KR20100025336A - 광 검출 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 방법은 반응 챔버들에서 발생하는 광이 변환된 전기적 신호를 증폭 처리하는데 소요되는 증폭 처리 시간을 설정하고, 증폭 처리 시간 동안 전기적 신호를 증폭 처리한 값이 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되어 있지 않으면, 증폭 처리 시간을 변경한 후, 변경된 증폭 처리 시간에 따라 전기적 신호를 증폭하여 출력한다.
Description
본 발명은 광 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.
환경 모니터링, 식품 검사, 의료 진단 분야 등 다양한 응용 분야에서 시료를 분석하는 다양한 방법들이 개발되어 있으나, 기존의 검사 방법은 많은 수작업과 다양한 장비들을 필요로 한다. 정해진 프로토콜(protocol)에 의한 검사를 수행하기 위하여, 숙련된 실험자가 수 회의 시약 주입, 혼합, 분리 및 이동, 반응, 원심분리 등의 다양한 단계를 수작업으로 진행하여야 하며, 이러한 검사 방법은 검사 결과의 오류를 유발하는 중요한 원인이 된다.
검사를 신속하고 정확하게 수행하기 위해서는 숙련된 임상병리사가 필요하다. 숙련된 임상병리사라 하더라도 여러 가지 검사를 동시에 수행하는 데는 많은 어려움이 따른다. 그러나, 응급 환자에 대한 진단에 있어서, 빠른 검사 결과는 빠른 응급조치를 위해 대단히 중요하다. 따라서, 상황에 따라 필요한 여러 가지 병리학적 검사를 동시에, 그리고 빠르고 정확하게 수행할 수 있는 장치가 요구된다.
기존의 병리학적 검사의 경우에도 크고 고가인 자동화 장비가 사용되며, 상대적으로 많은 양의 혈액 등의 검사물질이 요구된다. 시간도 많이 걸려서 환자로부 터 검사물질을 채취한 후, 짧게는 2~3일에서 길게는 1~2주 후에나 결과를 받아 보게 된다.
이러한 문제점을 개선하기 위해, 필요에 따라서 한 명 또는 소수의 환자로부터 채취한 검사물질을 측정할 수 있는 소형화되고 자동화된 장비가 개발되어 있다. 일 예로서, 미세유동 신속하게 분석할 수 디스크에 혈액을 주입하고 이 미세유동 디스크를 회전시키면 원심력에 의하여 혈청 분리가 일어난다. 분리된 혈청을 일정액의 희석액과 혼합하여 역시 미세유동 디스크 내의 다수의 반응 챔버로 이동시킨다. 반응 챔버 내에는 측정하고자 하는 물질과 특이적으로 반응하는 항체가 존재하며, 또한 화학발광 물질이 유입되어 반응하면 빛이 발생하게 된다. 이러한 발광 신호의 크기를 검출하여 타켓 농도를 측정할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 회전 가능한 미세유동 디스크를 이용한 시료 분석 장치에 포함된 반응 챔버에서 발생하는 다양한 크기의 광을 측정할 수 있는 광 측정 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 2 이상의 반응 챔버들을 포함한 회전 가능한 디스크에서 상기 반응 챔버들에서 발생하는 광을 검출하는 방법은 상기 광이 변환된 전기적 신호를 증폭 처리하는데 소요되는 증폭 처리 시간을 설정하는 단계 상기 증폭 처리 시간 동안, 상기 전기적 신호를 증폭 처리하여 출력한 값이 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되는지를 판단하는 단계 상기 출력한 값이 상기 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되어 있지 않으면, 상기 증폭 처리 시간을 변경하는 단계 및 상기 변경된 증폭 처리 시간 동안, 상기 전기적 신호를 증폭 처리하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 광 출력 장치는 시약과 시료가 반응하기 위한 다수의 반응 챔버들을 포함한 회전 가능한 디스크 상기 디스크를 회전시키기 위한 회전 구동부 상기 반응 챔버들에서 발생하는 광을 검출하기 위한 광 검출부를 포함하며, 상기 광 검출부는 상기 광을 수광하여 전기적 신호를 발생시키는 광 검출 