KR20170125443A - diagnostic kit, diagnostic device and system for the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a diagnostic kit of a division area of high sensitivity, a diagnostic device using the kit, and a diagnostic system using the kit. According to the present invention, the diagnostic kit comprises: a detection thin film where a plurality of square transparent patterns and a non-transparent pattern, which is a partition wall of the transparent pattern, are arranged on a grid shape; a transparent polymer thin film provided to an upper portion of the detection thin film; and a support body interposed between the detection thin film and the polymer thin film.

Description

진단키트, 이를 이용한 진단장치 및 진단시스템{diagnostic kit, diagnostic device and system for the same}Diagnostic kit, diagnostic apparatus and diagnostic system using same

본 발명은 그리드 형태의 분할영역을 가지는 진단키트, 이를 이용한 진단장치 및 진단시스템에 대한 발명이다.The present invention relates to a diagnostic kit having a grid-shaped divided region, and a diagnostic apparatus and a diagnostic system using the diagnostic kit.

현재 감염성질환 검사용으로 많이 사용되고 있는 면역 크로마토그래피 방식의 래피드 키트에서 항원의 존재여부 및 농도 판정은 테스트 라인에서 금나노 입자가 나타내는 붉은 선을 육안으로 확인하여 수행되고 있다. 그러나, 항원의 농도를 정량적으로 분석할 시에는 정확도와 재현성에 문제가 있어 대부분 정성분석용이며, 정밀 진단용으로는 감도가 현저히 떨어지는 문제가 있다. Presence and concentration determination of antigens in the rapid kit of immunochromatographic methods, which are currently used for infectious disease tests, is performed by visually confirming the red line indicated by the gold nanoparticles in the test line. However, when analyzing the concentration of the antigen quantitatively, there is a problem in accuracy and reproducibility, which is mostly used for qualitative analysis, and there is a problem that the sensitivity is significantly lowered for precision diagnosis.

또한, 현재 DNA 지노타이핑 칩이나 단백질 칩 등 분자진단에 많이 사용하는 형광검출방법(fluorescence detection)은 분석 방법이 단순하고 민감도가 높아 많이 이용하고 있지만 형광부착에 의해 생체고분자물질이나 단백질의 구조변화를 유발하여 활성을 잃을 수 있으며, 형광 염료 방식의 형광 검출을 위해서는 고해상도, 고정밀의 매커니즘이 필요하며, 특히 포커싱과 틸트 보정을 위해서는 5축의 정밀 구동이 필요하고, 환경적인 변화와 형광칩의 보관방법에 따라 검출정밀도와 재현성에 영향을 주는 등 많은 단점이 있다. 마이크로 어레이칩 등과 같이 고감도 형광검출이 필요한 경우에는 고가이면서 민감도가 높은 PMT(photon multiplier tube, 전자증배관)를 사용하므로 고압 발생 및 신호처리를 위한 주변회로와 광학계가 복잡해지고 장치의 가격이 상승하며 큰 부피로 인해 현장진단기기로서는 휴대가 어려운 단점을 가지게 된다.In addition, fluorescence detection method, which is widely used for molecular diagnosis such as DNA genotyping chip and protein chip, is widely used because of its simple and sensitive assay method. However, due to fluorescence attachment, structural change of biopolymer or protein In order to detect fluorescence in the fluorescent dye system, a high-resolution and high-precision mechanism is required. In particular, 5-axis precision driving is required for focusing and tilt correction. Thus affecting detection accuracy and reproducibility. When high sensitivity fluorescence detection is required, such as microarray chips, PMT (photon multiplier tube), which is expensive and sensitive, is used, so peripheral circuits and optical systems for high voltage generation and signal processing are complicated, Due to its large volume, it is difficult to carry it as a field diagnostic device.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 새로운 개념의 진단키트 및 이를 고감도로 센싱할 수 있는 진단장치 및 진단시스템을 개발하는데 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to develop a new conceptual diagnosis kit and a diagnostic apparatus and a diagnosis system capable of sensing the same with a high sensitivity.

