시료 분석기{Optical detecting apparatus for multi-channel mult-color measuring and analyzer employing the same}
도 1은 일반적인 형광분석 장치의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 필터 휠을 사용하는 종래의 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 광검출장치를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광검출장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 광검출장치를 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 광검출장치를 개략적으도 도시하는 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 광검출장치를 채용한 다채널 시료 분석기를 예시적으로 도시한다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
10.....광검출장치 12.....필터 휠
15.....스핀들 모터 17.....광채널
18.....광검출기 20.....미러부
41.....광원부 60.....광전송부
본 발명은 다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치 및 이를 채용한 다채널 시료 분석기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 한 개의 광검출 소자를 사용하여 다채널 시료를 고속으로 검출하면서 여러 가지 파장에 대해 측정이 가능한 광검출장치 및 이를 채용한 다채널 시료 분석기에 관한 것이다.
시료에 특정 파장의 빛을 조사한 후, 시료로부터 방출되는 빛의 스펙트럼을 검출하여 시료의 성분 등을 분석하는 방법은 잘 알려져 있다. 예컨대, DNA의 각각의 염기를 반응 파장이 서로 다른 형광 염료로 염색한 후, 상기 형광 물질들에서 방출되는 파장들의 세기를 분석함으로써 DNA의 염기 서열을 결정할 수 있다.
도 1은 일반적인 형광분석 장치의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 형광분석 장치(100)는 크게 시료(130)에 광을 조사하기 위한 광학부(110)와 시료(130)에서 방출된 광을 검출하기 위한 검출부(120)로 나뉠 수 있다. 광학부(110)는 통상 광원(112) 다이크로익 미러(dichroic mirror)(114), 대물렌즈(115) 및 시료 홀더(117)로 구성된다. 또한, 검출부(120)는, 예컨대, 광증배관(photo multiplier tube; PMT)과와 같은 광검출기(115) 및 특정 파장의 광만을 통과시키는 필터(121) 등으로 구성된다. 광원(112)으로는 할로겐 램프(halogen lamp), LED 또는 레이저 등을 다양하게 사용할 수 있다. 광원(112)에서 방출된 광은 다이크로익 미러(114)에 의해 반사되어 시료 홀더(117) 위의 시료 (130)에 입사한다. 시료(130)에 의해 방출된 광은 다이크로익 미러(114)를 통과하여 검출부(120)로 입사한다. 검출부(120)로 입사한 광은 필터(121)를 통과하여 특정 파장만을 갖게 되고, 광검출기(125)는 상기 특정 파장의 광의 세기를 검출한다. 이때, 상기 필터(121)나 광원(110)의 파장 특성을 변화시키면서, 시료로부터 방출되는 파장들의 세기를 분석하면, 시료의 성분을 자세히 알 수 있다.
최근에는, 시료 분석의 효율성을 높이고 고속으로 시료를 측정하기 위하여, 다채널 시료 분석 장치가 개발되고 있다. 여러 개의 시료를 한꺼번에 분석할 수 있는 다채널 시료 분석 장치는 크게 두 종류가 있는데, 하나는 여러 개의 광검출기를 이용하여 다수의 시료를 동시에 측정하는 장치이고, 다른 하나는 하나의 광검출기만을 이용하여 순차적으로 다수의 시료를 측정하는 장치이다.