소자 상기 발생된 전기적 신호를 증폭시키는 증폭 회로 및 상기 증폭된 전기적 신호를 소정의 개수의 디지털 값들로 변환시키는 아날 로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 방법에 의하면, 반응 챔버들에서 발생하는 광이 변환된 전기적 신호를 증폭 처리하는데 소요되는 증폭 처리 시간을 설정하고, 증폭 처리 시간 동안 전기적 신호를 증폭 처리한 값이 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되어 있지 않으면, 증폭 처리 시간을 변경한 후, 변경된 증폭 처리 시간에 따라 전기적 신호를 증폭하여 출력함으로써, 회전 가능한 미세유동 디스크를 이용한 시료 분석 장치에 포함된 반응 챔버에서 발생하는 다양한 크기의 광을 측정할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전 가능한 미세유동 디스크를 이용한 시료 분석 장치에서 광을 검출하는 방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 회전 가능한 미세유동 디스크를 이용한 시료 분석 장치의 개략적인 구성을 도시하는 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상기 시료 분석 장치(100)는, 시약과 시료가 반응하기 위한 다수의 반응 챔버(121)들을 포함하는 회전 가능한 디스크(120), 상기 디스크를 회전시키기 위한 회전 구동부(110) 및 상기 반응 챔버(121)에서 발생한 광을 검출하기 위한 광 검출부(130)를 포함한다.
회전 가능한 디스크(120)의 상부 표면에서 동일한 반경 위치에는 다수의 반 응 챔버(121)들이 일정한 간격으로 배치되어 있다. 각각의 반응 챔버(121)들에는 검사 항목별로 서로 다른 시약이 미리 주입되어 있다. 반응 챔버(121)에 주입되어 있는 시약들은 시료 내에 포함되어 있는 물질들 중 특정한 물질과 반응하여 발광하게 된다. 시약의 종류에 따라 반응 물질의 종류가 다르고 발광 특성도 다를 수 있다. 도 1의 도면에서는 반응 챔버(121)들만이 도시되어 있지만, 디스크(120)의 중심부에는 혈액과 같은 시료가 수용되기 위한 시료 챔버와, 희석액 등과 같이 시료와 함께 혼합될 수 또 다른 시약이 수용되기 위한 시약 챔버, 상기 챔버들 사이를 연결하는 다수의 채널들 및 상기 채널을 통한 유체의 흐름을 제어하는 밸브 등이 더 배치될 수 있다. 이와 같은 구조에서, 상기 디스크(120)가 고속으로 회전하게 되면, 원심력에 의해 시료 챔버 내의 시료가 채널을 따라 디스크(120)의 외측으로 흐르면서, 다른 시약들과 혼합되어 반응 챔버(121)로 유입된다.
또한, 광 검출부(130)는 반응 챔버(121)들이 포함되어 있는 상기 디스크(120)의 상면 위에서 상기 디스크(120)와 대향하도록 배치되어 있다. 특히, 상기 광 검출부(130)는 상기 디스크(120) 상의 반응 챔버(121)들과 대향하는 위치에 배치된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광 검출 장치는 도 1의 도면에서 광 검출부에 대응한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광 검출 장치는 광 검출 소자(131), 증폭 회로(132), 아날로그-디지털 변환기(133), 저장부(134), 제 1 연산 처리부(135), 제 2 연산 처리부(136), 판단부(137) 및 제어부(138)를 포함한다.
광 검출 소자(131)는 도 1의 반응 챔버들에서 발생하는 광을 수광하여 전기적 신호를 발생시킨다. 여기서, 전기적 신호는 전류 또는 전압을 의미한다. 이러한, 광 검출 소자(131)로는 하나의 광전자증배관(Photomultiplier Tube; PMT)이나 포토다이오드를 사용할 수 있다. 또한, 상기 광검출 소자(131)는 다수의 광전자증배관이나 포토다이오드들의 어레이를 포함할 수 있으며, 그 대신에 전하결합소자(Charge Coupled Device; CCD)와 같은 면적형 촬상소자를 포함할 수도 있다.