상기 목적 달성을 위해 본 발명의 분할영역을 가지는 진단키트는, 사각형의 복수의 투광패턴 및 상기 투광패턴의 격벽이 되는 비투광패턴이 그리드 형태로 배열되어 형성되는 검출박막; 검출박막 상부에 구비되는 투명한 고분자 박막; 및 상기 검출박막과 상기 고분자 박막 사이에 게재되는 지지체를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a diagnostic kit comprising: a detection thin film formed by arranging a plurality of quadrangular projection patterns and non-projection patterns as partition walls of the projection pattern in a grid pattern; A transparent polymer thin film provided on the detection thin film; And a support disposed between the detection thin film and the polymer thin film.

일 실시예에 따른, 상기 투광패턴은 n x n 형태로 배열될 수 있다.According to one embodiment, the light emitting pattern may be arranged in the form of n x n.

다른 일실시예에 따른, 상기 투광패턴의 단위 투광패턴의 평면상 형상은 정사각형 형상으로, 한변의 길이가 200nm 내지 10μm인 것을 특징으로 하는 분할 영역을 가질 수 있다. According to another embodiment, the planar shape of the unit light transmitting pattern of the light transmitting pattern is a square shape, and the length of one side is 200 nm to 10 m.

또 다른 일실시예에 따른, 상기 투광패턴은 일방향으로 나열된 복수개의 그룹 투광패턴이 이격간격을 가지고 병렬형태로 나열될 수 있다. According to another embodiment, the light emitting patterns may include a plurality of group light emitting patterns arranged in one direction and arranged in parallel with a spacing interval.

본 발명의 일 실시형태인 진단장치는, 상기 진단키트; 상기 진단키트 하부에 배치되는 광원; 상기 광원 및 상기 진단키트 사이에 배치되는 포커싱 렌즈; 상기 진단키트 상부에 배치되는 센싱분석부를 포함한다.A diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention comprises: the diagnostic kit; A light source disposed under the diagnostic kit; A focusing lens disposed between the light source and the diagnostic kit; And a sensing analyzer disposed above the diagnostic kit.

일 실시예에 따른, 상기 진단장치로 측정이 가능한 성매개 질환은, 임질균, 클라미디아균, 매독균 중 선택된 1종 이상일 수 있다.According to one embodiment, the sexually mediated disease that can be measured by the diagnostic device may be at least one selected from gonococci, chlamydia, and syphilis.

본 발명의 진단시스템은, 상기 센싱분석부에 의해, 상기 진단키트를 투과한 광을 센싱하여 분석하는 단계를 포함하는 진단시스템에 있어서, 상기 분석은, a) 입력 신호 세기를 흡광 영상 이미지로 변환하는 단계; b) 상기 영상이미지를 미세 영역 분할 영역의 정보를 이용하여 유효 영역의 경계를 생성하는 단계; c) 상기 경계 내의 유효 영역을 n x n의 단위픽셀로 나누어, 단위 픽셀당 2차원으로 국소적 재해석하는 단계; d) 상기 재해석을 거친 이미지 값에 대해 Filtering 적용, 문턱값 설정 및 노이즈를 제거하는 단계; e) 상기 노이즈가 제거된 이미지 영역의 신호 강도를 측정하여 양성 또는 음성을 판단하는 단계를 포함한다.The diagnosis system according to the present invention may include a step of sensing and analyzing light transmitted through the diagnostic kit by the sensing analysis unit, wherein the analysis includes: a) converting the input signal intensity into an absorbance image image ; b) generating a border of a valid region using the information of the fine region segmentation region of the image; c) dividing the effective area within the boundary into unit pixels of n x n and locally reinterpolating the unit pixel in two dimensions; d) applying filtering to the re-analyzed image values, setting a threshold value and removing noise; e) measuring the signal intensity of the image region from which the noise has been removed to judge whether the noise is positive or negative.

일 실시예에 따른, 상기 c) 단계는 단위 픽셀당 오토 컨트라스트를 적용하는 단계를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the step c) may include applying auto-contrast per unit pixel.

다른 일실시예에 따른, 상기 c) 단계는, 단위 픽셀당 하기 [수학식 1]에 의해 픽셀값을 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment, the step c) may further comprise the step of transforming the pixel value per unit pixel by the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Ri = (Ii-Lmin/Lmax-Lmin) x 255R i = (I i -L min / L max -L min ) x 255

(Ri는 결과 이미지, Ii는 입력이미지, Lmin은 최소밝기, Lmax는 최대밝기)(R i is the resultant image, I i is the input image, Lmin is the minimum brightness, and L max is the maximum brightness)

또 다른 일실시예에 따른, 상기 d) 단계는 Histogram Normalization 단계를 더 포함할 수 있다.According to still another embodiment, the step d) may further include a histogram normalization step.

