KR20120140021A - 광학 시스템을 이용한 액체 샘플의 분석 장치 및 분석 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광학 시스템을 이용한 액체 샘플의 분석 장치 및 분석 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플의 분석장치에 있어서, 상기 분석장치는, 적어도 상부에 소수성 표면을 가지며, 상부에서 액체 샘플을 수용하는 홀더와; 상기 홀더의 일측에 마련되며, 외부의 광원으로부터 입사되는 광선을 상기 액체 샘플에 조사되도록 하는 제1 볼록렌즈와; 상기 홀더를 중심으로 상기 제1볼록렌즈와 대향되는 위치에 마련되며, 상기 제1볼록렌즈로부터 입사되어 상기 액체 샘플을 투과하는 광선이 투과되도록 하는 제2볼록렌즈 또는 상기 제1볼록렌즈로부터 입사되는 광선을 반사하기 위한 반사수단 중에서 선택되는 어느 하나; 를 포함하여 구성되는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치 및 그 분석방법을 제공한다.
Description
본 발명은 광학 시스템을 이용한 액체 샘플의 분석 장치 및 분석 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플의 분석장치에 있어서, 상기 분석장치는, 적어도 상부에 소수성 표면을 가지며, 상부에서 액체 샘플을 수용하는 홀더와; 상기 홀더의 일측에 마련되며, 외부의 광원으로부터 입사되는 광선을 상기 액체 샘플에 조사되도록 하는 제1 볼록렌즈와; 상기 홀더를 중심으로 상기 제1볼록렌즈와 대향되는 위치에 마련되며, 상기 제1볼록렌즈로부터 입사되어 상기 액체 샘플을 투과하는 광선이 투과되도록 하는 제2볼록렌즈 또는 상기 제1볼록렌즈로부터 입사되는 광선을 반사하기 위한 반사수단 중에서 선택되는 어느 하나; 를 포함하여 구성되는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치 및 그 분석방법을 제공한다.
일반적으로 수분, 용액과 같은 분석 대상 액체 샘플은 유리 또는 그 밖의 재질로 이루어진 광학용 투명성 접시에 수용하여 통상적인 광도측정 방법 등 분석 방법에 의해 특정된다. 그러나, 이러한 광학용 접시는 매우 고가이고, 또한 이를 세정하는데 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.
한편, 광학용 접시에 수용되는 샘플 부피의 최소값은 측정 시스템의 특성에 좌우된다. 때로는 고가의 샘플을 절약하기 위하여, 그리고, 오염의 문제를 최대한 억제하기 위하여, 지금까지는 분석 대상 액체 샘플을 비교적 작은 부피로 유지하도록 하는 장치가 고안되어 왔다. 미국특허 제6628382호 및 6809826호에서는 액체 광도계를 개시하였는데, 이는 두 개의 대향하는 홀더의 표면사이에서 표면장력에 의하여 액적 샘플이 부착되며, 하나의 표면은 다른 하나의 표면에 대하여 접근 및 이격이 가능하도록 되어 있다. 양 표면은 상호 동축을 이루는 광섬유를 각각 포함하고 있으며, 이는 여기된 광을 전달하여 샘플을 분석하고자 하는 것이다. 또한, 미국특허 제4643580호에서는 분석용 액적 샘플을 소량 수용하여 지지하도록 할 수 있는 광도계 헤드를 개시하고 있다. 이 때, 액상의 샘플은 하우징의 통공을 경유하여 두 개의 표면사이의 갭으로 전달되고, 그럼으로써 소량의 액상 샘플을 준비할 수 있다. 그리고, 광섬유 송수신체가 하우징에 별도로 장착되어 액상 샘플에 조사됨으로써 샘플과 에너지를 교환하도록 할 수 있다. 또한, 미국특허 제4910402호에서는 광 입력을 담당하는 광섬유와 입력된 광을 감지하는 광섬유 사이에 액상의 샘플을 위치시키고, 상기 샘플의 물성을 측정하는 기구에 대하여 개시하고 있다. 광신호는 액적과 광 방사에 대한 반응의 함수관계로부터 도출된다. 또한, 오션옵틱스사(Ocean Optics Inc.)는 마이크로리터 단위의 스펙트로 피페터(Spectro Pippetter)를 제안하였는데, 분광 분석을 위하여 2마이크로리터의 부피를 갖는 샘플만을 취급한다. 본 시스템은 마이크로리터의 부피를 갖는 샘플과 두 갈래로 나뉜 광섬유 가이드를 포함하며, 상기 광섬유 가이드는 샘플로 또는 샘플로부터 광을 전달하는 역할을 한다.
상기 열거된 모든 기술들은 광 전달을 위하여 광섬유 가이드를 사용하며, 광학 장치와 액체 샘플이 직접 접촉하도록 한다는 점에 공통점이 있다.
그러나, 광섬유 가이드의 구비여부는 광학 분석 장치의 복잡성, 제조상의 난이도, 제조 단가 등의 문제가 발생될 수 있으므로, 이를 대체하는 수단이 있다면 분석 장치의 효율성을 높일 수 있을 것이다.
