KR20100043432A - 바이오칩용 광검출 장치 - Google Patents

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Abstract

바이오칩을 스캐닝 하지 않고 한 번의 여기광 조명으로 바이오칩 전체를 읽을 수 있는 바이오칩용 광검출 장치를 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단 한번의 여기광 조명으로, 또는 단지 수 회의 여기광 조명으로 바이오칩 전체를 읽을 수 있기 때문에, 매우 빠른 속도로 바이오칩을 읽는 것이 가능하다. 또한, 바이오칩을 읽는 시간이 단축됨에 따라 동일한 바이오칩을 여러 회 읽음으로써 데이터의 신뢰도를 향상시킬 수도 있다. 더욱이, 본 발명의 실시예들은 복잡한 광학계의 구성이 요구되지 않으므로, 소형 경량의 장치를 저렴하게 제공하는 것이 가능할 수 있다.

Description

바이오칩용 광검출 장치{Optical dectecting apparatus for bio-chip}
본 발명의 실시예들은 바이오칩을 스캐닝 하지 않고 한 번의 여기광 조명으로 바이오칩 전체를 읽을 수 있는 바이오칩용 광검출 장치에 관한 것이다.
바이오칩은, 예를 들어, 생물의 효소, 단백질, 항체, DNA, 미생물, 동식물 세포 및 기관, 신경 세포 등과 같은 생체 유기물을 조합하여 마치 반도체칩과 같이 작은 칩의 형태로 만든 생체 검사용 소자이다. 특히, DNA 칩은 유리 또는 반도체 등의 기판 위에 세포 내의 기능이 밝혀진 수백 개에서 수십만 개의 서로 다른 염기 서열의 DNA를 작은 공간에 이중 나선이 아닌 단일 나선의 형태로 배열시켜 놓은 DNA 검출용 소자이다. 여기서 단일 나선의 염기서열이 같은 DNA가 모아져 있는 집합체를 통상 스팟(spot)이라고 부르는데, 하나의 스팟은 보통 20~30개의 염기가 연결되어 구성된다.
이러한 DNA 칩에 샘플의 mRNA를 흘려주면, 특정 스팟에 대응하는 유전자, 즉 특정 스팟의 염기 서열과 상보적인 서열을 갖는 유전자만이 해당하는 스팟에 결합되고, DNA 칩 내의 스팟들에 결합이 안된 유전자들은 씻겨 나가게 된다. DNA 칩 위에 배열되어 있는 스팟들의 염기 서열의 기능은 이미 알려져 있기 때문에, DNA 칩 내의 어떤 스팟들에 유전자가 결합되어 있느지를 검사하면, 샘플의 유전자 정보를 쉽게 알 수 있다. 따라서, DNA 칩을 이용하여 특정 세포나 조직에서 발현되는 독특한 유전자들의 발현 양상이나 변이 양상을 비교적 신속하게 분석할 수 있다. 또한, 유전자발현 대량 분석, 병원성 세균의 감염 여부, 항생제 내성 검사, 환경 인자에 대한 생물학적 반응 연구, 식품 안정성 검사, 범인 확인, 신약개발, 동식물 검역 등에도 DNA 칩이 이용될 수 있다.
이때, DNA 칩 내의 어떤 스팟에 유전자가 결합되어 있는지를 확인하는 방법으로서 다양한 기술들이 제안되었는데, 그 중 대표적인 것은 형광 검출법이다. 형광 검출법의 경우, 여기광에 의해 여기되어 특정 색을 방출하는 형광 물질을 띤 염기를 샘플의 mRNA에 결합시킨다. 이렇게 조작된 샘플의 mRNA를 DNA 칩에 흘려준 다음, DNA 칩에 여기광을 조명하여 얻은 형광 이미지를 분석함으로써, 샘플의 유전자가 어떠한 스팟에 결합되어 있는지를 확인할 수 있다.
일반적으로, DNA 칩에 여기광을 조명하여 형광 이미지를 얻기 위한 광검출 장치는, 예를 들어 약 5㎛ 내지 10㎛의 픽셀 단위로 DNA 칩을 스캐닝하여 형광 이미지를 얻는다. 이러한 스캐닝의 기본 단위를 패널(panel)이라고 부르며, 하나의 DNA 칩은 보통 수백 개(예컨대, 500개)의 패널로 구성된다. 그리고, 하나의 패널 내에는 보통 수백에서 수십만 개(예컨대, 1000개)의 스팟들이 어레이를 형성하고 있다. 바이오칩 스캐너, 즉 형광검출 장치가 DNA 칩 내의 패널들을 하나씩 스캐닝하면서 전체 DNA 칩을 모두 읽기 위해서는, 분해능이 높아질수록 시간이 오래 걸리며 통상적으로 약 10분 이상의 시간이 소요된다. 그리고, 스캐닝 후에 얻은 다수의 형광 이미지들을 DNA 칩상의 원래의 스팟들에 대응하는 정보로 다시 변환하기 위해서는 더욱 많은 시간이 소요된다.
본 발명의 실시예들은 바이오칩, 예를 들어 DNA 칩을 스캐닝 하지 않고 한 번의 여기광 조명으로, 또는 단지 수 회의 여기광 조명으로 바이오칩 전체를 신속히 읽을 수 있는 바이오칩용 광검출 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩용 광검출 장치는, 여기광으로 바이오칩을 조명하기 위한 광원 시스템; 바이오칩에서 발생한 형광을 검출하기 위한 형광 검출 시스템; 및 상기 광원 시스템에서 발생한 여기광을 바이오칩으로 전달하고, 바이오칩에서 발생한 형광을 상기 형광 검출 시스템으로 전달하는 광경로 변경 유닛을 포함하며, 상기 광원 시스템에 의해 바이오칩에 조명되는 여기광의 크기가 바이오칩의 크기보다 크고, 상기 형광 검출 시스템은 한번의 여기광 조명시 바이오칩 전체의 형광 이미지를 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광원 시스템은 여기광의 진행 경로를 따라 동일 광축 상에 차례로 배치된 광원, 광확산 소자 및 집광 렌즈 또는 집광 미러를 포함할 수 있다.