본 발명의 진단키트는 미세한 분할영역으로 인해 고감도 측정이 가능하고, 간단하고 짧은 시간내에 성매개 질환의 진단이 가능한 장점이 있다. The diagnostic kit of the present invention has a merit that it is possible to perform a high sensitivity measurement due to a fine division region and to diagnose sexually transmitted diseases in a short time.

도 1은 본 발명의 일 실시형태인 진단키트를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태인 진단키트를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 분할영역 진단키트의 장점을 나타낸 그림 및 그래프이다.
도 5는 본 발명의 진단키트 제조방법에 따른 형태를 나타낸 도면이다.
도 6은 종래 진단방법의 문제점을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 진단장치를 나타낸 모식도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 진단시스템을 나타낸 그림이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a diagnostic kit according to an embodiment of the present invention. FIG.
2 is a view showing a diagnostic kit according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 and FIG. 4 are graphs and graphs illustrating the advantages of the segmented region diagnostic kit of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a configuration according to the method for manufacturing a diagnostic kit of the present invention.
6 is a diagram showing a problem of the conventional diagnostic method.
7 is a schematic diagram showing a diagnostic apparatus of the present invention.
8 and 9 are diagrams illustrating the diagnostic system of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "특징으로 한다", "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms " comprising, "" including, " or" having ", when used in this application, specify features, numbers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, the well-known functions or constructions are not described in order to simplify the gist of the present invention.

본 발명의 진단키트(100)는 성매개 질환을 검사할 수 있는 래피드 키트 형식의 진단키트일 수 있으며, 측정용 현장 진단 리더기(POCT)에 적용할 수 있다. 도 1은 본 발명의 진단키트(100)의 일 실시형태를 나타낸 도면으로, 도 1의 (a)는 진단기기(500)에 장착되는 본 발명의 진단키트 전체의 형상이고, (b)는 검출박막(200), 고분자박막(300) 및 지지체(400)를 확대한 형상이며, (c)는 검출박막(200)의 투광패턴(210)과 비투광패턴(220)의 일 실시 형태를 나타낸 도면이다. 본 발명의 진단키트(100)는 사각형 형상의 복수의 단위 투광패턴(210)을 그리드 형태로 비투광패턴(220)이 격벽을 이루며 형성되는 검출박막(200)과, 검출박막(200) 상부에 구비되는 투명한 고분자 박막(300) 및 검출박막(200)과 고분자 박막(300) 사이에 게재되는 지지체(400)를 포함할 수 있다.The diagnostic kit 100 of the present invention can be a diagnostic kit in the form of a rapid kit capable of examining sexually transmitted diseases and can be applied to a field diagnostic reader (POCT) for measurement. 1 is a view showing an embodiment of a diagnostic kit 100 of the present invention. Fig. 1 (a) is a diagram of the entirety of the diagnostic kit of the present invention mounted on a diagnostic apparatus 500, (C) is a view showing one embodiment of the light-transmitting pattern 210 and the non-light-transmitting pattern 220 of the detecting thin film 200. FIG. to be. The diagnostic kit 100 of the present invention includes a detection thin film 200 in which a plurality of unit light transmitting patterns 210 having a rectangular shape are formed in a grid shape and a non-light transmitting pattern 220 is formed as a partition wall, And a supporter 400 disposed between the sensing thin film 200 and the polymer thin film 300. [

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 진단키트(100)의 검출박막(200)은 투광패턴(210)과 투광패턴을 격벽 형태로 둘러싸는 그리드 형태의 비투광패턴(210)으로 형성될 수 있다. 투광패턴(210)은 빛이 투과하고, 검출 시료가 안착되는 공간이며, 비투광패턴(220)은 빛이 통과되지 않으며 투광패턴(210)에 검출시료가 안착될 수 있는 공간을 마련하는 격벽이 형성되는 구간을 말한다. 이렇게 본 발명과 같은 분할 영역으로 구성되는 진단키트(100)는 기존의 래피드 키트에서 구현된바 없는 신규한 고감도 검출 방법의 진단키트(100)이다. 1, the detection thin film 200 of the diagnostic kit 100 of the present invention may be formed of a light transmitting pattern 210 and a grid-shaped non-light transmitting pattern 210 that surrounds the light transmitting pattern in the form of a partition wall have. The non-light-projecting pattern 220 is a space in which the light is not transmitted, and a partition wall for providing a space in which the detection sample can be seated in the light-projecting pattern 210 . Thus, the diagnostic kit 100 configured as a divided area according to the present invention is a diagnostic kit 100 of a novel high sensitivity detection method which is not implemented in the existing rapid kit.