여러 개의 광검출기를 이용하여 다수의 시료를 동시에 측정하는 장치에는, 시료 수만큼의 개별적인 광검출기를 사용하여 하나의 시료로부터 방출된 광을 하나의 광검출기가 측정하는 장치(Cepheid Smart Cycler®)와, 대면적의 광을 여러 시료에 한번에 조사한 후 시료로부터 방출된 광을 하나의 대면적 CCD로 측정하는 장치(ABI Proism7000®, BioRad iCycler®)가 있다. 그런데, 시료 수만큼의 개별적인 광검출기를 사용하는 경우, 각각의 광검출기 앞에는 분광이 필요한 파장대역만큼 필터가 위치하며, 이에 대응하여 검출기도 다채널측정이 가능하도록 구성해야 하므로 샘플수에 비해 너무 많은 광검출기가 소모되는 단점이 있다. CCD를 이용하는 경우에는 하나의 필터 휠 만을 사용하여도 되지만, 형광 분석에서 요구되는 정밀도를 가지는 대면적 CCD가 대단히 고가의 부품이기 때문에, 역시 다채널 시료 분석 장치의 제조 비용이 상승하며 소형분석장치에는 적합하지 않다. 이때, 여러 가지 파장을 이용하여 다채널 분석을 하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, CCD 앞에 회전하는 필터 휠(filter wheel)을 배치하는 것이 보통이다. 그러나 CCD의 측정 해상도와 관련한 Frame Rate(초당 CCD가 읽어내는 화면의 수)제한 때문에 필터 휠의 속도를 증가시키는 것에도 일정한 한계가 있어서 여러 개의 파장을 고속으로 측정하는 것에는 여전히 제한이 있다.
또한, 하나의 광검출기만을 이용하여 순차적으로 여러 시료를 측정하는 장치는, 통상 시료 홀더 위에 다수의 시료를 올려놓고 상기 시료 위를 스캐닝 하면서 시료를 측정한다. 그런데, 마찬가지로 한 개의 시료에 대해 여러 파장을 분광 측정하기 위해서는 필터 휠 또한 회전해야 하므로, 실제 측정시간은 시료에 대한 위치 스캐닝 시간과 필터 휠 회전 시간이 곱해진 것이므로 측정소요시간이 많은 단점이 있다.
따라서, 하나의 광검출기 및 필터 휠만을 사용하여 다수의 시료를 고속으로 여러 가지 파장에 대해 측정하는 것이 가능한 새로운 검출부가 요구된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은, 한 개의 광검출 소자를 사용하여 다채널 시료를 고속으로 여러 가지 파장에 대해 측정이 가능한 광검출장치 및 이를 채용한 채용한 다채널 시료 분석기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 소형화가 가능하며 제조 비용이 저렴한 다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치 및 이를 채용한 다채널 시료 분석기를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 유형에 따른 광검출장치는, 광검출기; 적어도 두 개의 컬러 필터가 디스크의 형태로 서로 결합된 필터 휠; 다수의 광을 상기 필터 휠에 입사시키기 위한 다수의 광 채널; 및 상기 필터 휠을 통과한 다수의 광을 각각 상기 광검출기로 순차적으로 반사시키기 위한 다수의 미러가 장착된 미러부;를 포함하며, 상기 미러부는 상기 필터 휠과 함께 회전하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 다수의 광채널은 상기 필터 휠의 회전 중심과 광검출기를 잇는 선상에서 필터 휠의 직경 방향을 따라 상기 필터 휠의 상방에 각각 일렬로 배치되어 있으며, 상기 광채널의 높이는 상기 광검출기로부터 멀어질수록 낮아지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 미러부에 장착된 다수의 미러들은, 상기 광채널에서 출사된 광을 상기 광검출기로 반사시키기 위하여 상기 다수의 광채널들 중 어느 하나와 각각 대응하며, 각각 대응하는 광채널과 동일한 반경 위치에 배치된다. 그리고, 상기 미러부에 장착된 다수의 미러들은, 미러부 상의 방위각 위치가 서로 다르도록 배치됨으로써, 미러부의 회전시 상기 다수의 광채널에서 출사된 광을 하나씩 순차적으로 광검출기를 향해 반사시키는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 유형에 따르면, 다수의 시료에 각각 광을 조사하기 위 한 광원부, 다수의 시료에서 방출된 광을 검출하기 위한 광검출부, 및 상기 다수의 시료에서 방출된 광을 수광하여 상기 광검출부로 전달하기 위한 광전송부를 포함하는 다채널 시료 분석기에 있어서, 상기 광검출부는, 광검출기; 적어도 두 개의 컬러 필터가 디스크의 형태로 서로 결합된 필터 휠; 다수의 광을 상기 필터 휠에 입사시키기 위한 다수의 광 채널; 및 상기 필터 휠을 통과한 다수의 광을 각각 상기 광검출기로 순차적으로 반사시키기 위한 다수의 미러가 장착된 미러부;를 포함하며, 상기 미러부는 상기 필터 휠과 함께 회전하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광전송부는, 시료에서 방출된 광을 수광하는 수광부 및 수광부에서 수광된 광을 상기 광검출부로 전달하기 위한 광섬유를 포함한다.