또는, 상기 광원 시스템은 여기광을 발생시키는 광원, 여기광을 전달하는 광섬유 및 여기광을 바이오칩 위에 집광시키는 집광 렌즈 또는 집광 미러를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광경로 변경 유닛은, 광확산 소자와 집광 렌즈 또는 집광 미러 사이에 배치된 편광 빔스플리터, 광확산 소자와 편광 빔스플리터 사이에 배치된 편광자 및 편광 빔스플리터와 집광 렌즈 또는 집광 미러 사이에 배치된 1/4 파장판을 포함할 수 있다.
대신에, 상기 광경로 변경 유닛은 광확산 소자와 집광 렌즈 또는 집광 미러 사이에 배치된 다이크로익 미러일 수도 있다.
또한, 상기 형광 검출 시스템은, 형광의 진행 방향을 따라 차례로 배치된 여기광 흡수 필터, 변형 가능 미러, 투영 광학계 및 광검출기를 포함하며, 상기 여기광 흡수 필터는 상기 편광 빔스플리터의 형광 출사면과 대향하도록 배치될 수 있다.
예컨대, 상기 변형 가능 미러는 형광 이미지의 왜곡을 보정하기 위하여 기계적 또는 전기적 조작에 의해 반사면이 변형 가능한 미러일 수 있다.
예컨대, 상기 투영 광학계는 가변의 배율을 갖는 줌 렌즈 시스템 또는 줌 미러 시스템일 수 있다.
상기 광검출기는 다수의 미세한 화소들의 어레이를 갖는 것으로, 예를 들어, 광증배관(PMT), 전하결합소자(CCD) 및 CMOS 이미지 센서(CIS) 중에서 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 바이오칩 내의 하나의 유전자 스팟의 이미지는 상기 광검출기의 적어도 하나의 화소와 매칭될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 바이오칩을 지지하며 바이오칩을 이동 및 회전시키는 스테이지를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오칩용 광검출 장치는, 여기광으로 바이오칩을 조명하기 위한 광원 시스템; 및 바이오칩에서 발생한 형광을 검출하기 위한 형광 검출 시스템을 포함하며, 상기 광원 시스템과 형광 검출 시스템은 바이오칩을 중심으로 서로 반대쪽에 배치되어 있고, 상기 광원 시스템에 의해 바이오칩에 조명되는 여기광의 크기가 바이오칩의 크기보다 크며, 상기 형광 검출 시스템은 한번의 여기광 조명시 바이오칩 전체의 형광 이미지를 검출할 수 있다.
여기서, 상기 광원 시스템은 광확산 소자와 집광 렌즈 또는 집광 미러 사이에 배치된 콜리메이팅 렌즈 또는 콜리메이팅 미러를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 집광 렌즈 또는 집광 미러에 의해 바이오칩 위에 포커싱되는 광 스팟의 직경은 바이오칩의 전체 영역보다 큰 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 형광 검출 시스템은, 형광의 진행 방향을 따라 차례로 배치된 여기광 흡수 필터, 변형 가능 미러, 투영 광학계 및 광검출기를 포함하며, 여기서 상기 여기광 흡수 필터는 바이오칩의 여기광 조명면의 반대쪽 면과 대향하도록 배치될 수 있다.
대신에, 상기 형광 검출 시스템은 바이오칩의 여기광 조명면의 반대쪽 면에서 바이오칩과 일체로 결합되어 있는 여기광 흡수 필터와 광검출기를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 광원 시스템은 여기광의 진행 경로를 따라 동일 광축 상에 차례로 배치된 광원, 광확산 소자, 집광 렌즈 또는 집광 미러, 및 수차 보상 소자를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 단 한번의 여기광 조명으로, 또는 단지 수 회의 여기광 조명으로 바이오칩 전체를 읽을 수 있기 때문에, 매우 빠른 속도로 바이오칩을 읽는 것이 가능하다. 또한, 바이오칩을 읽는 시간이 단축됨에 따라 동일한 바이오칩을 여러 회 읽음으로써 데이터의 신뢰도를 향상시킬 수도 있다. 더욱이, 본 발명의 실시예들은 복잡한 광학계의 구성이 요구되지 않으므로, 소형 경량의 장치를 저렴하게 제공하는 것이 가능할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩용 광검출 장치의 구성 및 동작에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩용 광검출 장치(100)의 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩용 광검출 장치(100)는 광축(optical axis)(OX)을 따른 여기광의 진행 방향으로 광원(101), 광확산 소자(102), 편광자(103), 콜리메이팅 렌즈(104), 편광 빔스플리터(105), 1/4 파장판(λ/4 plate)(106) 및 집광 렌즈(107)를 순차적으로 포함하며, 또한 형광의 진행 방향을 따라 순차적으로 여기광 흡수 필터(110), 변형 가능 미러(deformable mirror)(111), 투영 광학계(112) 및 광검출기(113)를 더 포 함하고 있다. 물론, 이러한 광학 장치들의 순서는 설계에 따라서는 서로 바뀔 수도 있다. 여기서, 광원(101), 광확산 소자(102), 콜리메이팅 렌즈(104) 및 집광 렌즈(107)는 바이오칩(130)을 조명하기 위한 광원 시스템을 구성한다. 또한, 상기 여기광 흡수 필터(110), 변형 가능 미러(111), 투영 광학계(112) 및 광검출기(113)는 형광을 검출하기 위한 형광 검출 시스템을 구성한다. 그리고, 편광자(103), 편광 빔스플리터(105) 및 1/4 파장판(106)은 광경로를 변환시키기 위한 광경로 변경 유닛을 구성한다.