한편, 분석에 있어서 또 다른 중요한 요소는, 샘플과 광학 장치 사이의 모든 공간에서 광 파동의 간섭이 최소화됨으로써, 입사광이 반사될 때 최소의 반사 손실과 입사 및 방사광간의 최소의 수차(abberation)를 구현한다는 점이다. 이러한 효율의 극대화는 샘플을 광학 장치와 직접 접촉하는 경우에 얻어질 수 있다. 그러나, 이 경우, 광학 시스템의 다양화와 융통성(flexibility)이 떨어지며, 광 표면의 열화율(decading or aging rate)이 증가하게 된다. 또한, 각 공정 후에 광학 장치를 꼼꼼하게 세정하는 것이 필요한데, 이러한 경우 소요되는 시간으로 인해 분석에 필요한 시간이 보다 많이 걸리는 문제점 또한 야기된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 홀더의 표면을 소수성 표면화하고, 여기에 피분석 대상 액체 샘플을 수용하도록 함으로써 액체 샘플의 형상을 구형으로 유지하여 액체 샘플을 중심으로 어느 방향에서 광을 조사하는 경우에도 동일한 광량, 동일한 파동의 광선을 조사 또는 집광할 수 있으므로, 분석을 위한 조건을 통일할 수 있도록 하는 액체 샘플의 분석 장치 및 분석 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 소수성 표면의 홀더를 이용함으로써 그 상부에 수용되는 적은 양의 액체 샘플의 젖음성을 매우 낮추어 구형으로 자가정렬하도록 할 수 있으며, 따라서 분석 대상 액체 샘플의 준비과정이 매우 용이하도록 하는 액체 샘플의 분석 장치 및 분석 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 액체 샘플의 형상을 공기중에서 가장 안정된 구형화 함으로써, 입사광을 매개하는 대물렌즈의 초점이 구형 액적의 중심에 집중되도록 하면, 구형 액적의 균일한 곡률을 갖는 곡면으로부터 방사되는 광의 반사 경로가 최대한 균일화 되며, 따라서 반사손실 및 수차를 최소화하도록 하는 액체 샘플의 분석 장치 및 분석 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 액체 샘플을 홀더 이외의 렌즈 등 광학장치와 접촉하지 않도록 함으로써 장치의 세정에 소요되는 물리적 부담을 크게 경감하도록 하는 액체 샘플의 분석 장치 및 분석 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 홀더의 상부 직경을 매우 작게 제조하고, 여기에 구형의 액적을 수용하도록 하는 기술적 사상으로부터 매우 소량의 저농도의 액체 샘플에 대해서도 분석이 용이하도록 하는 액체 샘플의 분석 장치 및 분석 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 분석 대상 액체 샘플을 최대한 구형의 액적으로 구현함으로써, 샘플의 주변에 각기 다른 속성의 분석장치를 주어진 공간안에서 최대한 배열하도록 할 수 있으며, 이로부터 다중 분석이 가능하여 분석에 소요되는 시간 및 노력을 최대한 경감하도록 하는 액체 샘플의 분석 장치 및 분석 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 액체 샘플 주변의 렌즈 등 광 입사 및 반사와 관련된 장치들의 초점을 일치시키고, 입사광이 액체 샘플을 경유하여 방사되는 광의 집광 조건을 균일하게 유지할 수 있으며, 따라서 여러 분석결과들을 동일한 조건하에서 얻을 수 있도록 함으로써 분석 결과의 신뢰성을 제고할 수 있도록 하는 액체 샘플의 분석 장치 및 분석 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 입사광과 동일한 광 경로상에 반사 수단을 구비하도록 하고, 초점을 일치시킴으로써 광원의 조도를 높이지 않고도 충분한 반사광을 얻을 수 있으며, 따라서 액체 샘플의 광분석의 정확도를 제고하도록 할 수 있는 액체 샘플의 분석 장치 및 분석 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 렌즈, 반사 수단 등만으로도 액체 샘플로부터 집광 효율을 매우 높일 수 있도록 함으로써 장치의 단순화, 소형화가 가능하도록 하는 액체 샘플의 분석 장치 및 분석 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광학 시스템을 이용한 액체 샘플의 분석장치에 있어서, 상기 분석장치는, 적어도 상부에 소수성 표면을 가지며, 상부에서 액체 샘플을 수용하는 홀더와; 상기 홀더의 일측에 마련되며, 외부의 광원으로부터 입사되는 광선을 상기 액체 샘플에 조사되도록 하는 제1 볼록렌즈와; 상기 홀더를 중심으로 상기 제1볼록렌즈와 대향되는 위치에 마련되며, 상기 제1볼록렌즈로부터 입사되어 상기 액체 샘플을 투과하는 광선이 투과되도록 하는 제2볼록렌즈 또는 상기 제1볼록렌즈로부터 입사되는 광선을 반사하기 위한 반사수단 중에서 선택되는 어느 하나;를 포함하여 구성되는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치를 제공한다.
상기 제2볼록렌즈의 외부에는 상기 제1볼록렌즈에 대응되는 외부의 광원 이외의 외부의 광원이 더 마련되어 이로부터 입사되는 광선을 상기 액체 샘플에 조사되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제1볼록렌즈 및 제2볼록렌즈로부터 입사되어 액체 샘플에 조사된 후 다시 방사되는 광선을 집광하는 제3볼록렌즈를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1볼록렌즈와 제2볼록렌즈에 의해 입사되는 각 광선 또는, 상기 제1볼록렌즈에 의해서 입사되는 광선과 이를 반사하는 반사 수단으로부터 반사되는 반사광선은 액체 샘플 내에서 초점을 공유하도록 배열되는 것이 바람직하다.
상기 제1볼록렌즈와 제2볼록렌즈는 각 중심부를 관통하는 축이 상호 동축을 이루도록 하는 것이 바람직하다.
상기 반사 수단은 상기 액체 샘플과 마주하는 면이 오목면인 곡면 형상의 거울이거나, 또는 볼록렌즈와 평면 거울의 조합이며, 상기 볼록렌즈와 평면 거울에 있어서 상기 볼록렌즈가 액체 샘플과 더 인접하게 배열되는 것이 바람직하다.
상기 오목면인 곡면 형상의 거울은 단일의 곡률을 가지는 것이 바람직하다.
제1볼록렌즈와 제2볼록렌즈의 조합 또는 제1볼록렌즈와 반사 수단의 조합 이외에 상기 홀더를 중심으로 하는 볼록렌즈의 조합 또는 렌즈와 반사수단의 조합이 적어도 하나 더 마련되는 것이 바람직하다.
제1볼록렌즈와 제2볼록렌즈의 조합 또는 제1볼록렌즈와 반사 수단의 조합 이외에 상기 홀더를 중심으로 하는 집광렌즈가 적어도 하나 더 마련되는 것이 바람직하다.
상기 액체 샘플은 구형의 액적으로서, 아래의 식으로 표현되는 구형도(sphericity)가 0.9 이상인 것이 바람직하다.
식 : 
여기서, a와 b는 각각 샘플의 일축과 다른 축의 길이이다.