또한, 상기 다채널 시료 분석기는, 상기 광원부에서 방출된 광을 시료로 진행시키고 시료에서 방출된 광을 상기 광전송부로 진행시키는 다이크로익 미러; 상기 다수의 시료를 고정하기 위한 시료 홀더; 및 상기 필터 휠 및 미러부를 회전시키기 위한 구동장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치 및 이를 채용한 다채널 시료 분석기의 구성 및 동작에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 광검출장치를 개략적으로 도시하는 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광검출장치(10)는, 예컨대, 광증배관(photo multiplier tube; PMT)과와 같은 광검출기(18), 다수의 컬러 필터(12a~12d)가 디스크의 형태로 서로 결합된 필터 휠(12), 다수의 광을 상기 필터 휠(12)에 입사시키 기 위한 다수의 광 채널(17,19), 및 다수의 광 채널(17,19)에서 출사된 광을 각각 상기 광검출기(18)로 순차적으로 반사시키기 위한 다수의 미러(21~25)가 장착된 미러부(20)를 포함한다. 그리고, 본 발명에 따른 광검출장치(10)는, 상기 필터 휠(12)과 미러부(20)를 동일한 속도로 함께 회전시키기 위한, 예컨대, 스핀들 모터(15)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 광채널(17a~17d)은 시료로부터 방출된 광을 필터 휠(12)에 입사시키기 위한 것이고, 광채널(19)은 필터 휠(12)의 1회전을 알리기 위한 마크(mark) 광을 입사시키기 위한 것이다. 따라서, 광채널(19)은, 예컨대, 별도의 레이저 다이오드(laser diode) 일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 필터 휠(12)의 상부에 배치된 상기 다수의 광채널(17,19)은, 필터 휠(12)의 회전 중심과 광검출기(18)를 잇는 선상에서 필터 휠(12)의 직경 방향을 따라 각각 일렬로 배치되어 있다. 한편, 도 3에는 필터 휠(12)이 4 개의 컬러 필터(12a~12d)로 구성된 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것으로 컬러 필터의 개수에는 제한이 없다.
도 4는 본 발명에 따른 광검출장치(10)를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 광검출기(18)는 필터 휠(12)과 미러부(20)의 외주면 근방에 위치하며, 미러부(20)에서 반사된 광을 검출한다. 미러부(20)에는 다수의 미러(21~25)가 상기 다수의 광 채널(17,19)과 각각 대향하도록 설치되어 있다. 따라서, 광채널(17a)에서 출사된 광은 미러(21)에 의해 반사되어 광검출기(18)로 진행한다. 또한, 광채널(17b)에서 출사된 광은 미러(22)에 의해 반사되어 광검출기(18)로 진행한다. 이러한 방식으로, 가장 안쪽의 광채널(19)에서 출사된 광은 가장 안쪽의 미러(25)에 의해 반사되어 광검출기(18)로 진행한다.
이때, 상기 다수의 광채널(17,19)에서 출사된 광들의 광경로 길이가 모두 같아질 수 있도록 하기 위해, 안쪽으로 갈수록 광채널(17,19)의 길이가 짧아진다. 도 5는 이를 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 광검출기(18)가 입사하는 광의 세기를 정확하게 측정하기 위해서는, 광검출기(18)의 검출면 전체에 고르게 광이 입사하는 것이 좋다. 이를 위해서, 각각의 광채널에 입사하는 광은 적절하게 포커싱 되어야 한다. 또한, 모든 광채널에서 출사하는 광이 광검출기(18)의 검출면에 동일하게 포커싱 되기 위해서는, 광검출기(18)와 광채널(17,19) 사이의 광경로 길이가 일정해야 한다. 따라서, 광검출기(18)에서 가장 가까운 미러(21)와 대향하는 광채널(17a)의 경우, 광채널(17,19)들 중 길이가 가장 길다. 즉, 광채널(17a)과 미러(21) 사이의 광경로 길이를 가장 길게 한다. 이러한 방식으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 광검출기(18)와 미러 사이의 거리가 멀어질수록, 미러와 대향하는 광채널의 길이를 짧게 한다. 그리고, 광채널(17)의 입사부에는 광을 수렴하기 위한 렌즈가 각각 설치될 수 있다.