유의할 점은, 본 실시예 및 이하에서 설명될 다른 실시예들에서 사용되는 광학계들이 주로 렌즈들로 구성된 굴절광학계인 것으로 설명되지만, 굴절광학계 대신에 오목 미러 또는 볼록 미러를 포함하는 반사광학계를 사용하더라도 동일한 작용과 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 이하에서 설명되는 집광 렌즈, 콜리메이팅 렌즈 및 줌 렌즈 시스템 대신에, 집광 미러, 콜리메이팅 미러 및 줌 미러 시스템을 각각 사용할 수 있다. 또한, 설계에 따라서는 굴절식 렌즈와 반사 미러를 모두 포함하는 반사굴절광학계를 사용할 수도 있다. 이하에서는 편의상 굴절광학계를 위주로 설명한다.
광원 시스템에서, 광원(101)은 여기광(excitation light)을 방출하는 역할을 한다. 여기광은 바이오칩(예컨대, DNA 칩)(130) 내의 스팟(spot)들에 결합된 샘플 유전자에 있는 형광 물질을 여기시키기 위한 광이다. 예를 들어, 여기광으로서 약 500nm의 파장을 갖는 광을 사용할 수 있다. 그러나 광원(101)에서 방출되는 광은 반드시 500nm 파장의 단색광일 필요는 없으며, 500nm의 파장을 포함하는 스펙트럼 대역을 갖기만하면 된다. 또한, 필요에 따라서, 예를 들어 형광 물질의 특성에 따라서 여기광의 파장은 달라질 수도 있다. 이러한 점에서, 여기광을 방출하는 광원(101)으로서, 예를 들어, 백색광을 방출하는 램프를 사용할 수도 있으며, 또는 500nm 파장 대역의 단색광을 방출하는 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD)를 사용할 수도 있다. 또한, 예를 들어 여기광은 가간섭성(coherent) 광일 수도 있고, 비간섭성(incoherent) 광일 수도 있다. 더욱이, 광원(101)에서 방출된 여기광은 편광 상태의 광일 수도 있지만, 편광되지 않은 광이어도 무방하다.
광원(101)에서 방출된 여기광은 광확산 소자(102)를 통과할 수 있다. 광확산 소자(102)는 여기광을 고르게 확산시켜 그 전체 단면을 통해 균일한 세기를 갖도록 한다. 여기광이 전체적으로 균일한 세기를 갖는 것은 바이오칩(130)의 전체 면적에 걸쳐 동일한 세기의 광을 조명하기 위한 것이다. 이는 검출 결과 데이터의 신뢰성 확보를 위해 중요할 수 있다. 도 1에는 광확산 소자(102)가 하나의 평판형 소자로 간략하게 도시되어 있지만, 여러 가지 다양한 형태로 광확산 소자(102)를 구성하는 것이 가능하다. 예컨대, 광확산 소자(102)는 막대형의 광 인터그레이터일 수 있다. 또한 균일도 향상을 위해 다수의 광학 소자들로 광확산 소자(102)를 구성할 수도 있다.
한편, 도 1에는 광원(101)과 광확산 소자(102)가 다른 광학 소자들과 마찬가지로 광축(OX) 상에 배열된 것으로 도시되어 있으나, 적절한 광전달 수단, 예컨대 광섬유(109)(도 2 참조)를 이용할 경우에는, 광축(OX)으로부터 벗어나서 배치될 수도 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 광섬유(109)를 사용할 경우에는, 여기광이 광 섬유(109)의 내부를 진행하는 동안 충분히 고르게 확산될 수도 있으므로, 도 1의 광확산 소자(102)를 생략할 수도 있다. 또한, 광섬유(109)를 사용하면, 광원(101)의 배치 설계에 대한 자유도를 증가시킬 수 있으며, 조립시 광원(101)의 정렬을 위한 수고를 줄일 수 있을 것이다.
상기 광확산 소자(102) 다음에(또는, 광섬유(미도시) 다음에) 배치된 것은 편광자(103)이다. 편광자(103)는 여기광이 특정 편광 상태를 갖도록 한다. 예컨대, 편광자(103)를 통과한 여기광은 S-편광 상태를 가질 수 있다. 그러나, 광원(101)이 특정 편광 상태의 광을 방출하도록 구성된 경우에는, 예를 들어 광원(101)이 S-편광 상태의 광을 방출하는 레이저인 경우에는, 상기 편광자(103)를 사용하지 않을 수도 있다.
편광자(103)를 통과한 여기광은, 선택적으로 콜리메이팅 렌즈(104)를 통과할 수 있다. 콜리메이팅 렌즈(104)는 여기광을 평행빔으로 만들어 주는 역할을 한다. 도 1에는 편광자(103) 다음에 콜리메이팅 렌즈(104)가 배치된 것으로 도시되어 있으나, 상기 콜리메이팅 렌즈(104)는 광원(101)과 광확산 소자(102) 사이에, 또는 광확산 소자(102)와 편광자(103) 사이에 배치될 수도 있다. 그러나, 광원(101)에서 방출된 여기광의 발산(divergence)이 크지 않고, 집광 렌즈(condenser lens)(107)로 여기광을 충분히 집광시킬 수 있는 경우에는 콜리메이팅 렌즈(104)를 사용하지 않을 수도 있다.
다음으로 편광 빔스플리터(polarizing beam splitter)(105)가 배치되어 있다. 편광 빔스플리터(105)는 입사광의 편광 상태에 따라 입사광을 반사하거나 투과 시키는 역할을 한다. 예를 들어, 편광 빔스플리터(105)는 S-편광된 광을 투과시키고, P-편광된 광을 반사할 수 있다. 이러한 편광 빔스플리터(105)를 사용함으로써, 광원(101)으로부터 방출된 여기광을 바이오칩(130)으로 진행시키고, 바이오칩(130)으로부터 반사된 광을 광검출기(113)로 진행시킬 수 있다. 이러한 점에서 편광 빔스플리터(105)는 광경로 변경 소자라고 볼 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 상기 편광 빔스플리터(105)는 편광자(103) 및 1/4 파장판(106)과 함께 광경로 변경 유닛을 구성하며, 그 원리는 이하에서 더욱 상세하게 설명할 것이다. 도 1에는, 광원(101)으로부터 방출된 여기광이 편광 빔스플리터(105)를 통과하여 바이오칩(130)으로 진행하고, 바이오칩(130)으로부터 반사된 광이 편광 빔스플리터(105)에서 반사되는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 실시예에 따라서는, 광원(101)으로부터 방출된 여기광이 편광 빔스플리터(105)에서 반사되고, 바이오칩(130)에서 반사된 광이 편광 빔스플리터(105)를 투과하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 1/4 파장판(106), 집광 렌즈(107) 및 바이오칩(130) 대신에, 여기광 흡수 필터(110), 변형 가능 미러(111), 투영 광학계(112) 및 광검출기(113)가 광축(OX) 상에 배열될 것이다.