상기 구형도는 0.99 이상인 것이 바람직하다.
상기 홀더는 기둥형상이며, 상단부의 직경이 0.1 ~ 2.0mm의 범위인 것이 바람직하다.
상기 홀더 상단부의 면적이 0.01mm2 ~ 2mm2의 범위인 것이 바람직하다.
상기 홀더에 수용되는 액체 샘플은 구형의 액적으로서, 0.1 ~ 10 마이크로리터의 부피 범위의 액적을 분석대상으로 하는 것이 바람직하다.
상기 홀더의 적어도 상부는 테프론(Teflon), 과불화탄화수소(perfluorinated hydrocarbons), 할로겐화탄화수소(halogenated hydrocarbons), 지방족화합물탄화수소(aliphatic hydrocarbons), 방향성탄화수소(aromatic hydrocarbons), 폴리실란(polysilanes), 유기실란(organosilanes) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 중합체를 재질로 하여 제조되거나, 또는 홀더상에 상기 재질의 레이어를 형성함으로써 소수성을 띄도록 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 광학 시스템을 이용한 액체 샘플의 분석방법에 있어서, 액체 샘플을 홀더에 수용하는 단계; 상기 액체 샘플이 수용된 홀더를 중심으로 렌즈를 배열하는 단계; 상기 렌즈 중 적어도 어느 하나의 렌즈를 통하여 상기 액체 샘플에 광선을 조사하는 단계;를 포함하여 구성되되, 상기 배열된 렌즈 중 외부 광원으로부터 광선이 입사되는 렌즈가 적어도 두 개인 경우, 상기 렌즈들은 서로 초점이 공유되도록 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 방법을 제공한다.
상기 렌즈 중 외부 광원으로부터 광선이 입사되는 렌즈를 제외한 렌즈는 집광렌즈인 것이 바람직하다.
상기 외부 광원으로부터 광선이 입사되는 적어도 두개의 렌즈는 상기 광선이 동일파장인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 광학 시스템을 이용한 액체 샘플의 분석방법에 있어서, 액체 샘플을 홀더에 수용하는 단계; 상기 액체 샘플이 수용된 홀더를 중심으로 렌즈 및 상기 렌즈로부터 입사되는 광선을 반사하는 반사수단으로 구성되는 조합을 적어도 하나 배열하는 단계; 상기 렌즈를 통하여 상기 액체 샘플에 광선을 조사하는 단계;를 포함하여 구성되되, 상기 렌즈로부터 입사되는 광선과 반사수단에 의해 반사되는 광선은 서로 초점이 공유되도록 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 방법을 제공한다.
상기 조합내의 렌즈는 집광렌즈로도 기능하는 것이 바람직하다.
상기 광학 시스템은 집광렌즈를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 홀더의 적어도 상부면은 소수성 표면인 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 홀더의 표면을 소수성 표면화하고, 여기에 피분석 대상 액체 샘플을 수용하도록 함으로써 액체 샘플의 형상을 구형으로 유지하여 액체 샘플을 중심으로 어느 방향에서 광을 조사하는 경우에도 동일한 광량, 동일한 파동의 광선을 조사 또는 집광할 수 있으므로, 분석을 위한 조건을 통일할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 소수성 표면의 홀더를 이용함으로써 그 상부에 수용되는 적은 양의 액체 샘플의 젖음성을 매우 낮추어 구형으로 자가정렬하도록 할 수 있으며, 따라서 분석 대상 액체 샘플의 준비과정이 매우 용이하다.
또한, 액체 샘플의 형상을 공기중에서 가장 안정된 구형화 함으로써, 입사광을 매개하는 대물렌즈의 초점이 구형 액적의 중심에 집중되도록 하면, 구형 액적의 균일한 곡률을 갖는 곡면으로부터 방사되는 광의 반사 경로가 최대한 균일화 되며, 따라서 반사손실 및 수차를 최소화할 수 있다.
또한, 액체 샘플을 홀더 이외의 렌즈 등 광학장치와 접촉하지 않도록 함으로써 장치의 세정에 소요되는 물리적 부담을 크게 경감하도록 할 수 있으므로, 오염 등에 의한 분석 데이터의 오차를 최소화할 수 있다.
또한, 홀더의 상부 직경을 매우 작게 제조하고, 여기에 구형의 액적을 수용하도록 하는 기술적 사상으로부터 매우 소량의 저농도의 액체 샘플에 대해서도 분석이 용이하도록 할 수 있다.
또한, 분석 대상 액체 샘플을 최대한 구형의 액적으로 구현함으로써, 샘플의 주변에 각기 다른 속성의 분석장치를 주어진 공간안에서 최대한 배열하도록 할 수 있으며, 이로부터 동시에 다중 분석이 가능하며, 분석을 위한 부가 장치의 시설 부담이 없고, 조작이 단순하여 분석에 소요되는 시간 및 노력을 최대한 경감하도록 할 수 있다.
또한, 액체 샘플 주변의 렌즈 등 광 입사 및 반사와 관련된 장치들의 초점을 일치시키고, 입사광이 액체 샘플을 경유하여 방사되는 광의 집광 조건을 균일하게 유지할 수 있으며, 따라서 여러 분석결과들을 동일한 조건하에서 얻을 수 있도록 함으로써 분석 결과의 신뢰성을 제고할 수 있다.
또한, 입사광과 동일한 광 경로상에 반사 수단을 구비하도록 하고, 초점을 일치시킴으로써 광원의 조도를 높이지 않고도 충분한 반사광을 얻을 수 있으며, 따라서 에너지 절감 요소가 있고, 아울러 액체 샘플의 광분석의 정확도를 제고하도록 할 수 있다.