투광패턴(210)과 비투광 패턴(220)은 도 1에 도시된 바와 같이 평면상 형상이, 가로, 세로 길이가 동일한 정사각형으로, 투광패턴이 n x n 형태로 구성될 수 있다. 이때 정사각형의 한변 길이는 200nm 내지 10μm 범위를 가질 수 있다. 이렇게 투광패턴(210)과 비투광패턴(220)을 동일한 형상 및 크기로 제작함으로써, 생산성 측면에서 유리한 장점이 있다. 투광패턴(210)의 사각형 크기는 광픽업 헤드의 헤상도와 같거나 1 내지 3배의 크기일 수 있다. 투광패턴(210)은 검출시료의 침전반응과 침전물 흡착이 일어나도록 반응유효면적을 축소하여 전해진 검출 시료 농도에 대한 단위 면적당 침전반응과 침전물 흡착량을 동시에 증가시켜 측정감도를 극대화할 수 있다. 또한, 투광패턴(210)의 바닥을 친수성으로 코팅을 하여 흡착성을 극대화 할 수 있다. As shown in FIG. 1, the light-transmitting pattern 210 and the non-light-transmitting pattern 220 may have a planar shape, a square having the same width and length, and a light-transmitting pattern of n x n. At this time, one side length of the square may have a range of 200 nm to 10 mu m. By forming the light transmitting pattern 210 and the non-light transmitting pattern 220 in the same shape and size, there is an advantage in terms of productivity. The rectangular size of the light emission pattern 210 may be the same as or smaller than the hem height of the optical pickup head and may be 1 to 3 times larger. The light emission pattern 210 can maximize the measurement sensitivity by simultaneously reducing the precipitation reaction per unit area and the sediment adsorption amount with respect to the detected sample concentration by reducing the effective area of the reaction so that the sedimentation reaction of the detection sample and the sediment adsorption occurs. Further, the bottom of the light transmitting pattern 210 may be coated with a hydrophilic property to maximize adsorption.

도 2는 투광패턴(210)과 비투광패턴(220)의 다른 일 실시형태로, 투광패턴(210)이 일방향으로 복수개의 그룹 투광패턴이 소정의 이격간격을 가지고 병렬형태로 나열되어 형성될 수 있다. 도 2와 같은 형태는 다양한 항체를 구획하여, 예를들어 성매개 질환인 임질, 매독, 클라미디아를 한번에 검출할 수 있는 장점이 있다.2 shows another embodiment of the light transmitting pattern 210 and the non-light transmitting pattern 220. In the light transmitting pattern 210, a plurality of group light transmitting patterns may be arranged in parallel in a one- have. 2 has an advantage in that it can detect various antibodies, for example, sexually transmitted diseases such as gonorrhea, syphilis, and chlamydia at one time.

도 3 과 도 4는 본 발명의 투광패턴(210)과 비투광패턴(220)으로 형성되는 분할영역으로 구성되는 진단키트(100)의 장점을 설명하기 위한 모식도로, 도 3을 보면 알 수 있듯이, 1mm x 1mm의 검출칩에 하나의 영역을 가지는 (a)의 경우, 육안으로 좌측(360개)과 우측(400)의 침전물 개수(또는 상태)를 구분하기 어려운 반면, (b)의 경우, 좌측(20개)과 우측(40개)의 침전물 개수를 육안으로 쉽게 구분할 수 있다. 즉, 본원발명과 같이 검출칩(검출박막)을 미세한 분할영역으로 나눌 경우, 검출하고자 하는 대상체(침전물)의 정량적 분석이 용이한 장점을 가지고 있다. 도 4를 보면, 진단칩이 세분할 될 수록, 각 소자에서의 신호 절대값은 낮으나 검출면적에 반비례하여 Signal Density는 올라감을 알 수 있다. 즉, 검출하고자 하는 영역에 검출 시료의 농도가 낮을수록 보다 정밀한 검출이 가능함을 알 수 있다.FIGS. 3 and 4 are schematic views for explaining the advantages of the diagnostic kit 100 including the divided areas formed by the light transmitting pattern 210 and the non-light transmitting pattern 220 of the present invention. As shown in FIG. 3, It is difficult to distinguish the number (or state) of sediments on the left side (360) and the right side (400) with naked eyes in the case of (a) having one region on the detection chip of 1 mm x 1 mm, The number of sediments on the left (20) and right (40) can be easily distinguished by the naked eye. That is, as in the present invention, when the detection chip (detection thin film) is divided into minute subdivisions, quantitative analysis of a target object (sediment) to be detected is advantageous. Referring to FIG. 4, as the diagnostic chip is subdivided, the absolute value of the signal in each element is low, but the signal density increases in inverse proportion to the detection area. That is, as the concentration of the detection sample in the region to be detected is lower, more accurate detection is possible.