편광 빔스플리터(105)를 투과한 여기광은 1/4 파장판(106)을 통과한다. 1/4 파장판(106)은 선편광된 광을 원편광된 광으로 또는 그 역으로 변환하는 역할을 한다. 예를 들어, 1/4 파장판(105)에 입사한 S-편광 상태의 광은 좌원편광 상태의 광으로 변환될 수 있다.
그런 후, 원편광 상태로 변환된 여기광은 집광 렌즈(107)에 입사한다. 집광 렌즈(107)는 여기광을 집광함으로써 소정의 직경을 갖는 광 스팟(light spot)을 바이오칩(130) 상에 제공한다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 스팟의 직경은 바이오칩(130)의 전체 영역을 조명할 수 있는 정도의 크기를 갖는다. 따라서, 바이오칩(130)을 다수의 영역으로 나누어 차례로 스캐닝할 필요 없이, 한 번의 여기광 조명으로 바이오칩(130)의 전체 영역을 여기시킬 수 있다. 도 1에는 상기 집광 렌즈(107)가 간략하게 하나의 렌즈 소자로 도시되어 있지만, 다수의 렌즈들을 갖는 렌즈군으로 집광 렌즈(107)를 구성할 수도 있다. 일반적으로, 집광 렌즈(107)에 의해 포커싱된 광 스팟은 주변부로 갈수록 수차의 영향을 많이 받고 왜곡이 심하게 된다. 따라서 바이오칩(130)의 크기(특히, 바이오칩(130)에 형성된 유전자 스팟들의 어레이의 크기)의 수 배 정도의 직경을 갖는 광 스팟을 형성하고, 왜곡이 적은 광 스팟의 중심부만을 사용할 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 구면 수차 등을 제거하기 위하여 집광 렌즈(107)로서 비구면 렌즈를 사용할 수 있다. 집광 렌즈(107)가 다수의 렌즈들을 갖는 렌즈군으로 구성된 경우, 렌즈군 내의 적어도 하나의 렌즈가 비구면 렌즈일 수도 있다.
이러한 방식으로 바이오칩(130)이 여기광에 의해 조명되면, 바이오칩(130) 내의 유전자 스팟들에 결합된 샘플 유전자에 붙어 있는 형광 물질이 여기하여 형광을 방출하게 된다. 이렇게 발생한 형광은 앞서 언급한 형광 검출 시스템에서 검출되어야 한다. 도 1의 실시예에서, 바이오칩(130)은 불투명한 또는 반사형 기판에 형성되어 있다. 따라서, 형광 물질에서 방출된 형광은 집광 렌즈(107)를 통과하여 광축(OX)을 따라 편광 빔스플리터(105)를 향해 진행하게 된다. 이때, 형광은 특정 한 편광 성분을 갖지 않는 무편광 상태이기 때문에, 편광 빔스플리터(105)는 형광에 대해 단순한 하프 미러(half mirror)의 기능만을 수행하게 된다. 이에 따라, 형광의 일부가 편광 빔스플리터(105)에 의해 반사되어, 형광 검출 시스템의 일부를 구성하는 여기광 흡수 필터(110)로 진행한다. 이를 위해, 여기광 흡수 필터(110)는 편광 빔스플리터(105)의 형광 출사면과 대향하여 배치될 수 있다.
한편, 바이오칩(130)에 조명된 여기광의 일부는 상기 바이오칩(130)에서 반사되어 다시 1/4 파장판(106)을 통과하게 된다. 이때, 여기광은 1/4 파장판(106)에 의해 예를 들어 P-편광 상태의 광으로 바뀌게 된다. 그러면, P-편광 상태의 여기광은 편광 빔스플리터(105)에서 반사되어 여기광 흡수 필터(110)에 입사할 수 있다. 본 실시예에서, 광검출기(113)에서 검출하고자 하는 광은 단지 형광뿐이며, 여기광의 세기는 형광의 세기에 비해 훨씬 크기 때문에 정확한 측정을 방해할 수 있다. 상기 여기광 흡수 필터(110)는 입사광 중에서 형광만을 투과시키고 여기광은 흡수하기 위한 것으로, 예를 들어, 파장 선택성 필터일 수 있다.
여기광 흡수 필터(110) 다음에는 변형 가능 미러(deformable mirror)(111), 투영 광학계(projection optical system)(112) 및 광검출기(113)가 순차적으로 배치되어 있다. 여기광 흡수 필터(110)를 통과한 형광은 변형 가능 미러(111)에 의해 반사된 후, 투영 광학계(112)에 의해 광검출기(113) 위에 결상된다. 이때, 광검출기(113)에 결상되는 형광의 이미지는 바이오칩(130) 자체의 불균일한 표면에 의해, 그리고 바이오칩(130)으로부터 광검출기(113)까지의 광경로 내에 있는 광학 소자들의 수차들에 의해 왜곡되기 쉽다. 상기 변형 가능 미러(111)와 투영 광학계(112)는 이러한 형광 이미지의 왜곡을 보정하는 역할을 수행할 수 있다.