또한, 렌즈, 반사 수단 등만으로도 액체 샘플로부터 집광 효율을 매우 높일 수 있도록 함으로써 장치의 단순화, 소형화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 소수성 표면을 갖는 홀더상에 액체 샘플을 수용하였을 때 나타나는 액체 샘플의 형상변화로서, 처음에는 타원형이었다가 구형으로 자가정렬하는 변화상태를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 소수성 표면을 갖는 홀더상에 수용된 구형의 액체 샘플의 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 낮은 개구수 및 높은 개구수를 갖는 렌즈에 의한 여기광의 경로를 각각 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 여기광의 증폭을 위한 반사 수단으로서 곡면 형상의 내면을 갖는 거울을 액적 샘플을 중심으로 대향되는 위치의 대물렌즈와 조합하고, 이를 통한 여기광의 경로를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 여기광의 증폭을 위한 반사수단으로서 렌즈와 평면거울 세트를 액적 샘플을 중심으로 대향되는 위치의 대물렌즈와 조합하고, 이를 통한 여기광의 경로를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의하여 여기광을 증폭하기 위한 렌즈와 반사 수단의 조합형태가 포함된 광학 시스템의 구성도를 나타낸 것이다.
도 7은 도 6에서 하나의 반사 수단을 렌즈로 교체하고 두 개의 광원을 사용하여 광을 입사시키도록 구조 변경된 광학 시스템의 구성도를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 액적 샘플을 동시에 다중으로 분석하기 위하여 여기광 증폭 시스템을 다수 설치한 광학 시스템의 구성도를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 광학 시스템을 사용하여 분석 수행한 단일의 퀀텀도트라인의 형광감쇠곡선을 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 광학 시스템을 사용하여 분석 수행한 퀀텀도트의 스펙트럼의 550나노미터 중심파장에 대한 의존성을 온도를 변수로 하여 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 소수성 표면을 갖는 홀더상에 수용된 구형의 액체 샘플의 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 낮은 개구수 및 높은 개구수를 갖는 렌즈에 의한 여기광의 경로를 각각 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 여기광의 증폭을 위한 반사 수단으로서 곡면 형상의 내면을 갖는 거울을 액적 샘플을 중심으로 대향되는 위치의 대물렌즈와 조합하고, 이를 통한 여기광의 경로를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 여기광의 증폭을 위한 반사수단으로서 렌즈와 평면거울 세트를 액적 샘플을 중심으로 대향되는 위치의 대물렌즈와 조합하고, 이를 통한 여기광의 경로를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의하여 여기광을 증폭하기 위한 렌즈와 반사 수단의 조합형태가 포함된 광학 시스템의 구성도를 나타낸 것이다.
도 7은 도 6에서 하나의 반사 수단을 렌즈로 교체하고 두 개의 광원을 사용하여 광을 입사시키도록 구조 변경된 광학 시스템의 구성도를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 액적 샘플을 동시에 다중으로 분석하기 위하여 여기광 증폭 시스템을 다수 설치한 광학 시스템의 구성도를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 광학 시스템을 사용하여 분석 수행한 단일의 퀀텀도트라인의 형광감쇠곡선을 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 광학 시스템을 사용하여 분석 수행한 퀀텀도트의 스펙트럼의 550나노미터 중심파장에 대한 의존성을 온도를 변수로 하여 나타낸 것이다.
이하에서는 첨부되는 도면과 바람직한 실시예를 기초로 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 샘플 특히 액체 샘플의 광학적 특성을 측정하기 위한 것으로서, 광흡수성, 소광성, 스펙트럼 분석, 형광특성 분석 등을 수행할 수 있는 샘플의 분석장치 및 분석 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 집광은 대체로 입사광선이 액적 샘플을 경유하여 방사되는 광선을 수용하는 과정을 말한다. 또한 본 발명에서 집광렌즈는 액적 샘플로부터 방사되는 광선을 수집하여 분석을 위해 분석장치에 전달하는 기능을 하는 렌즈를 말한다. 또한, 본 발명에서 일단 광원에서 조사되는 빛이 광학장치에 경유된 후부터 이러한 빛에 여기 광선의 개념을 부여할 수 있다. 또한, 본 발명에서 액체 샘플은 액적 샘플 또는 액적과 혼동하여 사용될 수 있으나, 개념상 공통성을 가지고 있다. 액적 샘플은 액체 샘플 중에서 특히 액적 형태를 이루는 액체 샘플을 말한다.
본 발명은 낮은 농도와 매우 작은 부피의 액체 샘플을 이용하여 분석을 행하고자 할 때, 광 신호의 여기 및 수집효율(집광효율)을 증대시키는 문제는 매우 중요한 것이라는 기술적 사상에 착안한 것이다.
공기중에서 액체 샘플의 가장 안정된 형상은 구형이며, 대물렌즈의 초점이 구형 액적의 중심에 집중될 수 있다. 이와 같이 균일한 곡률을 갖는 곡면은 중심부로부터 파동의 전개시 수차를 최소화하며, 입사광에 대한 반사광을 최대한 균일화할 수 있어 반사 손실도 매우 적다.
홀더상에 액체 샘플이 수용되었을 때, 만일 액체 샘플의 표면에너지가 홀더의 표면에너지를 초과하는 경우, 액체 샘플은 비드(bead)형상의 액적이 될 것이다. 이러한 홀더와 액적은 홀더의 소수성 표면을 구현함으로써 매개될 수 있다.
한편, 홀더의 소수성 표면상에서의 액적의 안치는 액체의 부피에 의존한다. 부피가 줄어들수록 액적의 형상은 평면상으로부터 구형으로 가까워진다.(도 1a 및 1b). 홀더와 매우 높은 접촉각을 이루면서도 극소량의 액적을 구현할 수 있으면 액적과 홀더의 접촉영역은 매우 작아질 수 있으므로, 액체 샘플의 지지수단(홀더 포함)의 규모를 최소화할 수 있으며, 따라서 액적에 의해 조사광이 차폐되는 문제도 피할 수 있다.
본 발명은 이와 같이 매우 작은 부피의 액적을 분석시 활용하고, 다만, 매우 작은 부피의 액적을 다루는 과정중에서도 광의 여기, 반사 효율을 높임으로써 매우 작은 액적에 대한 분석을 정확하고 용이하게 하도록 하는 것이다.
시간 분석형 분광기(Time-resolved spectrograph)에서, 입사되는 광 펄스의 강도가 불충분한 경우, 분석 대상 액체 샘플의 농도가 낮은 것일수록 좋으며, 아울러, 분석에 필요한 여기 되는 광의 광자 수를 늘리려면, 보다 강한 광원이 필요하나, 이러한 경우 광학 시스템의 전체적 규모를 확장하여야 하는 부담이 있다.