증폭 회로(132)는 광 검출 소자에서 발생된 전기적 신호를 수신하고, 수신된 전기적 신호를 증폭시켜 출력한다. 이 때, 증폭 회로(132)는 제 1 시간 동안, 광 검출 소자(131)에서 발생된 전기적 신호를 증폭시킨다. 여기서, 제 1 시간은 전기적 신호를 증폭하는데 소요하는 시간으로서, 변경될 수 있다. 또한, 제 1 시간의 크기가 클수록 증폭되는 전기적 신호의 크기는 커지게 된다. 따라서, 반응 챔버에서 발생하는 광의 크기가 클수록 제 1 시간의 크기를 감소시켜, 반응 챔버에서 발생하는 큰 크기의 광을 작게 검출할 수 있다. 반면, 반응 챔버에서 발생하는 광의 크기가 작을수록 제 1 시간의 크기를 증가시켜, 반응 크기에서 발생하는 작은 크기의 광을 크게 검출할 수 있다.
아날로그-디지털 변환기(133)는 증폭 회로(132)에서 출력되는 증폭된 전기적 신호를 소정의 개수의 디지털 값들로 변환시킨다. 이 때, 아날로그-디지털 변환기(133)는 제 2 시간 동안, 증폭 회로(132)에서 출력되는 증폭된 전기적 신호를 소 정의 개수의 디지털 값들로 변환시킨다. 여기서, 제 1 시간 및 제 2 시간은 그 크기가 동일할 수 있다.
저장부(134)는 상기 반응 챔버들에서 발생하는 광이 변환된 전기적 신호를 증폭 처리하는데 소요되는 증폭 처리 시간을 저장한다. 증폭 처리 시간은 제 1 시간 및 제 2 시간으로 구성되므로, 저장부(134)는 증폭 회로(132)에서 광 검출 소자(131)에서 발생된 전기적 신호를 증폭시키는데 소요하는 제 1 시간 및 아날로그-디지털 변환기(133)에서 증폭된 전기적 신호를 소정의 개수의 디지털 값들으로 변환시키는데 소요하는 제 2 시간을 저장한다.
제 1 연산 처리부(135)는 아날로그-디지털 변환기(133)에서 출력되는 소정의 개수의 디지털 값들의 평균 값을 연산한다. 이 때, 증폭 회로(132) 및 아날로그-디지털 변환기(133)는 그 동작을 소정 시간 동안 반복적으로 수행하므로, 제 1 연산 처리부(135)도 소정 시간동안 아날로그-디지털 변환기(133)에서 값이 출력될 때마다, 평균 값을 연산하는 동작을 수행한다.
제 2 연산 처리부(136)는 상기 소정 시간 동안, 상기 제 1 연산 처리부(135)를 통해 출력되는 값들의 평균 값을 연산하고, 상기 연산된 평균 값에 상기 저장된 증폭 처리 시간에 따른 가중치를 승산 처리하여 출력한다. 또한, 가중치는 제 1 시간의 크기에 반비례한다. 즉, 전기적 신호를 증폭하는데 소요되는 시간이 길수록 증폭되는 전기적 신호는 커지게 되므로, 동일한 전기적 신호에 대해 제 1 시간의 크기에 상관 없이 동일한 정량 값을 출력하기 위해서는 제 1 시간에 반비례하는 가중치를 승산할 필요가 있다.