변형 가능 미러(111)는 미러의 반사면이 기계적 또는 전기적 조작에 의해 임의로 변형 가능한 미러이다. 예를 들어, 변형 가능 미러(111)의 반사면은 가요성 부재로 이루어져 있으며, 반사면의 하부에는 상기 가요성 반사면을 국소적으로 밀거나 당겨 변형시키기 위한 미세한 전기적 또는 기계적 장치들이 2차원 어레이의 형태로 배열되어 있다. 그러면 바이오칩(130)으로부터 변형 가능 미러(111)까지의 광경로 상에 존재하는 수차들을 보상할 수 있도록 변형 가능 미러(111)의 미러면에 의도적으로 수차 제공하는 것이 가능하다. 예를 들어, 바이오칩(130)으로부터 변형 가능 미러(111)까지의 광경로 상에서 누적된 구면 수차에 반대되는 구면 수차를 변형 가능 미러(111)에 제공하면, 구면 수차를 상쇄시킬 수 있다. 따라서, 상기 변형 가능 미러(111)를 이용함으로써 형광 이미지의 왜곡을 보정할 수 있다.
투영 광학계(112)에 입사하는 형광은 변형 가능 미러(111)에 의해 이미지의 왜곡이 거의 보정된 상태이다. 투영 광학계(112)는 추가적인 수차 없이 형광의 이미지를 광검출기(113)에 제공할 수 있도록 다수의 렌즈들로 구성될 수 있다. 도 1에는 간단히 결상 렌즈(112a)와 투영 렌즈(112b)만이 도시되어 있지만, 더 많은 수의 렌즈들이 배치될 수도 있다. 이러한 투영 광학계(112)의 렌즈들로서 수차를 줄인 비구면 렌즈를 사용할 수도 있다. 그러나, 투영 광학계(112)의 수차까지 고려하여 상기 변형 가능 미러(111)의 미러면을 변형시키는 것도 가능하다. 예를 들어, 광검출기(113)에서 검출되는 형광 이미지를 분석하여, 광검출기(113)에 입사하는 형광 이미지의 왜곡이 거의 존재하지 않을 때까지 변형 가능 미러(111)의 미러면을 변형시키는 것도 가능하다.
광검출기(113)에 입사하는 형광 이미지는 광검출기(113)에 의해 전기적 신호로 변환되어 컴퓨터 등과 같은 영상 신호 처리부(140)에 전달된다. 광검출기(113)는, 상기 바이오칩(130) 내의 유전자 스팟들에 대한 전체 형광 이미지를 한번에 검출하기 위하여, 예를 들어 수십만 내지 수백만의 미세한 화소들의 어레이로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 광검출기(113)로서 광증배관(PMT), 전하결합소자(CCD) 또는 CMOS 이미지 센서(CIS) 등을 사용할 수 있다.
이러한 광검출기(113)의 각 화소는 바이오칩(130) 내의 다수의 유전자 스팟들과 매칭되어야 한다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 광검출기(113)의 하나의 화소(113a)가 바이오칩(130) 내의 하나의 유전자 스팟의 이미지(131)와 1:1로 매칭될 수도 있다. 그러나, 더욱 신뢰성 있는 데이터를 얻기 위하여, 하나의 유전자 스팟의 이미지가 광검출기의 다수의 화소와 1:n(여기서 n은 자연수)으로 매칭될 수도 있다. 도 3b는 하나의 유전자 스팟의 이미지(131)가 4개의 화소(113a~113d)와 1:4로 매칭된 예를 도시하고 있다. 이 경우, 4개의 화소(113a~113d)가 공동으로 한 유전자 스팟의 이미지(131)의 세기를 검출하므로, 검출 오차를 더욱 줄일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광검출기(113)의 화소들과 바이오칩(130) 내의 유전자 스팟들의 이미지 사이의 매칭 비율을 임의로 조절할 수 있도록, 상술한 투영 광학계(112)의 배율을 조절할 수 있다. 예컨대, 상기 투영 광학계(112)는 가변의 배율을 가지며 이미지를 축소 또는 확대할 수 있는 줌 렌즈 시스템일 수도 있다.
한편, 신뢰성 있는 데이터를 얻기 위해서는, 유전자 스팟들의 각각의 이미지 가 광검출기(113)의 대응하는 화소에 정확하게 위치하여야 한다. 이는 상기 바이오칩(130)을 지지하고 있는 스테이지(120)를 통해 달성될 수 있다. 물론, 실시예에 따라서는, 바이오칩(130) 뿐만이 아니라 변형 가능 미러(111), 광검출기(113) 등의 다른 광학 장치에도 스테이지가 설치될 수 있다. 스테이지(120)는 유전자 스팟들의 이미지를 대응하는 화소 위에 정확히 위치시키기 위하여, 예컨대, 서로 직교하는 두 축의 수평 방향(즉, 도 1에서 Y 및 Z-축 방향)으로 이동할 수 있도록 설계된다. 또한, 집광 렌즈(107)의 정확한 포커싱 동작을 위하여 수직 방향(즉, 도 1에서 X-축 방향)으로도 이동할 수 있도록 설계될 수 있다. 또한, 바이오칩(130)과 광검출기(113)가 서로에 대해 회전되어 있거나 경사져 있을 수도 있다. 예컨대, 바이오칩(130)과 광검출기(113) 사이의 상대적 회전을 보정하기 위하여, 상기 스테이지(120)는 X-축을 중심으로 회전할 수 있다. 바이오칩(130)의 틸트는 스테이지(120)가 Y-축 및 Z-축을 중심으로 회전함으로써 보정될 수 있다.