요컨대, 본 발명의 취지는 액체 샘플과 이를 수용하는 소수성 표면의 홀더를 사용함으로써 구형의 액적을 구현하며, 분석에 필요한 광자를 증폭하도록 함으로써 마이크로리터 또는 서브마이크로리터 단위의 작은 부피 및 낮은 농도의 액적에 대해서도 여러가지 분석들을 용이하고 효율적으로 하도록 하기 위한 장치의 구조 및 성능을 개선하고자 한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 광도계의 홀더(102)에 액적(101) 형태의 샘플이 수용된 형상을 나타내는 도면이다.
도 1 우측 도면에서 도시된 바와 같이, 본 발명에서 광 조사 대상 샘플인 액적(101)은 바닥면 기준으로 직립하여 장착된 홀더(102)의 단부에서 구형의 형상을 이루면서 수용되어 있으며, 이와 같이 구의 형상을 이루면서 수용되는 것은 상기 홀더(102)의 단부가 소수성(hydrophobic)이므로, 상기 단부에서의 표면장력에 의한 현상이다. 상기 홀더(102)는 기둥형상으로서 단면이 0.3 ~ 1.5mm의 직경을 이루고 있으며, 0.1 ~ 10마이크로리터의 부피를 갖는 샘플을 수용할 수 있다. 가능한 범위는 단면이 0.1 ~ 2mm의 직경을 갖도록 할 수 있다. 즉, 위 단면의 직경과 샘플의 부피는 상호 대응관계로서, 홀더(102)의 단면이 위 범위보다 작은 경우에는 액적(101) 샘플을 매우 작게 하여야 하므로, 액적(101) 샘플의 수용이 쉽지 않으며, 위 직경보다 큰 경우에는 액적(101)이 구형을 이루도록 형성되기 어렵다. 또한, 홀더(102)의 상부 단면적이 위의 범위임에도 불구하고 샘플의 부피가 위의 범위보다 큰 경우라면 액적(101)이 홀더(102)상에서 수용상태를 유지하기 어렵다. 홀더(102)의 상부 단면적이 큰 경우라고 할지라도 액체 샘플이 위 부피범위를 초과하는 경우에는 자체 하중 때문에 구형의 액적(101)을 이룰 수 없다. 후술하는 바와 같은 구형도(sphericity)를 갖도록 하기 위해서는 충분히 적은 양의 액체 샘플을 충분히 작은 상부 면적을 갖는 홀더(102)에 수용되도록 하여야 하기 때문에 위 홀더(102)의 상부 단면적의 범위와 분석 가능한 액체 샘플의 부피 범위는 그 임계적 의의를 갖는다.
이러한 홀더(102)의 상부면을 바람직한 면적으로 표시하면, 0.01 mm2 ~ 2 mm2의 범위가 되도록 할 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.05 mm2 to 2 mm2의 범위가 되도록 할 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.07 mm2 to 1.8 mm2의 범위가 되도록 할 수 있다.
상기 홀더(102)는 그 재질을 테프론하여 제작되거나, 상기 홀더(102)를 유리, 금속 등의 재질로 제작한 후, 그 외면을 테프론으로 코팅하거나 그 밖의 다른 방법에 의하여 테프론 레이어를 형성할 수도 있다. 이와 같은 테프론이 결과적으로 홀더(102)에 소수성을 부여하게 되는 것이며, 테프론은 생체친화성이 우수하여 세포 등 생체와의 사이에서 발생될 수 있는 부작용을 예방할 수 있다.
구형의 액적(101)의 홀더(102) 상면과의 접촉각은 바람직하게는 90도 이상인 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 120도 이상, 더욱 바람직하게는 150도 이상, 더욱 바람직하게는 150 ~ 180도의 범위인 것이 좋다. 구형은 접촉각이 클수록 그 형상이 완전해지기 때문이다.
또한 도 2는 도 1의 실측사진을 나타낸 것이다. 여기서 상기 홀더(102)의 상부면은 1.5mm의 직경을 가지며, 재질은 테프론이고, 여기에 5마이크로리터의 부피를 갖는 액적(101) 샘플을 수용하였는데, 상기 액적(101) 샘플의 구형도(sphericity)는 0.9994였다. 여기서 구형도는 다음과 같이 정의된다.
여기서, a와 b는 각각 샘플의 일축과 다른 축(예를 들어 일축의 전개방향과 수직방향으로 전개되는 축)의 길이를 각각 나타낸다.
이와 같은 구형도는 최소 0.9의 값을 갖거나 그 이상인 경우에 본 발명에 의한 정확한 분석이 가능하며, 보다 바람직하게는 0.99 이상인 것이 좋다.
전술한 바와 같이, 분석 대상 액체 샘플의 구형도는 광의 반사손실, 수차 등의 문제점과 연관되며, 본 발명에 의한 광학 시스템의 배열과도 깊은 연관이 있기 때문이다. 또한 구형도는 액적(101)의 전 표면적에서의 곡률의 일정도와도 연관이 있다. 즉, 구형도가 높을수록 액적(101)의 전 표면적에서의 곡률은 일정해진다.
본 발명에 의한 장치를 이용하여 분석하기 위한 샘플을 3 ~ 10마이크로리터 부피에 상당하는 액적(101)으로 하여 홀더(102)의 상부면에 수용하기 위해 피펫을 이용하였다. 전술한 바와 같이 상기 액적(101)은 테프론(teflon, 불소수지계열)에 의한 소수성 홀더(102)의 표면과의 표면장력으로 인해 모든 광학 시스템이 자유롭게 정렬되도록 구형으로 수용되었다.
이와 같은 소수성을 부여하는 물질은 다음과 같이 열거될 수 있다. 열거된 물질들은 폴리머이며, 과불화탄화수소(perfluorinated hydrocarbons), 할로겐화탄화수소(halogenated hydrocarbons), 지방족화합물탄화수소(aliphatic hydrocarbons), 방향성탄화수소(aromatic hydrocarbons), 폴리실란(polysilanes), 유기실란(organosilanes), 위 물질들의 조합체 등을 들 수 있다.