한편, 미러부(20) 상의 다수의 미러(21~25)가 광채널(17,19)과 마찬가지로 필터 휠(12)의 직경 방향을 따라 일렬로 배치되어 있을 경우, 미러부(20) 안쪽에 있는 미러에서 반사된 광은 바깥쪽의 미러에 의해 차단되는 문제가 발생한다. 또한, 반투과성 재료를 사용하여 다수의 미러(21~25)들을 형성할 경우에도, 하나의 광검출기(18)에 다수의 광채널에서 출사된 광들이 동시에 한꺼번에 입사하기 때문에, 광검출기(18)가 정확한 측정을 할 수 없다. 도 6은 본 발명에 따른 광검출장치(10)에서, 상술한 문제를 방지하기 위한 다수의 미러(21~25)들의 배치를 나타내는 평면도이다. 도 6에서, "X"로 표시한 것은 미러부(20) 상의 다수의 미러의 위치를 나타낸다. 또한, "○"로 표시한 것은 광채널(17,19)의 위치를 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 미러부(20) 상의 다수의 미러(21~25)들은, 방위각 방향으로 일정한 간격으로 서로 떨어져서 배치되어 있으며, 방위각 방향을 따라 가면서 점차적으로 미러부(20)의 안쪽으로 설치된다. 즉, 상기 다수의 미러(21~25)들은 각각 대응하는 광채널(17,19)과 같은 반경 위치에 있으면서, 미러부(20) 상의 방위각 위치가 서로 다르게 배치된다. 따라서, 미러부(20)가 회전하면, 각각의 미러(21~25)들은 대응하는 광채널(17,19)에서 출사된 광을 각각 광검출기(18)로 순차적으로 반사시키는 것이 가능하다.
이때, 시료로부터 방출된 광을 필터 휠(12)에 입사시키기 위한 다수의 광채널(17a~17d)과 각각 대응하는 미러(21~24)들은 다수의 컬러 필터 영역마다 반복하여 설치된다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 컬러 필터(12a) 영역 내에 광채널(17a~17d)과 대응하는 제 1 미러 세트(21a~24a)가 설치되어 있으며, 제 2 컬러 필터(12b) 영역 내에도 상기 광채널(17a~17d)과 대응하는 제 2 미러 세트(21b~24b)가 설치되어 있다. 마찬가지로, 제 3 컬러 필터(12c) 영역과 제 4 컬러 필터(12d) 영역 내에도 각각 광채널(17a~17d)과 대응하는 제 3 미러 세트(21c~24c) 및 제 4 미러 세트(21d~24d)가 설치된다. 즉, 하나의 미러부(20) 내에서, 하나의 광채널에 대응하는 미러의 개수는 필터 휠(12) 내의 컬러 필터의 개수와 같다. 반면, 필터 휠(12)의 1회전을 알리기 위한 마크 광을 입사시키는 광채널(19)과 대응하는 미러(25)는 미러부(20) 내에서 단지 한 개만이 존재한다.