판단부(137)는 제 2 연산 처리부(136)를 통해 출력되는 값이 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되는지를 판단한다. 여기서, 미리 설정된 값의 범위는, 저장부(134)에 저장된 증폭 처리 시간에 따라 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광 검출 장치가 측정할 수 있는 광의 크기 범위로써, 저장부(134)에 저장된 증폭 처리 시간에 대응한다. 예를 들어, 저장부(134)에 저장된 증폭 처리 시간이 10μs 인 경우, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광 검출 장치가 측정할 수 있는 광의 크기의 범위는 1,000 ~ 10,000이라고 하면, 증폭 처리 시간이 1μs 인 경우, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광 검출 장치가 측정할 수 있는 광의 크기의 범위는 100 ~ 1,000이 된다. 만약, 저장된 증폭 처리 시간이 10μ이라고 하면, 판단부(137)는 제 2 연산 처리부(136)를 통해 출력되는 값이 1,000 ~ 10,000의 범위 내에 포함되는지를 판단한다. 판단 결과는 제어부(138)로 전송된다.
제어부(138)는 제 1 제어 신호를 출력하여, 증폭 회로(132)가 제 1 시간 동안, 전기적 신호를 증폭시키도록 하고, 제 2 제어 신호를 출력하여 아날로그-디지털 변환기(133)가 제 2 시간 동안, 증폭된 전기적 신호를 소정의 개수의 디지털 값으로 변환시키도록 한다. 또한, 판단부(137)로부터 제 2 연산 처리부(136)를 통해 출력되는 값이 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되어 있지 않다는 판단 결과를 수신하면, 저장부(134)에 저장된 제 1 시간 및 제 2 시간을 변경한다. 만약, 제 2 연산 처리부(136)를 통해 출력되는 값이 1,000 ~ 10,000의 범위 내에 포함되면, 저장부(134)에 저장된 증폭 처리 시간을 변경할 필요가 없다. 하지만, 제 2 연산 처리부(136)를 통해 출력되는 값이 1,000 ~ 10,000의 범위 내에 포함되지 않으면, 제어 부(138)는 증폭 처리 시간을 변경하여, 미리 설정된 값의 범위를 변경시킬 수 있다. 즉, 판단부(137)로부터, 제 2 연산 처리부(136)에서 출력되는 값이 10,000을 초과한다는 판단 결과를 수신하면, 제어부(138)는 증폭 처리 시간을 10μs보다 작은 값으로 변경한다. 또한, 판단부(137)로부터, 제 2 연산 처리부(136)에서 출력되는 값이 1,000 미만이라는 판단 결과를 수신하면, 제어부(138)는 증폭 처리 시간을 10μs보다 큰 값으로 변경하고, 변경된 값을 저장부(134)에 저장한다.
도 3은 도 2의 실시예에 따른 증폭 회로의 내부 구성을 나타낸 회로도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 증폭 회로(132)는 연산 증폭기(132A), 제 1 스위치(132B), 제 2 스위치(132C) 및 다수의 커패시터들(C1, C2, C3)을 포함한다. 보다 구체적으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 증폭 회로(132)는 연산 증폭기(132A), 상기 연산 증폭기(132A)의 입력 단 중 (-)단과 상기 광 검출 소자(131) 사이에 연결된 제 1 스위치(132B), 상기 (-) 단과 상기 연산 증폭기(132A)의 출력단 사이에 연결된 제 2 스위치(132C), 상기 (-) 단과 상기 출력단 사이에 연결된 다수의 커패시터(C1, C2, C3)를 포함하는 구성을 특징으로 한다. 이 때, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 증폭 회로(132)에서 다수의 커패시터들(C1, C2, C3)은 증폭 회로(132)의 내부에 위치하므로, 내부 커패시터라고 한다. 또한, 증폭 회로(132) 외부에 위치한 커패시터(C4)는 외부 커패시터라고 한다.
도 4의 (a) 내지 (c)는 도3의 증폭 회로에서 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 동작 파형 및 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 동작에 따른 증폭 회로 전압의 변화를 나타낸 파형도이다.
이하, 도 4의 (a) 내지 (c)를 참조하여, 도 3의 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 동작에 따른 증폭 회로의 동작 및 전압의 변화를 살펴본다.