액적(101)은 부피가 매우 작으며, 소수성 표면을 갖는 홀더(102)에 수용되기 때문에 적하시 공기중에서 가장 안정된 상태로 자가정렬하며, 자가정렬 형태가 구형이 되는 것이다.
이후, 레이저 또는 LED를 이용하여 액적(101) 샘플에 대해 광을 조사하되, 입사광과 액적(101)으로부터의 방사광을 각각 전달하는 두개의 렌즈를, 또는 입사광을 전달하는 렌즈와 액적(101)으로부터의 방사광을 다시 반사하는 반사 수단을, 상호 단일의 중심 광축을 갖도록 입사렌즈(103)를 설치하고 이를 이용하여 조사하였다.
여기서 중심광축은 렌즈의 중심을 관통하는 광 경로를 축으로 가정하여 표현한 것이다. 한편, 반사수단은 반사지점 어느 곳에서나 동일한 수준으로 반사되므로, 반드시 이러한 동축개념을 인위적으로 설정할 필요는 없으며, 액적(101) 샘플을 중심으로 입사광을 전달하는 렌즈와 대향되도록 배치하면, 자연스럽게 광 동축이 설정된다.
도 3에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 광도계의 가장 간단한 모식도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 광학장치에서, 렌즈의 중심으로부터 조사되는 광선인 중심광선(104)과 렌즈의 주변부로부터 조사되는 광선인 주변광선(105)이 구형의 액적(101) 샘플의 중심부에 모이도록 렌즈 및/또는 반사 수단의 배열 또는 위치를 조정할 수 있다.
액적(101)이 구형을 이루므로 상기 중심 및 주변광선이 액적(101)의 표면에서 그은 접선에 수직의 방향으로 입사하게 되며, 따라서 높은 개구수를 갖는 입사렌즈(103')에 의해서도 반사 및 수차에 의한 손실을 최소화할 수 있다. 즉, 보다 넓은 조사광 영역을 갖도록 하는 높은 개구수의 입사렌즈(103')를 사용하는 경우에도 여전히 반사 및 수차에 의한 손실은 거의 없다고 볼 수 있다. 그러므로, 집광을 위한 광 신호 양을 최대한 증폭할 수 있는 것이다. 샘플은 렌즈 등 광학장치와 직접적으로 접촉하지 않기 때문에 샘플 로딩, 분석 및 다음 샘플의 측정을 위한 분석 샘플의 제거, 다음 샘플의 준비 과정 등을 포함하는 모든 준비 및 분석 과정은 매우 짧은 시간에 이루어질 수 있다.
또한, 시스템의 효율이 개선되면, 여기광(excitated light)의 광자수가 배가된다. 높은 개구수를 갖는 렌즈는 광을 작은 지점에 집중하는데 중요한 역할을 하며, 이 때, 입사 광자의 밀도를 높일 수 있다. 그리고, 샘플에 의해 방사(emission)되는 광으로부터 형광을 감지하고자 할 때, 보다 큰 범위의 광각으로 집광할 수 있다.
도 3에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 광학측정장치에서 곡면형상을 갖는 거울(106)과 렌즈를 액적(101) 샘플을 중심으로 대향되는 면에 위치시킨 상태를, 도 4에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 광학측정장치에서 두개의 렌즈를 액적(101) 샘플을 중심으로 대향되는 면에 위치시키고, 액적(101) 샘플을 투과한 방향에 위치된 렌즈의 뒷부분에 거울(106)을 위치시킨 상태를 각각 나타내었다.
렌즈는 중심부로 입사되는 입사광 또는 중심부로 입사되는 방사광에 대하여 수직을 이루도록 설치되는 것이 바람직하다. 그리하여야 반사 등에 의한 광의 손실을 최소화할 수 있다.
이 때, 도 4의 곡면형상의 거울(106)과 도 5의 집광렌즈(107) 및 평면거울(108)의 조합은 동일한 작용을 하며, 서로 다른 실시예를 이룬다. 여기서, 입사렌즈(103)와 곡면형상의 거울(106) 또는 입사렌즈(103)와 집광렌즈(107) 및 평면거울(108)의 조합은 구형의 액적(101) 샘플의 중심부에서 광자(photon)가 집중되도록 초점을 일치시킨다. 입사 광선의 중심광선(104)과 주변광선(105)은 입사렌즈(103)에 의해 집중되어 홀더(102)에 의해 지지된 액적(101) 샘플을 통과하고, 반사를 통해 여기 광자(excitation photon)의 수를 증폭하기 위하여 구비되는 곡면형상의 거울(106), 또는 렌즈(107) 및 평면거울(108)의 조합체에 의해 반사된다. 여기서, 중심광선과 위 중심광선에 대한 반사광선을 동축에 위치되므로, 여기 광자의 수가 증폭된다.
한편, 여기 광자를 증폭하기 위해서는 입사광선을 전달하는 렌즈가 복수일 수 있으며, 그 경우, 그 렌즈간 그 입사광선들은 동일한 파장인 것이 더욱 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의하여 광자 증폭을 위한 반사장치의 구성도를 나타낸 것이다. 입사 광선(109)은 구형의 액적(101) 샘플의 중앙부에 초점이 자리하도록 입사렌즈(103)에 의해 초점이 맞추어진다. 액적(101) 샘플을 투과하는 광선은 곡면형상의 거울(106)에 의해 반사되며, 이 때, 반사되어 다시 액적(101) 샘플로 입사되는 광선에 의해 액적(101) 샘플의 중심부에 도달한 후 다시 입사렌즈(103) 방향으로 방사되는 여기 광자의 수는 배가된다. 이 때, 상기 입사렌즈(103)는 반사되어 오는 광선을 집광하는 집광렌즈로서 역할 또한 하게 된다.