이와 같은 구조의 광검출장치(10)의 동작은 다음과 같다. 먼저, 스핀들 모터(15)와 같은 구동장치에 의해 필터 휠(12)과 미러부(20)가 반시계 방향으로 회전하기 시작한다. 이때, 상기 필터 휠(12)과 미러부(20)의 회전 속도는 동일하다. 그리고, 시료로부터 방출된 광이 제 1 내지 제 4 광채널(17a~17d)을 통해 상기 필터 휠(12)로 입사하며, 동시에 필터 휠(12)의 1회전을 알리기 위한 마크 광이 제 5 광채널(19)을 통해 상기 필터 휠(12)로 입사한다. 상기 필터 휠(12)과 미러부(20)가 회전함에 따라, 제 5 광채널(19)의 마크 광이 미러(25)에 의해 반사되어 광검출기(18)로 입사한다. 마크 광을 수광한 광검출기(18)는 새로운 채널 신호가 시작되는 것으로 인식한다. 그런 후, 제 1 컬러 필터(12a)를 통과한 제 4 광채널(17d)의 광이 미러(24a)에 의해 반사되어 광검출기(18)로 입사된다. 이어서, 제 1 컬러 필터(12a)를 통과한 제 3 광채널(17c)의 광이 미러(23a)에 의해 반사되어 광검출기(18)로 입사한다. 다음으로, 제 1 컬러 필터(12a)를 통과한 제 2 광채널(17b)의 광과 제 1 광채널(17a)의 광이 각각 미러(22a)와 미러(21a)에 의해 순차적으로 반사되어 광검출기(18)에 입사한다. 상술한 실시예에서는, 마크 광을 출사하는 광채널(19)이 가장 안쪽에 배치되어 있는 것으로 설명하였지만, 다른 방식으로 광채널(17,19)들을 배치하는 것도 가능하다. 또한, 필터 휠(12)과 미러부(20)도 시계 방향으로 회전하더라도 무방하다.
계속해서, 필터 휠(12)과 미러부(20)가 반시계 방향으로 회전하면, 제 2 컬러 필터(12b)를 통과한 제 4 광채널(17d)의 광이 미러(24b)에 의해 반사되어 광검출기(18)로 입사된다. 마찬가지로, 상기 제 2 컬러 필터(12b)를 통과한 제 3 내지 제 1 광채널(17c~17a)의 광이 각각 미러(23b~21b)에 의해 반사되어 광검출기(18)에 순차적으로 입사한다. 이러한 방식으로, 제 3 컬러 필터(12c)와 제 4 컬러 필터(12d)를 통과한 광채널(17a~17d)의 광들도 각각 미러(21c~24c)와 미러(21d~24d)에 의해 순차적으로 반사되어 광검출기(18)로 입사한다.
필터 휠(12)과 미러부(20)가 1회전을 하게 되면, 다시 제 5 광채널(19)의 마크 광이 미러(25)에 의해 반사되어 광검출기(18)로 입사한다. 이에 따라, 마크 광을 수광한 광검출기(18)는 새로운 채널 신호가 시작되는 것으로 인식한다. 동시에, 광채널(17a~17d)들도 다른 시료에서 방출된 광을 필터 휠(12)에 입사시킨다. 그리고, 상술한 동작을 반복한다.
이상의 설명을 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 광검출장치(10)는 단지 한 개의 광검출기(18)만을 사용하면서, 다채널의 시료를 고속으로 여러 가지 파장에 대해 측정하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 광검출장치(10)는 구조가 매우 단순하기 때문에 장치를 소형화하는 것이 가능하다. 예컨대, 도 3에 예시된 것과 같은 광검출기에서 전체 반경을 대략 25mm 정도로 구성하는 것이 가능하다. 비록, 지금까지의 설명에서는 단지 4개의 광채널을 사용하였으나, 이는 예시적인 것으로 그 이상의 광채널을 사용하는 것도 충분히 가능하다. 이 경우, 미러부(20)의 미러의 개수도 함께 증가시켜야 한다.
한편, 도 7은 본 발명에 따른 광검출장치(10)를 채용한 다채널 시료 분석기를 예시적으로 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다채널 시료 분석기(30)는, 다수의 시료(50)에 각각 광을 조사하기 위한 광원부(41), 다수의 시 료(41)에서 방출된 광을 검출하기 위한 광검출부(10) 및 상기 다수의 시료(41)에서 방출된 광을 수광하여 상기 광검출부(10)로 전달하기 위한 광전송부(60,61)를 포함한다. 또한, 상기 다채널 시료 분석기(30)는 다수의 시료(41)를 고정하기 위한 시료 홀더(43)를 포함한다.