제어부(138)는 증폭 회로(132)의 제 1 스위치 및 제 2스위치를 제어하기 위한 제어 신호들을 출력한다. 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 제어부(138)에서 출력되는 제 1 제어 신호에 따라 제 1 스위치는 제 1 시간(T1) 동안 온(On)되고, 제어부(138)에서 출력되는 제 2 제어 신호에 따라 제 1 스위치는 제 2 시간(T2)동안 오프(Off)된다. 또한, 제어부(138)에서 출력되는 제 3 제어 신호에 따라 제 2 스위치가 온(On)되고, 제어부(138)에서 출력되는 제 4 제어 신호에 따라 제 2 스위치가 오프(Off)된다. 여기서, 제 1 스위치는 외부 전류가 증폭 회로의 내부 커패시터(C1, C2, C3)로 연결되도록 하는 기능을 수행하고, 제 2 스위치는 증폭 회로 내부의 커패시터를 방전(discharge)하여 출력 전압을 0(V)로 초기화하는 기능을 수행한다. 이 때, 제 1 스위치는 제 1 제어 신호 및 제 2 제어 신호에 따라, 1:1의 비율로 온/오프를 반복적으로 수행한다. 여기서 제 1 스위치가 온 상태를 유지하는 시간은 제 1 시간이고, 제 1 스위치가 오프 상태를 유지하는 시간은 제 2 시간이다. 제 1 제어 신호에 따라 제 1 스위치가 제 1 시간 동안 온 상태를 유지하면, 외부 입력 전류가 내부의 커패시터들에 충전된다. 반면, 제 2 제어 신호에 따라 제 1 스위치가 오프되면, 제 1 스위치가 오프 상태를 유지하는 제 2 시간 동안, 외부 전류 연결회로가 차단되어 내부 커패시터에는 더 이상 전류가 충전되지 않고, 충전된 전압 상태가 유지된다. 제 2 시간동안, 아날로그-디지털 변환기(133)는 전압 값을 소정의 개수의 디지털 값들로 변환한다. 또한, 도 4 (b)에 도시된 바와 같이, 제 2 스위치는 제 2 시간 중에 온/오프된다. 이와 같이, 아날로그-디지털 변환기(133)에 의해 증폭된 전기적 신호를 소정의 개수의 디지털 값들로 변환하는 과정을 완료하면, 제 2 스위치는 제 2 시간 중에 온(On)되어 충전된 전압을 0(V) 상태로 리셋(reset)하고, 다시 내부 커패시터에 충전이 되도록 준비시킨다. 또한, 제 1 스위치는 오프 상태인 동안 센서에서 발생한 전류의 손실을 제거하기 위해 외부 커패시터를 회로에 연결한다. 제 1 스위치가 오프인 상태에서는 센서에서 발생한 전류는 내부 커패시터에 충전된다. 다시 제 1 스위치가 온되면, 외부 커패시터에 충전된 전류는 내부 커패시터로 이동하게 된다. 이러한 동작은 증폭기의 피드백 작동에 의해 전류 입력부의 전압은 언제나 0(V)로 유지시키기 때문에 외부 커패시터에 남아있는 전하량이 전부 내부 커패시터들로 이동하게 된다. 이러한 방법의 장점은 아날로그-디지털 변환 작동에 의해 내부 커패시터에 충전되지 않을 때 발생한 센서의 전류들도 모두 측정에 이용할 수 있어 시스템의 노이즈를 줄일 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터의 작동은 제 2 시간동안 이루어진다. 상술한 동작에 따라 증폭 회로(132)의 출력단(P2)에서의 전압은 도 4(c)에 도시된 바와 같이 변화한다. 즉, 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 제 1 시간의 초반에는 내부 커패시터들이 광 검출 소자 및 외부 커패시터에 의해 충전되다가, 외부 커패시터의 전류가 모두 내부 커패시터들로 이동하게 되면, 내부 커패시터들은 광 검출 소자에서 발생하는 전류에 의해서만 충전된다. 따라서, 증폭 회로(132)의 출력단에서의 전압의 증가 기울기는 감소된다. 