또한, 이와 같은 과정을 통하여 액적(101) 샘플로부터 방사된 여기 광자는 다른 집광렌즈(110)에 의해 집광될 수 있다. 왜냐하면, 액적(101) 샘플로부터 방사되는 여기 광자는 방사형으로 방사되기 때문이다. 여기서는 집광렌즈(110)에 대향되는 방향에 또 하나의 곡면형상의 거울(111)을 더 설치함으로써 집광렌즈(110)의 집광효율을 더 높일 수도 있다. 도 6에서는 집광렌즈(110)에 의해 방사되는 방사광선(112)을 표시하였다.
어떤 경우에 있어서는 보다 증폭된 여기 광자가 액적(101) 샘플로부터 방사되도록 하기 위하여 입사광선의 조사 채널을 더 추가할 수 있다. 추가되는 채널의 수는 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서의 액적(101) 샘플은 구형을 이루므로, 추가되는 채널은 어느 방향에서도 설치될 수 있다. 도 7에서는 입사광선의 조사 채널이 추가된 경우를 나타내는데, 이는 도 6의 곡면형상의 거울(106) 대신에 그 자리에 입사렌즈(114)를 설치함으로써 달성될 수 있다. 여기서 입사렌즈(114)로 입사되는 입사광(113)이 표시되었다.
또한, 어떤 경우에 있어서는 분석 대상 액적(101) 샘플로부터 이방성, 스펙트럼 등 복수의 분석 데이터가 얻어질 수 있어야 하므로, 이를 동시에 측정하기 위하여 분석 장치를 변경 또는 추가하여야 한다. 이 경우, 도 8에서와 같이 보다 많은 집광렌즈(115)를 액적(101) 샘플을 중심으로 배열하여야 한다. 배열 모양은 액적(101)의 구형 형상을 따라 마치 아치형으로 액적(101) 샘플을 둘러싸듯이 배열되는 것이 좋다. 그래야만, 집광렌즈(115)의 액적(101)에 대한 거리를 균등하게 유지할 수 있다. 액적(101) 샘플의 일 지점 예를 들어 중심부에 초점이 일치되도록 배열한다는 점은 전술한 내용과 동일하다. 이러한 배열의 설정으로 인해 여기 광자는 크게 증폭될 수 있으며, 구형의 샘플 형상으로 인해 여기 광선은 분리가 일어나지 않고, 따라서 액적(101) 샘플에 대한 분석의 정확성과 효율을 높이고, 광학 시스템의 용이한 변경, 추가가 가능하다.
본 발명에 의한 분석 장치는 예를 들어 LED 광원을 사용할 수 있으며, 이 광원은 10MHz로 반복되는 주파수에서 나노초의 펄스를 방사하는 소규모의 나노펄스 발생장치, 광자 배가 튜브(PMT) 모듈, 400MHz의 오실레이터에 의해 구동된다.
도 9은 다양한 퀀텀도트 라인의 수명을 측정하여 나타낸 것이며, 도 10은 각 측정온도에서 퀀텀도트의 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 온도가 20℃에서 80℃로 증가하면, 퀀텀도트의 밝기는 3.5배 줄어들고, 방사 스펙트럼의 피크는 5nm정도 적색 영역으로 이동한다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 장치를 사용하면, 간단한 장치임에도 불구하고 퀀텀도트의 밝기와 스펙트럼을 용이하게 측정할 수 있다.
요컨대, 본 발명은 광학 분석장치에 대한 것으로서, 액적(101) 샘플이 소수성 홀더(102)에 표면장력이 작용하여 구형으로 생성되고, 따라서 입사광과 반사광의 초점을 단일하게 설정하도록 하는 것이 용이하므로 높은 개구수를 갖는 초점렌즈 및 집광렌즈를 사용함에도 불구하고 광선의 반사에 의한 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 여기 또는 방사되는 광자의 수는 반사 시스템에 의해서 조절될 수 있는데, 렌즈 시스템 등 광학장치들의 액적(101) 샘플에 대한 초점을 일치시키는 경우 광자의 수가 배가되도록 할 수 있으며, 이와 같이 액적(101) 샘플의 초점이 일치되도록 하는데에는 구형 액적(101)의 구현이 무엇보다 중요하다.
또한, 액적(101) 샘플을 둘러싸는 채널의 다양화에 따라 다중 분석이 가능한데, 상기 채널을 형성하기 위한 광학장치의 배열은 샘플을 에워싸듯이 형성되도록 하며, 이로써 각 광선간의 분리 및 불일치 등의 현상을 예방할 수 있고, 광학적 손실을 최소화할 수 있다.
본 발명은 매우 작은 부피의 샘플을 취급하기 때문에 낮은 농도의 샘플에 대한 분석의 정확도가 증가한다. 또한, 샘플과 광학장치가 직접 접촉하지 않기 때문에 공정속도가 빠르며, 각 공정단계에서의 코스트를 줄일 수 있다.
또한, 높은 개구수를 갖는 광학장치를 사용함에도 불구하고 샘플이 구형을 유지하기 때문에 매우 낮은 반사 손실을 구현할 수 있다. 또한 높은 여기 광자 및 신호의 집중 효율을 구현한다.
표면 장력에 의한 샘플의 자가 정렬이 가능하므로, 모든 광학 시스템의 정렬을 융통성 있게 설정할 수 있다.
여기 및 방사 광자의 배가가 가능하며, 따라서 측정의 민감도가 증가된다.
샘플의 재장전이 간단하므로 각 공정단계에서의 소요시간을 줄일 수 있다.
빔의 분리가 없으므로, 다중 파라미터의 측정의 효율을 증가시키며, 시스템의 융통성을 부여할 수 있다.
본 장치는 통상의 형광 수명, 이방성 또는 형광 분극, spectrophotometry, 형광염료가 라벨링된 샘플의 quantitation, 동적 산란 및 샘플밀도 측정 등에 사용될 수 있어 다양한 분야로의 응용이 가능하다.