광원부(41)는 종래의 기술에서 이미 설명한 바와 같이 여러 가지 방식으로 구성할 수 있다. 예컨대, 광원부(41)는 다수의 광원을 구비하고 다수의 시료(50)에 개별적으로 광을 조사할 수도 있다. 또한, 대면적의 광을 다수의 시료(50)에 한꺼번에 조사할 수도 있으며, 시료(50) 또는 광을 회전시키면서 고속으로 시료(50)를 스캐닝할 수도 있다. 시료(50)는, 예컨대, 반응 파장이 서로 다른 여러 가지 형광 염료로 염색된다. 광이 조사되면, 각각의 형광 물질에서 서로 다른 파장과 세기의 광이 방출된다. 이렇게 방출된 광은, 예컨대, 다이크로익 미러(dichroic mirror)(42)에 의해 반사되어 수광부(60)에 의해 수광된다. 여기서, 수광부(60)는, 예컨대, 광섬유 어댑터일 수도 있다. 수광부(60)에 의해 수광된 광은 광섬유(61)를 통해 광검출장치(10)의 광채널(17)로 전달된다. 그런 후, 앞서 설명한 바와 같이, 필터 휠(12)과 미러부(20)를 회전시키면서 시료(50)로부터 방출된 광의 파장 및 세기를 측정하여 시료(50)를 분석한다.
도 7에서는 수광부(60)와 광섬유(61)를 이용하여 시료(50)로부터 방출된 광을 광검출장치(10)로 전달하는 구성을 도시하였으나, 시료(50)로부터 방출된 광이 직접 광채널(17)로 입사하도록 구성할 수도 있을 것이다. 이 경우, 광채널(17)은, 예컨대, 단지 광을 수렴시키기 위한 굴절 렌즈로 구성될 수 있다.
지금까지, 본 발명에 따른 광검출장치를 이용한 다채널 형광 분석 장치에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명에 따른 광검출장치는, 형광 분석 장치뿐만 아니라, 여러 가지 형태의 다채널 분석 장치를 위한 광검출부로서 이용되는 것이 충분히 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 한 개의 광검출 소자와 필터 휠을 이용하여 고속으로 여러 개의 광신호를 순차적으로 검출하는 것이 가능하다. 또한, 광검출장치의 구성이 간단하기 때문에, 장치의 소형화가 가능하고 저렴한 비용으로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 필터 휠의 개수에 따라 측정 가능한 파장의 수를 증가시킬 수 있고, 검출할 수 있는 광신호의 수를 미러 섹터의 각도와 개수에 따라 조절할 수 있다.

Claims (19)

  1. 광검출기;
    적어도 두 개의 컬러 필터가 디스크의 형태로 서로 결합된 필터 휠;
    다수의 광을 상기 필터 휠에 입사시키기 위한 다수의 광 채널; 및
    상기 필터 휠을 통과한 다수의 광을 각각 상기 광검출기로 순차적으로 반사시키기 위한 다수의 미러가 장착된 미러부;를 포함하며,
    상기 미러부는 상기 필터 휠과 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 다채널 다 중 컬러 측정을 위한 광검출장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 광채널은, 상기 필터 휠의 회전 중심과 광검출기를 잇는 선상에서 필터 휠의 직경 방향을 따라 상기 필터 휠의 상방에 각각 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광채널의 높이는 상기 광검출기로부터 멀어질수록 낮아지는 것을 특징으로 하는 다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 광채널 중 일부는 시료로부터 방출된 광을 상기 필터 휠에 입사시키기 위한 것이고, 상기 다수의 광채널 중 하나는 상기 필터 휠의 1 회전을 알리기 위한 마크(mark) 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 미러부에 장착된 다수의 미러들은, 상기 광채널에서 출사된 광을 상기 광검출기로 반사시키기 위하여 상기 다수의 광채널들 중 어느 하나와 각각 대응하 며, 각각 대응하는 광채널과 동일한 반경 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 미러부에 장착된 다수의 미러들은, 미러부 상의 방위각 위치가 서로 다르도록 배치됨으로써, 미러부의 회전시 상기 다수의 광채널에서 출사된 광을 하나씩 순차적으로 광검출기를 향해 반사시키는 것을 특징으로 하는 다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 미러부에 장착된 다수의 미러들은 소정의 방위각 방향을 따라 가면서 점차적으로 미러부의 안쪽으로 설치되는 것을 특징으로 하는 다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 다수의 광채널과 각각 대응하는 다수의 미러들은 상기 적어도 두 개의 컬러 필터와 대향하는 미러부의 영역마다 반복하여 설치되는 것을 특징으로 하는 다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다수의 광채널들 중 하나는 상기 필터 휠의 1 회전을 알리기 위한 마크 광을 방출하는 것이며, 상기 마크 광을 방출하는 광채널에 대응하는 미러는 미러부에 한 개만이 설치되는 것을 특징으로 하는 다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터 휠 및 미러부를 회전시키기 위한 구동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치.