예를 들어, 도 3의 (a)의 경우 투광패턴 바닥 표면에 침전된 발색 침전물의 양을 흡광도 측정법으로 분석할 경우, 투광패턴으로 투과된 단일파장 빛의 초기 세기가 1mW 이고 반응 후, 어떤 위치에 10㎛×10㎛의 침전물이 생성되어 그 부분에 해당하는 면적만큼의 입사광이 완전히 차단되었다면 반응 후의 투과된 광세기는 0.9999mW 로, 일반적으로 사용되는 광감지기와 미터기의 장비상 분해능이 0.1~0.2%인 것을 감안할 때 상기 광세기의 변화는 잡음수준이므로 감지가 불가능하다. 그러나, (b)와 같이, 100 x 100 로 분할된 투광패턴(210)은 10㎛ 크기의 소자를 이용할 경우에 이보다 작은 5㎛ 크기의 침전물에 대해서도 침전물에 의한 투과광의 면적변화는 1/4, 즉 25%의 광량변화로서 충분한 검출이 가능하게 된다. For example, in the case of FIG. 3A, when the amount of the color-forming precipitate settled on the bottom surface of the light-transmitting pattern is analyzed by absorbance measurement, the initial intensity of the single-wavelength light transmitted through the light-transmitting pattern is 1 mW, , The incident light intensity after the reaction is 0.9999 mW, and the resolution of the light detector and the meter in the apparatus is 0.1 ~ 0.2%, it is impossible to detect the change of the light intensity because it is noise level. However, when using a device with a size of 10 mu m, the light transmission pattern 210 divided into 100 x 100 as shown in (b) shows a change in the area of the transmitted light due to the precipitate to 1/4, That is, sufficient detection can be performed with a light amount change of 25%.

도 5는 본 발명인 진단키트의 투광패턴과 비투광패턴의 제조방법을 나타낸 도면으로, (a)는 핫엠보싱(hot embossing)을 통한 부분적 광산란에 의한 패턴 형성을, (b)는 소프트 리소그라피(soft lithography)법을 적용하여 직접적인 방법으로 패턴을 형성할 수 있다. 5A and 5B are diagrams illustrating a method of fabricating a light emission pattern and a non-light emission pattern of a diagnostic kit according to the present invention. FIG. 5A illustrates pattern formation by partial light scattering through hot embossing, FIG. 5B illustrates pattern formation by soft lithography The pattern can be formed by a direct method by applying a lithography method.

도 6은 종래의 진단키트 검출방법을 나타낸 모식도로, 발색이나 변색을 육안 검출하는 방법(a)은 발색의 정도가 매우 강해야 하므로 미량 마커의 검출에 대해서는 적용이 불가능한 단점이 있었으며, 형광물질을 사용하고 레이저 등의 광원을 적용하여 미량의 물질에 대한 감도를 높인 방법(b)이 있으나, 광학적인 특성으로 인해 모체의 크기와 경제성 등에 단점이 있다. FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional method of detecting a diagnostic kit. In the method (a) for visually detecting color development or discoloration, the degree of chromaticity must be very high, so that it is not applicable to the detection of trace markers. There is a method (b) in which a light source such as a laser is applied to increase the sensitivity to a minute amount of material, but there are disadvantages such as size and economical efficiency due to optical characteristics.