101 : 액적 102 : 홀더
103, 103', 114 : 입사렌즈 104 : 중심광선
105 : 주변광선 106, 111 : 곡면형상의 거울
107, 110, 115 : 집광렌즈 108 : 평면형상의 거울
109, 113 : 입사광선 112 : 방사광선
103, 103', 114 : 입사렌즈 104 : 중심광선
105 : 주변광선 106, 111 : 곡면형상의 거울
107, 110, 115 : 집광렌즈 108 : 평면형상의 거울
109, 113 : 입사광선 112 : 방사광선
Claims (22)
- 광학 시스템을 이용한 액체 샘플의 분석장치에 있어서, 상기 분석장치는,
적어도 상부에 소수성 표면을 가지며, 상부에서 액체 샘플을 수용하는 홀더와;
상기 홀더의 일측에 마련되며, 외부의 광원으로부터 입사되는 광선을 상기 액체 샘플에 조사되도록 하는 제1 볼록렌즈와;
상기 홀더를 중심으로 상기 제1볼록렌즈와 대향되는 위치에 마련되며, 상기 제1볼록렌즈로부터 입사되어 상기 액체 샘플을 투과하는 광선이 투과되도록 하는 제2볼록렌즈 또는 상기 제1볼록렌즈로부터 입사되는 광선을 반사하기 위한 반사수단 중에서 선택되는 어느 하나;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2볼록렌즈의 외부에는 상기 제1볼록렌즈에 대응되는 외부의 광원 이외의 외부의 광원이 더 마련되어 이로부터 입사되는 광선을 상기 액체 샘플에 조사되도록 하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제1볼록렌즈 및 제2볼록렌즈로부터 입사되어 액체 샘플에 조사된 후 다시 방사되는 광선을 집광하는 제3볼록렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제1볼록렌즈와 제2볼록렌즈에 의해 입사되는 각 광선 또는, 상기 제1볼록렌즈에 의해서 입사되는 광선과 이를 반사하는 반사 수단으로부터 반사되는 반사광선은 액체 샘플 내에서 초점을 공유하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1볼록렌즈와 제2볼록렌즈는 각 중심부를 관통하는 축이 상호 동축을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 반사 수단은 상기 액체 샘플과 마주하는 면이 오목면인 곡면 형상의 거울이거나, 또는 볼록렌즈와 평면 거울의 조합이며,
상기 볼록렌즈와 평면 거울에 있어서 상기 볼록렌즈가 액체 샘플과 더 인접하게 배열되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 오목면인 곡면 형상의 거울은 단일의 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치. - 제 1 항에 있어서,
제1볼록렌즈와 제2볼록렌즈의 조합 또는 제1볼록렌즈와 반사 수단의 조합 이외에 상기 홀더를 중심으로 하는 볼록렌즈의 조합 또는 렌즈와 반사수단의 조합이 적어도 하나 더 마련되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치. - 제 1 항에 있어서,
제1볼록렌즈와 제2볼록렌즈의 조합 또는 제1볼록렌즈와 반사 수단의 조합 이외에 상기 홀더를 중심으로 하는 집광렌즈가 적어도 하나 더 마련되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 액체 샘플은 구형의 액적으로서, 아래의 식으로 표현되는 구형도(sphericity)가 0.9 이상인 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치.
식 :
여기서, a와 b는 각각 샘플의 일축과 다른 축의 길이이다. - 제 10 항에 있어서,
상기 구형도는 0.99 이상인 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 홀더는 기둥형상이며, 상단부의 직경이 0.1 ~ 2.0mm의 범위인 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 홀더 상단부의 면적이 0.01mm2 ~ 2mm2의 범위인 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 홀더에 수용되는 액체 샘플은 구형의 액적으로서, 0.1 ~ 10 마이크로리터의 부피 범위의 액적을 분석대상으로 하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 홀더의 적어도 상부는 테프론(Teflon), 과불화탄화수소(perfluorinated hydrocarbons), 할로겐화탄화수소(halogenated hydrocarbons), 지방족화합물탄화수소(aliphatic hydrocarbons), 방향성탄화수소(aromatic hydrocarbons), 폴리실란(polysilanes), 유기실란(organosilanes) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 중합체를 재질로 하여 제조되거나, 또는 홀더상에 상기 재질의 레이어를 형성함으로써 소수성을 띄도록 하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 장치. - 광학 시스템을 이용한 액체 샘플의 분석방법에 있어서,
액체 샘플을 홀더에 수용하는 단계;
상기 액체 샘플이 수용된 홀더를 중심으로 렌즈를 배열하는 단계;
상기 렌즈 중 적어도 어느 하나의 렌즈를 통하여 상기 액체 샘플에 광선을 조사하는 단계;를 포함하여 구성되되,
상기 배열된 렌즈 중 외부 광원으로부터 광선이 입사되는 렌즈가 적어도 두 개인 경우, 상기 렌즈들은 서로 초점이 공유되도록 하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 렌즈 중 외부 광원으로부터 광선이 입사되는 렌즈를 제외한 렌즈는 집광렌즈인 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 외부 광원으로부터 광선이 입사되는 적어도 두개의 렌즈는 상기 광선이 동일파장인 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 방법. - 광학 시스템을 이용한 액체 샘플의 분석방법에 있어서,
액체 샘플을 홀더에 수용하는 단계;
상기 액체 샘플이 수용된 홀더를 중심으로 렌즈 및 상기 렌즈로부터 입사되는 광선을 반사하는 반사수단으로 구성되는 조합을 적어도 하나 배열하는 단계;
상기 렌즈를 통하여 상기 액체 샘플에 광선을 조사하는 단계;를 포함하여 구성되되,
상기 렌즈로부터 입사되는 광선과 반사수단에 의해 반사되는 광선은 서로 초점이 공유되도록 하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 조합내의 렌즈는 집광렌즈로도 기능하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 방법. - 제 20 항에 있어서,
상기 광학 시스템은 집광렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 방법. - 제 16 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 홀더의 적어도 상부면은 소수성 표면인 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 이용한 액체 샘플 분석 방법.
Priority Applications (1)
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| KR1020110059622A KR101260256B1 (ko) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | 광학 시스템을 이용한 액체 샘플의 분석 장치 및 분석 방법 |
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| KR1020110059622A KR101260256B1 (ko) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | 광학 시스템을 이용한 액체 샘플의 분석 장치 및 분석 방법 |
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-
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