이렇게 스테이지(120)를 직선 이동시키거나 회전시킬 때, 바이오칩(130)이 광검출기(113)에 대하여 정확하게 정렬되어 있는지를 확인하기 위하여, 상기 바이오칩(130) 상에는 소정 형태의 정렬 마크(alignment mark)가 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 바이오칩(130)의 상면에서 유전자 스팟들의 어레이(132) 바깥쪽에 다수의 정렬 마크(133)들이 형성되어 있을 수 있다. 그러면 광검출기(113)에서 감지된 정렬 마크(133)를 분석함으로써, 바이오칩(130)이 정확하게 정렬되어 있는지를 알 수 있다. 도 4에는 십자 모양의 정렬 마크(133)가 예시적으로 도시되어 있으나, 다른 형태의 정렬 마크를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 스팟 어레이(132)의 내부에 정렬 마크(133)를 배치할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 변형 가능 미러(111)를 사용하여 형광 이미지의 왜곡을 충분히 보정할 수 있기 때문에, 단 한번의 여기광 조명으로 바이오칩(130)의 왜곡 없는 전체 형광 이미지를 얻는 것이 가능하다. 따라서 매우 빠른 속도로 바이오칩(130)을 읽고 분석하는 것이 가능하다. 특히, 변형 가능 미러(111)의 미러면이 임의로 변형될 수 있기 때문에, 바이오칩(130)의 표면이 평평하지 않고 불균일하더라도 그로 인한 이미지의 왜곡이 보상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 광검출 장치(100)의 경우, 표면이 매우 평평하고 균일하게 처리된 바이오칩(130)만을 사용할 필요가 없다. 또한, 바이오칩(130)을 읽는 시간이 단축됨에 따라, 동일한 바이오칩(130)을 여러 차례 읽고 평균을 구함으로써 데이터의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수도 있다. 더욱이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광검출 장치(100)의 경우, 바이오칩(130)을 정교하게 스캐닝하게 위한 장치가 요구되지 않고 광학계를 비교적 간단하게 구성할 수 있어서, 소형 경량으로 제조될 수 있으며 제조 비용도 저감시킬 수 있다. 따라서, 휴대가 가능한 바이오칩용 광검출 장치를 제공하는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오칩용 광검출 장치(200)의 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 도 5에 도시된 바이오칩용 광검출 장치(200)는 도 1에 도시된 바이오칩용 광검출 장치(100)와 비교할 때, 광경로를 변경하는데 편광 빔스플리터(105) 대신 다이크로익 미러(205)가 사용되었다는 점에서 가장 큰 차이가 있다. 도 5에 도시된 실시예의 경우, 편광 빔스플리터(105)를 사용하지 않기 때 문에 편광자와 1/4 파장판도 사용하지 않아도 된다. 도 5의 바이오칩용 광검출 장치(200)의 나머지 구성은 도 1의 광검출 장치(100)와 동일하다. 광원(201), 광확산 소자(202), 콜리메이팅 렌즈(204), 집광 렌즈(207), 여기광 흡수 필터(210), 변형 가능 미러(211), 투영 광학계(212), 광검출기(213) 및 스테이지(220)의 구성과 동작은 도 1의 실시예에 관하여 설명한 것과 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 상기 광원(201), 광확산 소자(202), 콜리메이팅 렌즈(204) 및 집광 렌즈(207)는 앞서 설명한 방식으로 바이오칩(130)을 조명하는 광원 시스템이다. 또한, 여기광 흡수 필터(210), 변형 가능 미러(211), 투영 광학계(212) 및 광검출기(213)는 앞서 설명한 방식으로 형광을 검출하는 형광 검출 시스템이다.
다이크로익 미러(205)는 예컨대, 바이오칩(130)에서 발생한 형광의 파장에 해당하는 광을 반사하고, 나머지 파장의 광을 투과시키는 파장 선택성 미러일 수 있다. 그러면, 광원(201)에서 방출된 여기광은 상기 다이크로익 미러(205)를 그대로 통과하여 바이오칩(130)에 도달할 수 있다. 또한, 바이오칩(130)에서 발생한 형광은 다이크로익 미러(205)에 의해 반사되어 광검출기(213)로 전달될 수 있다. 이러한 점에서 상기 다이크로익 미러(205)는 광경로 변경 소자라고 볼 수 있다. 그러나 실시예에 따라서는, 바이오칩(130)에서 발생한 형광의 파장에 해당하는 광을 투과시키고 나머지 파장의 광을 반사하도록 다이크로익 미러(205)를 구성할 수도 있다. 이 경우, 상기 집광 렌즈(207), 바이오칩(130) 및 스테이지(220) 대신에, 여기광 흡수 필터(210), 변형 가능 미러(211), 투영 광학계(212) 및 광검출기(213)가 광축(OX) 상에 배열될 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오칩용 광검출 장치(300)의 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 도 6의 실시예의 경우, 바이오칩(130')이 투명한 기판 위에 형성되어 있다. 따라서, 바이오칩(130')에 발생한 형광은 상기 바이오칩(130')을 투과하여 진행할 수 있다. 도 1의 실시예와 비교할 때, 도 6의 실시예는 바이오칩을 조명하기 위한 광원 시스템과 형광을 검출하기 위한 형광 검출 시스템이 바이오칩(130')을 중심으로 서로 반대쪽에 배치되어 있다는 점에서 차이가 있다. 이에 따라, 본 실시예의 경우, 광경로를 변경하기 위한 광경로 변경 유닛이 요구되지 않는다. 즉, 도 1에 도시된 편광자(103), 편광 빔스플리터(105), 1/4 파장판(106)이나 도 5에 도시된 다이크로익 미러(205)는 도 6의 실시예에 따른 바이오칩용 광검출 장치(300)에는 사용되지 않는다. 대신에 여기광 흡수 필터(310)가 상기 바이오칩(130')의 여기광 조명면의 반대쪽 면과 직접 대향하고 있다.