이러한 단점을 극복하기 위해서, 본 발명은 분할된 영역을 가지는 진단키트(100)를 광픽업 장치(500)를 이용하여 검출능을 높이고자 하였다. 도 7은 본 발명의 진단장치(500)를 나타낸 모식도로, 상기 서술한 분할영역을 가지는 진단키트(100)를 배치하고, 진단키트(100) 하부에 광픽업을 위한 광원(600) 및 포커싱 렌즈(700)를 배치하여, 진단키트의 상부에서 진단키트를 통과한 광을 센싱, 분석하는 센싱분석부(800)를 구비할 수 있다. 본 발명의 진단장치(500)를 이용할 경우에는 복수의 투광패턴(210)의 검출 시료를 일괄적으로 검출할 수 있는 장점이 있다. 본 발명의 진단장치(500)는 DVD 신호검출방식인 광픽업 헤드를 이용한 흡광도 측정 분석법일 수 있다. In order to overcome such disadvantages, the present invention intends to improve the detection performance of the diagnostic kit 100 having a divided area by using the optical pickup device 500. 7 is a schematic diagram showing a diagnostic apparatus 500 according to the present invention in which a diagnostic kit 100 having the above-described divided areas is disposed and a light source 600 for an optical pickup and a focusing lens And a sensing analysis unit 800 for sensing and analyzing the light passing through the diagnostic kit at the upper portion of the diagnostic kit. When the diagnostic apparatus 500 of the present invention is used, there is an advantage that detection samples of a plurality of the light projection patterns 210 can be collectively detected. The diagnostic apparatus 500 of the present invention may be a method of measuring absorbance using an optical pickup head as a DVD signal detection system.

상기 광원(600)은 LD나 LED 일 수 있으며, LD나 LED로부터 포커싱 렌즈(700)를 통해 단일파장의 입사광을 검출박막(200)의 투광패턴(210)으로 집속하고, 각 투광패턴(210)의 광량변화는 센서렌즈를 통해 검출하고 PD(PotoDiode)로 집속될 수 있다. 진단키트와 포커싱렌즈 사이의 간격은 필요에 따라 VCM 엑츄에이터를 통해 포커싱이 제어되며, 각 투광패턴에서의 광량변화는 광픽업 모듈을 스캐닝함으로써 투광패턴을 검출할 수 있다. 광픽업 진단장치에 센싱, 분석 방법은 다양한 공지된 기술이 적용될 수 있으며, 이하 구체적인 광픽업 헤드의 공지된 사항의 설명은 생략하도록 한다. The light source 600 may be an LD or an LED and focuses incident light of a single wavelength from the LD or the LED through the focusing lens 700 into the light emitting pattern 210 of the detecting thin film 200, Can be detected through the sensor lens and focused on PD (PotoDiode). The interval between the diagnostic kit and the focusing lens is controlled through the VCM actuator as needed, and the light amount change in each light-emitting pattern can be detected by scanning the optical pickup module. A variety of known techniques can be applied to the sensing and analyzing method of the optical pickup diagnostic apparatus, and a detailed description of known optical pickup heads will be omitted.

본 발명의 진단시스템은 상기 기술한 분할영역을 가지는 진단키트(100)를 투과한 광을 센싱하여 분석하는 센싱분석부(800)에 의해 이루어진다. 이러한 진단시스템의 분석은 도 8에 도시된 바와 같이, The diagnostic system of the present invention is performed by a sensing analysis unit 800 that senses and analyzes light transmitted through the diagnostic kit 100 having the above-described divided regions. The analysis of this diagnostic system, as shown in Figure 8,

a) 입력 신호 세기를 흡광 영상 이미지로 변환하는 단계(S1);a) converting an input signal intensity to an absorbance image image (Sl);

b) 상기 영상이미지를 미세 영역 분할 영역의 정보를 이용하여 유효 영역의 경계를 생성하는 단계(S2);b) generating a boundary of a valid region using the information of the micro-region division region of the image image (S2);

c) 상기 경계 내의 유효 영역을 n x n의 단위픽셀로 나누어, 단위 픽셀당 2차원으로 국소적 재해석하는 단계(S3, S4);c) dividing the effective area within the boundary into unit pixels of n x n and locally reinterpreting the unit area in two dimensions (S3, S4);

d) 상기 재해석을 거친 이미지 값에 대해 Filtering 적용, 문턱값 설정 및 노이즈를 제거하는 단계(S5);d) Applying Filtering, setting a threshold value and removing noise (S5) on the re-analyzed image values;

e) 상기 노이즈가 제거된 이미지 영역의 신호 강도를 측정하여 양성 또는 음성을 판단하는 단계를 포함할 수 있다. e) measuring the signal intensity of the image region from which the noise has been removed to determine whether the image is positive or negative.