또한, 제 1 시간 동안 온 상태를 유지하던, 스위치가 오프되면, 증폭 회로의 출력단에서의 전압은 그 상태를 유지하고, 제 2 스위치가 온(On)되면, 증폭 회로의 출력단에서의 전압은 0(V)이 된다. 도 4 (a), (b) 및 (c)의 파형은 도 4(a), (b) 및 (c)에 도시된 파형을 주기로 하여, 소정의 시간 동안 반복된다. 이 때, 증폭 처리 시간이 길수록 소정의 시간 동안 반복되는 파형의 개수는 감소된다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광 검출 장치에 따르면, 반응 챔버들에서 광의 세기에 따라 증폭 처리 시간을 변경하여 광의 세기를 검출함으로 다양한 광의 크기를 정확하게 검출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
제 500 단계에서는 증폭 처리 시간을 설정한다. 도 1에 도시된 적어도 2 이상의 반응 챔버들을 포함한 회전 가능한 디스크에서, 반응 챔버들에서 발생하는 광을 검출함에 있어서, 상기 광이 변환된 전기적 신호를 증폭 처리하는데 소요되는 증폭 처리 시간을 설정한다. 여기서, 증폭 처리 시간은 전기적 신호를 증폭하는데 소요되는 제 1 시간 및 증폭된 전기적 신호를 소정의 개수의 디지털 값들로 변환하는데 소요되는 제 2 시간으로 구성되며, 제 1 시간과 제 2 시간의 크기는 동일할 수 있다.
제 510 단계에서는 설정된 증폭 처리 시간에 따라 광의 세기를 검출한다. 보다 구체적으로, 설정된 제 1 시간 동안, 광이 변환된 전기적 신호를 증폭하고, 설정된 제 2 시간 동안, 증폭된 전기적 신호를 소정의 개수의 디지털 값들로 변환한 후, 변환된 디지털 값들의 평균 값을 연산하여 출력한 후, 출력된 값을 광의 세기로 검출한다.
제 520 단계에서는 검출된 광의 세기가 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되는지를 판단한다. 여기서 미리 설정된 값은 설정된 증폭 처리 시간에서 측정 가능한 광의 크기를 의미한다. 제 510 단계의 판단 결과, 설정된 증폭 처리 시간 동안, 전기적 신호를 증폭 처리하여 출력한 값이 미리 설정된 범위를 벗어나면, 제 520 단계를 수행하고, 그렇지 않으면, 제 550 단계를 수행한다.
제 530 단계에서는 증폭 처리 시간을 변경한다. 미리 설정된 값의 범위는 설정된 증폭 처리 시간에 대응하므로, 설정된 증폭 처리 시간이 변경되면, 이에 대응하여 미리 설정된 값의 범위도 변경된다. 따라서, 설정된 증폭 처리 시간이 10μs일 때, 미리 설정된 값의 범위는 100 ~ 10,000인 경우, 검출된 광의 세기가 100미만이면, 설정된 증폭 처리 시간을 100μs 으로 변경하여, 검출된 광의 세기를 100 이상으로 키울 수 있다. 이와 같이, 증폭 처리 시간을 변경하여, 설정된 증폭 처리 시간에서 검출할 수 있는 광의 크기를 변경할 수 있다. 보다 구체적으로, 전기적 신호를 증폭하는데 소요되는 제 1 시간 및 증폭된 전기적 신호를 소정의 개수의 디지털 값으로 변환하는데 소요되는 제 2 시간을 변경한다.
제 540 단계에서는 변경된 증폭 처리 시간에 따라 광의 세기를 검출한다. 변경된 제 1 시간에 따라 전기적 신호를 증폭하고, 변경된 제 2 시간 동안, 증폭된 전기적 신호를 소정의 개수의 디지털 값들로 변환한 후, 변환된 디지털 값들의 평균을 연산하여 출력한다. 보다 구체적으로, 상기 전기적 신호를 증폭하는 단계, 상기 디지털 값들로 변환하는 단계 및 상기 디지털 값들의 평균 값을 연산하여 출력하는 단계들을 소정 시간 동안 반복적으로 수행한 후, 상기 소정 시간 동안, 출력 되는 값들의 평균 값을 연산하고, 연산된 평균 값에 가중치를 승산 처리하여 출력한 후, 출력되는 값을 광의 세기로 검출한다.