  11. 다수의 시료에 각각 광을 조사하기 위한 광원부, 다수의 시료에서 방출된 광을 검출하기 위한 광검출부 및 상기 다수의 시료에서 방출된 광을 수광하여 상기 광검출부로 전달하기 위한 광전송부를 포함하는 다채널 시료 분석기에 있어서, 상기 광검출부는:
    광검출기;
    적어도 두 개의 컬러 필터가 디스크의 형태로 서로 결합된 필터 휠;
    상기 광전송부로부터 전달된 다수의 광을 상기 필터 휠에 입사시키기 위한 다수의 광채널; 및
    상기 필터 휠을 통과한 다수의 광을 각각 상기 광검출기로 순차적으로 반사시키기 위한 다수의 미러부;를 포함하며,
    상기 다수의 미러부는 상기 필터 휠과 함께 동일한 속도로 회전하는 것을 특 징으로 하는 다채널 시료 분석기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광전송부는, 시료에서 방출된 광을 수광하는 수광부 및 수광부에서 수광된 광을 상기 광검출부로 전달하기 위한 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 시료 분석기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 다채널 시료 분석기는, 상기 광원부에서 방출된 광을 시료로 진행시키고 시료에서 방출된 광을 상기 광전송부로 진행시키는 다이크로익 미러; 상기 다수의 시료를 고정하기 위한 시료 홀더; 및 상기 필터 휠 및 미러부를 회전시키기 위한 구동장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 시료 분석기.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 다수의 광채널은, 상기 필터 휠의 회전 중심과 광검출기를 잇는 선상에서 필터 휠의 직경 방향을 따라 상기 필터 휠의 상방에 각각 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 다채널 시료 분석기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 광채널의 높이는 상기 광검출기로부터 멀어질수록 낮아지는 것을 특징 으로 하는 다채널 시료 분석기.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 미러부에 장착된 다수의 미러들은, 상기 광채널에서 출사된 광을 상기 광검출기로 반사시키기 위하여 상기 다수의 광채널들 중 어느 하나와 각각 대응하며, 각각 대응하는 광채널과 동일한 반경 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 다채널 시료 분석기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 미러부에 장착된 다수의 미러들은, 미러부 상의 방위각 위치가 서로 다르도록 배치됨으로써, 미러부의 회전시 상기 다수의 광채널에서 출사된 광을 하나씩 순차적으로 광검출기를 향해 반사시키는 것을 특징으로 하는 다채널 시료 분석기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 다수의 광채널과 각각 대응하는 다수의 미러들은 상기 적어도 두 개의 컬러 필터와 대향하는 미러부의 영역마다 반복하여 설치되는 것을 특징으로 하는 다채널 시료 분석기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 다수의 광채널들 중 하나는 상기 필터 휠의 1 회전을 알리기 위한 마크 광을 방출하는 것이며, 상기 마크 광을 방출하는 광채널에 대응하는 미러는 미러부에 한 개만이 설치되는 것을 특징으로 하는 다채널 시료 분석기.
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