상기 c) 단계는 단위 픽셀당 오토 컨트라스트를 적용하는 단계로, 단위 픽셀당 하기 [수학식 1]에 의해 픽셀값을 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다. The step c) may further include a step of applying auto-contrast per unit pixel, and converting the pixel value per unit pixel according to Equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Ri = (Ii-Lmin/Lmax-Lmin) x 255R i = (I i -L min / L max -L min ) x 255

(Ri는 결과 이미지, Ii는 입력이미지, Lmin은 최소밝기, Lmax는 최대밝기)(R i is the resultant image, I i is the input image, Lmin is the minimum brightness, and L max is the maximum brightness)

도 9를 보면, (a)는 n x n의 단위픽셀로 나누지 않고 상기 [수학식 1]을 일괄적용한 것이고, (b)는 n x n의 단위픽셀로 나누어 [수학식 1]을 적용한 것이다. 도 9의 (b)는 전 영역의 단위 픽셀당 명암의 최소값(약 80)과 최대값(약 200)이 0 ~ 255 사이의 밝기값으로 평균화 됨으로써, (a)의 우측 그림과 같이, 노이즈에 의해 보이지 않던 반응부(침전부)가 뚜렷이 보임을 알 수 있다. 즉, 본 발명과 같이 국소적 해석에 의해 분별이 명확해지고, 반응부의 정량화가 가능한 장점이 있다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 9, (a) is a result of applying Equation (1) in a lump without dividing into unit pixels of n x n, and (b) is a result of applying Equation 1 by dividing by unit pixels of n x n. 9B, the minimum value (about 80) and the maximum value (about 200) of brightness and darkness per unit pixel of the entire area are averaged to a brightness value between 0 and 255, And the reaction part (sedimentation part) which is not seen by the user can be clearly seen. That is, as in the present invention, it can be seen that the classification is made clear by the local analysis, and the reaction part can be quantified.

상기에서 기술한 본 발명의 진단키트, 진단장치 및 진단시스템은 성매개 질환의 고감도 조기진단에 유익한 기술로, 기존에 적용하던 많은 시간과 노력을 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 기존 장치 또는 시스템에 그대로 적용할 수 있어 별도의 고비용 없이 기술 실현이 가능한 장점이 있다. As described above, the diagnostic kit, diagnostic apparatus and diagnostic system of the present invention are advantageous for early detection of high sensitivity of sexually transmitted diseases. Thus, much time and efforts have been applied. In addition, since the present invention can be applied to an existing device or system, there is an advantage that technology can be realized without expensive cost.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is obvious to those who have.

100 : 진단키트
200 : 검출박막
210 : 투광패턴
220 : 비투광패턴
300 : 고분자 박막
400 : 지지체
500 : 진단장치
600 : 광원
700 : 포커싱렌즈
800 : 센싱분석부100: Diagnostic Kit
200: Detection thin film
210:
220: non-
300: polymer thin film
400: support
500: Diagnostic device
600: light source
700: focusing lens
800: Sensing Analysis Section

Claims (10)