제 550 단계에서는 검출된 광의 세기로부터 반응 챔버들에 포함된 시료의 성분 농도를 추정한다. 반응 챔버에 포함된 시료의 농도는 검출된 광의 세기와 비례 관계로 대응한다. 따라서, 검출된 광의 세기로부터 반응 챔버에 포함된 시료의 농도를 추정할 수 있다.
제 560 단계에서는 추정된 성분 농도를 표시한다. 도 1에 도시된 적어도 2 이상의 반응 챔버들을 포함한 회전 가능한 디스크의 표시부 또는 도 1에 도시된 적어도 2 이상의 반응 챔버들을 포함한 회전 가능한 디스크와 연결된 호스트를 통해 추정된 성분 농도를 표시할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 구동시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
또한 상술한 본 발명의 실시예에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 씨디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 회전 가능한 미세유동 디스크를 이용한 시료 분석 장치의 개략적인 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2의 실시예에 따른 증폭 회로의 내부 구성을 나타낸 회로도이다.
도 4의 (a) 내지 (c)는 도3의 증폭 회로에서 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 동작 파형 및 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 동작에 따른 증폭 회로의 출력 전압을 나타낸 파형도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
Claims (20)
- 적어도 2 이상의 반응 챔버들을 포함한 회전 가능한 디스크에서 상기 반응 챔버들에서 발생하는 광을 검출하는 방법에 있어서,상기 광이 변환된 전기적 신호를 증폭 처리하는데 소요되는 증폭 처리 시간을 설정하는 단계상기 증폭 처리 시간 동안, 상기 전기적 신호를 증폭 처리하여 출력한 값이 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되는지를 판단하는 단계상기 출력한 값이 상기 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되어 있지 않으면, 상기 증폭 처리 시간을 변경하는 단계 및상기 변경된 증폭 처리 시간 동안, 상기 전기적 신호를 증폭 처리하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 증폭 처리 시간을 변경하는 단계는상기 출력한 값이 상기 미리 설정된 값의 범위를 초과하여, 상기 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되어 있지 않으면, 상기 증폭 처리 시간을 감소시키고,상기 출력한 값이 상기 미리 설정된 값의 범위 미만이어서, 상기 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되어 있지 않으면, 상기 증폭 처리 시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 증폭 처리 시간은상기 전기적 신호를 증폭하는데 소요되는 제 1 시간 및 상기 증폭된 전기적 신호를 디지털 값으로 변환하는데 소요되는 제 2 시간으로 구성된 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 시간과 상기 제 2 시간은크기가 동일한 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 전기적 신호를 증폭 처리하여 출력하는 단계는상기 변경된 제 1 시간 동안, 상기 전기적 신호를 증폭하는 단계상기 변경된 제 2 시간 동안, 상기 증폭된 전기적 신호를 소정의 개수의 디지털 값들로 변환하는 단계 및상기 변환된 디지털 값들의 평균 값을 연산하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 전기적 신호를 증폭하는 단계, 상기 디지털 값들로 변환하는 단계 및 상기 디지털 값들의 평균 값을 연산하여 출력하는 단계는 소정 시간 동안 반복적으로 수행되고,상기 소정 시간 동안, 출력되는 평균 값들의 평균 값을 연산하는 단계 및상기 연산된 평균 값에 상기 증폭 처리 시간에 따른 가중치를 승산 처리하여 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 가중치는상기 제 1 시간의 크기에 반비례하는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 출력된 값으로부터 상기 반응 챔버들에 포함된 시료의 성분 농도를 추정하는 단계 및상기 추정된 성분 농도를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 미리 설정된 값의 범위는상기 증폭 처리 시간에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