그 밖의 광원 시스템 및 형광 검출 시스템의 구성과 기능은 도 1의 실시예에 대해 설명한 것과 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 광원 시스템의 광원(301), 광확산 소자(302), 콜리메이팅 렌즈(304) 및 집광 렌즈(307)는 도 1의 광원(101), 광확산 소자(102), 콜리메이팅 렌즈(104) 및 집광 렌즈(107)와 동일한 것이다. 또한, 형광 검출 시스템의 여기광 흡수 필터(310), 변형 가능 미러(311), 투영 광학계(312) 및 광검출기(313)는 도 1의 여기광 흡수 필터(110), 변형 가능 미러(111), 투영 광학계(112) 및 광검출기(113)와 동일한 것일 수 있다. 그러나 광학 소자들의 배치에 있어서, 도 6의 실시예의 경우, 상기 광원(301), 광확산 소자(302), 콜리메이팅 렌즈(304), 집광 렌즈(307), 여기광 흡수 필터(310), 변형 가능 미러(311), 투영 광학계(312) 및 광검출기(313)는 변형 가능 미러(311)에 의해 절곡된 하나의 공통 광축(OX)에 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우, 바이오칩(130')과 광검출기(313)가 각각의 스테이지(320, 330)에 의해 지지되고 이동 또는 회전될 수 있다. 여기서, 바이오칩(130')을 지지하는 스테이지(320)에는 바이오칩(130')에서 발생한 형광이 통과할 수 있도록 개구 또는 투명한 윈도우(320a)가 형성되어 있을 수 있다. 상기 개구 또는 투명한 윈도우(320a)는, 예를 들어, 바이오칩(130')에 형성되어 있는 유전자 스팟들의 어레이와 크기가 같거나 또는 더 커야 할 것이다. 광검출기(313)를 지지하는 스테이지(330)는 바이오칩(130')을 지지하는 스테이지(320)와 동일한 것일 수 있다. 그러나 실시예에 따라서는, 바이오칩(130')에만 스테이지(320)가 배치되거나, 또는 광검출기(313)에만 스테이지(330)가 배치될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오칩용 광검출 장치(400)의 구성을 개략적으로 도시하고 있다. 도 7의 실시예의 경우, 도 6의 실시예와 마찬가지로, 바이오칩(130')이 투명한 기판 위에 형성되어 있다. 그 결과, 바이오칩(130')에 발생한 형광은 상기 바이오칩(130')을 투과하여 진행할 수 있다. 따라서, 도 6의 실시예와 마찬가지로, 도 7의 실시예는 바이오칩을 조명하기 위한 광원 시스템과 형광을 검출하기 위한 형광 검출 시스템이 바이오칩(130')을 중심으로 서로 반대쪽에 배치될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예의 경우, 광경로를 변경하기 위한 광경로 변경 유닛이 요구되지 않는다. 따라서, 상술한 편광자(103), 편광 빔스플리터(105), 1/4 파장판(106)이나 다이크로익 미러(205)는 도 7의 실시예에 따른 바이 오칩용 광검출 장치(400)에는 사용되지 않는다.
도 7의 실시예에 따른 바이오칩용 광검출 장치(400)에서, 광원 시스템의 구성과 기능은 도 1의 실시예에 대해 설명한 것과 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 광원 시스템의 광원(401), 광확산 소자(402), 콜리메이팅 렌즈(404) 및 집광 렌즈(407)는 도 1의 광원(101), 광확산 소자(102), 콜리메이팅 렌즈(104) 및 집광 렌즈(107)와 동일한 것이다. 다만, 형광 이미지의 왜곡을 방지하기 위하여, 예를 들어 수차 보상 소자(408)를 집광 렌즈(407)와 바이오칩(130') 사이에 더 배치할 수도 있다. 이러한 수차 보상 소자(408)는 변형 가능 미러(111)와 동일한 역할을 하는 것으로, 반사형이 아닌 투과형의 소자일 수 있다. 예컨대, 상기 수차 보상 소자(408)는 액정 광학 소자일 수 있다.
한편, 본 실시예에 따르면, 형광 검출 시스템은 단지 여기광 흡수 필터(410)와 광검출기(413)만으로 구성될 수 있다. 특히, 상기 여기광 흡수 필터(410)와 광검출기(413)는, 바이오칩(130')의 여기광 조명면의 반대쪽 면에서 바이오칩(130')과 일체로 결합 및 고정되어 있을 수 있다. 이때, 광검출기(413)의 각 화소가 바이오칩(130') 내의 대응하는 유전자 스팟들과 정확하게 매칭될 수 있도록, 상기 광검출기(413)와 바이오칩(130')을 미리 정렬시킨 후, 서로 변위되지 않도록 이들을 함께 고정할 수 있다. 이렇게 하나로 고정된 바이오칩(130'), 여기광 흡수 필터(410) 및 광검출기(413)는 하나의 스테이지(420)에 의해 지지되어, 광원 시스템의 최적의 조명 영역을 향해 이동될 수 있다. 이 경우, 광원 시스템의 집광 렌즈(407)가 깊은 심도를 갖게 하여, 적어도 상기 바이오칩(130')으로부터 광검출기(413)까지의 범위 에서 모두 포커싱이 맞도록 하는 것이 유리할 수 있다.
이러한 도 7에 도시된 실시예에 따르면, 형광 검출 시스템에서 값 비싼 변형 가능 미러와 투영 광학계를 사용할 필요가 없기 때문에, 바이오칩용 광검출 장치의 제조 단가를 더욱 낮출 수 있다. 또한, 부품의 수가 줄어든 만큼 조립시 부품 정렬의 수고를 줄일 수 있으며, 형광 검출 시스템에서의 광경로가 크게 짧아지기 때문에 바이오칩용 광검출 장치의 크기를 더욱 작게 만들 수 있다.
지금까지, 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 다양한 실시예들이 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예들은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상술한 실시예들이 주로 렌즈들로 구성된 굴절광학계를 사용하는 것으로 설명되었지만, 오목 미러 또는 볼록 미러를 포함하는 반사광학계를 사용하더라도 동일한 작용과 효과를 얻을 수 있다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩용 광검출 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 실시예에 대한 변형예인 바이오칩용 광검출 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 바이오칩용 광검출 장치에서 사용되는 광검출기의 각 화소와 바이오칩 내의 대응하는 유전자 스팟 사이의 매칭 상태를 도시한다.