사각형의 복수의 투광패턴 및 상기 투광패턴의 격벽이 되는 비투광패턴이 그리드 형태로 배열되어 형성되는 검출박막;
검출박막 상부에 구비되는 투명한 고분자 박막; 및
상기 검출박막과 상기 고분자 박막 사이에 게재되는 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 분할 영역을 가지는 진단키트
A detection thin film formed by arranging a plurality of quadrangular projection patterns and non-projection patterns as partition walls of the projection pattern in a grid form;
A transparent polymer thin film provided on the detection thin film; And
And a supporter disposed between the detection thin film and the polymer thin film.
청구항 1에 있어서,
상기 투광패턴은 n x n 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 분할 영역을 가지는 진단키트
The method according to claim 1,
Characterized in that the light emission pattern is arranged in the form of nxn.
청구항 1에 있어서,
상기 투광패턴의 단위 투광패턴의 평면상 형상은 정사각형 형상으로,
한변의 길이가 200nm 내지 10μm인 것을 특징으로 분할 영역을 가지는 진단키트
The method according to claim 1,
The planar shape of the unit light transmitting pattern of the light transmitting pattern is a square shape,
And a length of one side is 200 nm to 10 m. The diagnostic kit
청구항 1에 있어서,
상기 투광패턴은 일방향으로 나열된 복수개의 그룹 투광패턴이 이격간격을 가지고 병렬형태로 나열되어 있는 것을 특징으로 하는 분할 영역을 가지는 진단키트
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of group light-projecting patterns arranged in one direction are arranged in parallel with a spacing interval.
청구항 1 내지 4의 진단키트;
상기 진단키트 하부에 배치되는 광원;
상기 광원 및 상기 진단키트 사이에 배치되는 포커싱 렌즈;
상기 진단키트 상부에 배치되는 센싱분석부를 포함하는 것을 특징으로 진단장치
A diagnostic kit according to any one of claims 1 to 4;
A light source disposed under the diagnostic kit;
A focusing lens disposed between the light source and the diagnostic kit;
And a sensing analyzer disposed above the diagnostic kit.
청구항 5에 있어서,
상기 진단장치로 측정이 가능한 성매개 질환은,
임질균, 클라미디아균, 매독균 중 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 진단장치
The method of claim 5,
Sexually transmitted diseases that can be measured by the diagnostic device include,
Characterized in that it is at least one selected from gynecologic bacteria, chlamydia bacteria and syphilis bacteria,
센싱분석부에 의해, 청구항 1 내지 4의 진단키트를 투과한 광을 센싱하여 분석하는 단계를 포함하는 진단시스템에 있어서,
상기 분석은,
a) 입력 신호 세기를 흡광 영상 이미지로 변환하는 단계;
b) 상기 영상이미지를 미세 영역 분할 영역의 정보를 이용하여 유효 영역의 경계를 생성하는 단계;
c) 상기 경계 내의 유효 영역을 n x n의 단위픽셀로 나누어, 단위 픽셀당 2차원으로 국소적 재해석하는 단계;
d) 상기 재해석을 거친 이미지 값에 대해 Filtering 적용, 문턱값 설정 및 노이즈를 제거하는 단계;
e) 상기 노이즈가 제거된 이미지 영역의 신호 강도를 측정하여 양성 또는 음성을 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 시스템.
A diagnostic system comprising a sensing analysis unit for sensing and analyzing light transmitted through a diagnostic kit according to any one of claims 1 to 4,
The analysis may include,
a) converting an input signal intensity to an extinction image;
b) generating a border of a valid region using the information of the fine region segmentation region of the image;
c) dividing the effective area in the boundary by unit pixels of nxn and locally reinterpolating the unit area in two dimensions per unit pixel;
d) applying filtering to the re-analyzed image values, setting a threshold value and removing noise;
e) measuring the signal intensity of the image region from which the noise has been removed to determine whether the image is positive or negative.
청구항 7에 있어서,
상기 c) 단계는 단위 픽셀당 오토 컨트라스트를 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 시스템.
The method of claim 7,
Wherein the step c) comprises applying auto-contrast per unit pixel.
청구항 7에 있어서,
상기 c) 단계는, 단위 픽셀당 하기 [수학식 1]에 의해 픽셀값을 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 시스템.
[수학식 1]
Ri = (Ii-Lmin/Lmax-Lmin) x 255
(Ri는 결과 이미지, Ii는 입력이미지, Lmin은 최소밝기, Lmax는 최대밝기)
The method of claim 7,
Wherein the step c) further comprises the step of converting a pixel value per unit pixel by the following equation (1).
[Equation 1]
R i = (I i -L min / L max -L min ) x 255
(R i is the resultant image, I i is the input image, Lmin is the minimum brightness, and L max is the maximum brightness)
청구항 7에 있어서,
상기 d) 단계는 Histogram Normalization 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 시스템.
The method of claim 7,
Wherein the step d) further comprises a histogram normalization step.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190129271A (en) * 2018-05-10 2019-11-20 주식회사 나노바이오라이프 Diagnosis kit with transparent detection areas divided by grids and optical scanning reader using the same

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