- 시약과 시료가 반응하기 위한 다수의 반응 챔버들을 포함한 회전 가능한 디스크상기 디스크를 회전시키기 위한 회전 구동부상기 반응 챔버들에서 발생하는 광을 검출하기 위한 광 검출부를 포함하며,상기 광 검출부는상기 광을 수광하여 전기적 신호를 발생시키는 광 검출 소자상기 발생된 전기적 신호를 증폭시키는 증폭 회로 및상기 증폭된 전기적 신호를 소정의 개수의 디지털 값들로 변환시키는 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 증폭 회로에서 상기 발생된 전기적 신호를 증폭시키는데 소요하는 제 1 시간 및 상기 아날로그-디지털 변환기에서 상기 증폭된 전기적 신호를 상기 소정의 개수의 디지털 값으로 변환시키는데 소요하는 제 2 시간을 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
- 제 11 항에 있어서,제 1 제어 신호를 출력하여, 상기 증폭 회로가 상기 제 1 시간 동안, 상기 전기적 신호를 증폭시키도록 하고,제 2 제어 신호를 출력하여, 상기 아날로그-디지털 변환기가 상기 제 2 시간 동안, 상기 증폭된 전기적 신호를 상기 소정의 개수의 디지털 값들로 변환시키도록 하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 변환된 디지털 값들의 평균 값을 연산하여 출력하는 제 1 연산 처리부 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
- 제 13 항에 있어서,상기 증폭 회로 및 상기 아날로그-디지털 변환기는 상기 동작을 소정 시간 동안 반복적으로 수행하고,상기 소정 시간 동안, 상기 제 1 연산 처리부를 통해 출력되는 값들의 평균 값을 연산하고, 상기 연산된 평균 값에 상기 증폭 처리 시간에 따른 가중치를 승산 처리하여 출력하는 제 2 연산 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 제 2 연산 처리부를 통해 출력되는 값이 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되는지를 판단하는 판단부를 더 포함하고,상기 제어부는상기 제 2 연산 처리부를 통해 출력되는 값이 상기 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되어 있지 않으면, 상기 저장부가 변경된 제 1 시간 및 제 2 시간을 저장하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 제어부는상기 제 2 연산 처리부를 통해 출력되는 값이 상기 미리 설정된 값의 범위를 초과하여, 상기 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되어 있지 않으면, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간을 감소시켜 상기 저장부에 저장시키고,상기 제 2 연산 처리부를 통해 출력되는 값이 상기 미리 설정된 값의 범위 미만이어서, 상기 미리 설정된 값의 범위 내에 포함되어 있지 않으면, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간을 증가시켜 상기 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 가중치는상기 제 1 시간의 크기에 반비례하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
- 제 14 항에 있어서, 상기 미리 설정된 값의 범위는상기 증폭 처리 시간에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
- 제 13 항에 있어서, 상기 증폭 회로는연산 증폭기, 상기 연산 증폭기의 입력 단과 상기 광 검출 소자에 연결된 제 1 스위치, 상기 입력단과 상기 연산 증폭기의 출력단에 연결된 제 2 스위치 및 상기 입력단과 상기 출력단 사이의 다수의 커패시터를 포함하는 구성인 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
- 제 19 항에 있어서, 상기 제어부는상기 제 1 제어 신호의 출력을 통해, 상기 제 1 스위치를 상기 제 1 시간 동안 온(On)시켜, 상기 증폭 회로가 상기 전기적 신호를 증폭시키도록 하고,상기 제 2 제어 신호의 출력을 통해, 상기 제 1 스위치를 상기 제 2 시간 동안 오프(off)시켜, 상기 제 1 연산 처리부와 상기 아날로그-디지털 변환기가 각각 상기 증폭된 전기적 신호를 소정의 개수의 디지털 값으로 변환시키고, 상기 변환된 디지털 값의 평균 값을 연산하여 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
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