도 4는 바이오칩의 상면에 있는 유전자 스팟들의 어레이와 다수의 정렬 마크들을 예시적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오칩용 광검출 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오칩용 광검출 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오칩용 광검출 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100,200,300,400.....바이오칩용 광검출 장치
101.....광원 102.....광확산 소자
103.....편광자 104.....콜리메이팅 렌즈
105.....편광 빔스플리터 106.....1/4 파장판
107.....집광 렌즈 109.....광섬유
110.....여기광 흡수 필터 111.....변형 가능 미러
112.....투영 광학계 113.....광검출기
120.....스테이지 130.....바이오칩
205.....다이크로익 미러

Claims (21)

  1. 여기광으로 바이오칩을 조명하기 위한 광원 시스템;
    바이오칩에서 발생한 형광을 검출하기 위한 형광 검출 시스템; 및
    상기 광원 시스템에서 발생한 여기광을 바이오칩으로 전달하고, 바이오칩에서 발생한 형광을 상기 형광 검출 시스템으로 전달하는 광경로 변경 유닛;을 포함하며,
    상기 광원 시스템에 의해 바이오칩에 조명되는 여기광의 크기가 바이오칩의 크기보다 크고,
    상기 형광 검출 시스템은 한번의 여기광 조명시 바이오칩 전체의 형광 이미지를 검출하는 바이오칩용 광검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 시스템은 여기광의 진행 경로를 따라 동일 광축 상에 차례로 배치된 광원, 광확산 소자 및 집광 렌즈 또는 집광 미러를 포함하는 바이오칩용 광검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 시스템은 여기광을 발생시키는 광원, 여기광을 전달하는 광섬유 및 여기광을 바이오칩 위에 집광시키는 집광 렌즈 또는 집광 미러를 포함하는 바이 오칩용 광검출 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 광경로 변경 유닛은, 광확산 소자와 집광 렌즈 또는 집광 미러 사이에 배치된 편광 빔스플리터, 광확산 소자와 편광 빔스플리터 사이에 배치된 편광자 및 편광 빔스플리터와 집광 렌즈 또는 집광 미러 사이에 배치된 1/4 파장판을 포함하는 바이오칩용 광검출 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 형광 검출 시스템은, 형광의 진행 방향을 따라 차례로 배치된 여기광 흡수 필터, 변형 가능 미러, 투영 광학계 및 광검출기를 포함하며, 상기 여기광 흡수 필터는 상기 편광 빔스플리터의 형광 출사면과 대향하도록 배치되어 있는 바이오칩용 광검출 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 변형 가능 미러는 형광 이미지의 왜곡을 보정하기 위하여 기계적 또는 전기적 조작에 의해 반사면이 변형 가능한 미러인 바이오칩용 광검출 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 투영 광학계는 가변의 배율을 갖는 줌 렌즈 시스템 또는 줌 미러 시스 템인 바이오칩용 광검출 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 광검출기는 다수의 미세한 화소들의 어레이를 갖는 것으로, 광증배관(PMT), 전하결합소자(CCD) 및 CMOS 이미지 센서(CIS) 중에서 하나인 바이오칩용 광검출 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    바이오칩 내의 하나의 유전자 스팟의 이미지는 상기 광검출기의 적어도 하나의 화소와 매칭되는 바이오칩용 광검출 장치.
  10. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 광경로 변경 유닛은 광확산 소자와 집광 렌즈 또는 집광 미러 사이에 배치된 다이크로익 미러인 바이오칩용 광검출 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    바이오칩을 지지하며, 바이오칩을 이동 및 회전시키는 스테이지를 더 포함하는 바이오칩용 광검출 장치.
  12. 여기광으로 바이오칩을 조명하기 위한 광원 시스템; 및
    바이오칩에서 발생한 형광을 검출하기 위한 형광 검출 시스템;을 포함하며,
    상기 광원 시스템과 형광 검출 시스템은 바이오칩을 중심으로 서로 반대쪽에 배치되어 있고,
    상기 광원 시스템에 의해 바이오칩에 조명되는 여기광의 크기가 바이오칩의 크기보다 크며,
    상기 형광 검출 시스템은 한번의 여기광 조명시 바이오칩 전체의 형광 이미지를 검출하는 바이오칩용 광검출 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광원 시스템은 여기광의 진행 경로를 따라 동일 광축 상에 차례로 배치된 광원, 광확산 소자 및 집광 렌즈 또는 집광 미러를 포함하는 바이오칩용 광검출 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 광원 시스템은 광확산 소자와 집광 렌즈 또는 집광 미러 사이에 배치된 콜리메이팅 렌즈 또는 콜리메이팅 미러를 더 포함하는 바이오칩용 광검출 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 집광 렌즈 또는 집광 미러에 의해 바이오칩 위에 포커싱되는 광 스팟의 직경은 바이오칩의 전체 영역보다 큰 크기를 갖는 바이오칩용 광검출 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 형광 검출 시스템은, 형광의 진행 방향을 따라 차례로 배치된 여기광 흡수 필터, 변형 가능 미러, 투영 광학계 및 광검출기를 포함하며, 상기 여기광 흡수 필터는 바이오칩의 여기광 조명면의 반대쪽 면과 대향하도록 배치되어 있는 바이오칩용 광검출 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 변형 가능 미러는 형광 이미지의 왜곡을 보정하기 위하여 기계적 또는 전기적 조작에 의해 반사면이 변형 가능한 미러인 바이오칩용 광검출 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 광검출기는 다수의 미세한 화소들의 어레이를 갖는 것으로, 광증배관(PMT), 전하결합소자(CCD) 및 CMOS 이미지 센서(CIS) 중에서 하나인 바이오칩용 광검출 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    바이오칩 내의 하나의 유전자 스팟의 이미지는 상기 광검출기의 적어도 하나의 화소와 매칭되는 바이오칩용 광검출 장치.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 형광 검출 시스템은 바이오칩의 여기광 조명면의 반대쪽 면에서 바이오칩과 일체로 결합되어 있는 여기광 흡수 필터와 광검출기를 포함하는 바이오칩용 광검출 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 광원 시스템은 여기광의 진행 경로를 따라 동일 광축 상에 차례로 배치된 광원, 광확산 소자, 집광 렌즈 또는 집광 미러, 및 수차 보상 소자를 포함하는 바이오칩용 광검출 장치.
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