KR20220000907A - 광 검출 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동 광 모듈을 사용하여 독립된 복수의 반응 영역들에서의 광 검출을 위한 광 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광 검출 장치는 열적으로 독립된 복수의 반응 영역들, 상기 반응 영역들에 복수의 파장의 광들을 조사하기 위한 이동형 광 모듈, 상기 반응 영역들로부터 방출 되는 광들을 검출하는 검출기들 및 상기 반응 영역들, 광 모듈 및 검출기를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

광 검출 장치 및 방법
본 발명은 이동 광 모듈을 사용하여 독립된 복수의 반응 영역들에서의 광 검출을 위한 광 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 5월 31일에 대한민국 특허청에 출원된 대한민국 특허출원 제10-2019-0064472호, 2019년 6월 28일에 대한민국 특허청에 출원된 대한민국 특허출원 제10-2019-0078284호, 및 2019년 12월 6일에 대한민국 특허청에 출원된 대한민국 특허출원 제10-2019-0162094호의 우선권을 주장하며, 이의 개시 내용은 그 전체가 참조로 본원에 포함되어 있다.
중합효소 연쇄반응(PCR)은 가장 널리 사용되는 핵산 증폭 반응으로서, 이중가닥 DNA의 변성, DNA 주형에로의 올리고뉴클레오타이드 프라이머의 어닐링 및 DNA 중합효소에 의한 프라이머 연장의 반복된 사이클 과정을 포함한다(Mullis 등, 미국 특허 제4,683,195호, 제4,683,202호 및 제4,800,159호; Saiki et al., (1985) Science 230, 1350-1354). DNA의 변성은 약 95도에서 진행되고, 어닐링 및 프라이머의 연장은 95도보다 낮은 온도인 55내 내지 75도에서 진행된다.
실시간 PCR (real-time PCR)은 타겟 핵산서열에 의존적으로 형광을 방출할 수 있는 표지 또는 표지된 올리고뉴클레오타이드를 이용하여 실시간으로 타겟 핵산서열의 증폭을 모티터링하는 방법이다.
통상적으로, 실시간 PCR을 수행하기 위한 장치는 샘플을 반응을 수행하는 반응 영역, 샘플에 여기광을 조사(illuminate)할 수 있는 광원 및 샘플에서 방출(emit)되는 광을 검출하기 위한 검출기를 포함한다.
열적으로 독립된 복수개의 열 블록을 사용하여, 각각의 열 블록에서 서로 다른 프로토콜에 의하여 PCR을 수행하는 장치를 사용하는 구역 PCR에서는 열 블록마다 독립적인 반응 프로토콜이 수행될 수 있다. 각 열 블록에서 수행되는 반응을 실시간으로 모니터링을 하기 위해서, 각 열 블록에 광을 조사하고 방출 광을 검출하는 것이 필요하다.
구격 PCR에서는 열 블록 간에 광을 조사하는 시점이 달라질 수 있다. 또한, 열 블록 간에 광을 조사하는 시점이 동일할 수 있다.
열적으로 독립된 복수의 열 블록들에 복수의 샘플들을 수용시키고, 하나의 샘플에 대하여 복수의 타겟 핵산서열의 존재를 검출할 수 있는 보다 효율적인 장치의 개발이 요구되고 있다.
본 명세서 전체에 걸쳐, 다수의 특허들 및 문헌들이 참조되고 그 인용이 괄호로 표시되어 있다. 본 발명 및 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준을 보다 명확하게 설명하기 위하여 이러한 특허들 및 문헌들의 공개는 그 전체로서 본 명세서에 참조로 포함되어 있다.
본 발명은 열적으로 독립된 복수의 반응 영역들에서의 광 검출을 위한 광 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 광 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 광 검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 광 검출 방법을 실행하기 위한 프로세서를 구현하는 지시를 포함하는 컴퓨터 해독가능한 기록매체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 열적으로 독립된 반응 영역들, 상기 반응 영역들은 하나 이상의 샘플을 수용할 수 있고, 상기 반응 영역들의 온도가 독립적으로 제어될 수 있으며; 상기 반응 영역들에 광을 조사하는 광원유닛들, 상기 광원유닛들은 서로 다른 광을 조사하는 2 이상의 광원유닛을 포함하고, 상기 광원유닛들 각각은 미리 정해진 크기의 영역에 광을 조사하며, 상기 광원유닛들은 이동가능하게 형성되며; 상기 반응 영역들의 온도를 독립적으로 제어하고, 상기 광원유닛들의 이동(movement)을 제어하는 하나 이상의 컨트롤러; 및 상기 반응 영역들로부터 방출되는 광들을 검출하는 검출기들을 포함하는 광 검출 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 반응 영역은 n x m 개 행렬로 배치된 웰들을 포함하며, 상기 n 또는 m은 2 이상의 자연수일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 광원유닛들은 하나의 광원유닛이 하나의 반응 영역 전체에 광을 조사하거나 또는 2 이상의 광원유닛들이 분할하여 하나의 반응 영역 전체에 광을 조사할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 광원유닛들은 2 개의 광원유닛이 분할하여 하나의 반응 영역 전체에 광을 조사할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 광원유닛들은 동기적으로 이동가능하며, 상기 광원유닛들이 광을 조사하는 영역이 동기적으로 변경될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 광원유닛들은 회전축을 중심으로 배열되어 있고, 상기 회전축을 중심으로 상기 광원유닛들이 회전하면서 상기 광원유닛들이 광을 조사하는 영역이 변경될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 광원유닛들은 회전축을 중심으로 90도, 180도, 270도 또는 360도 단위로 회전할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 광원유닛들은 선형으로 배열되어 있고, 상기 광원유닛들이 직선으로 동기적으로 이동하면서 광을 조사하는 영역이 변경될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 장치는 상기 반응 영역들 중 광 검출 시점에 도달하는 반응 영역 상에 상기 광원유닛들이 각각 최소 1회씩 광을 조사할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 광원유닛들은 상기 광원유닛들 중 최소 하나의 광원유닛이 하나의 반응 영역에 위치하고, 최소 하나의 다른 광원유닛이 동기적으로 다른 하나의 반응 영역에 위치하여 서로 다른 반응 영역들에 동기적으로 서로 다른 광들을 조사할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 광원유닛들 각각은 하나 이상의 광원을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 광원유닛들은 4 이상의 서로 다른 광을 조사할 수 있는 4 이상의 광원유닛들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 반응 영역들은 제 1 반응 영역 및 제 2 반응 영역을 포함하고, 상기 광원유닛은 제 1 광원유닛 및 제2 광원유닛을 포함하며; 상기 제1 반응 영역 및 제 2 반응 영역이 동기적으로 광 검출 시점에 도달하는 경우, 상기 광원유닛들의 회전에 따라 상기 제 1 광원유닛이 상기 제 1 반응 영역에 위치하고, 상기 제 2 광원유닛이 상기 제 2 반응 영역에 위치하여, 서로 다른 영역에 동기적으로 서로 다른 광을 조사할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 하나의 반응 영역에 대하여 하나 이상의 검출기가 배치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 하나의 반응 영역 중 하나의 광원유닛에 의하여 광이 조사되는 영역에 대하여 하나의 검출기가 배치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 반응 영역들 각각에는 상기 검출기들 중 서로 상이한 1 이상의 검출기가 할당되며, 상기 각 반응 영역들로부터 방출되는 광은 상기 할당된 서로 상이한 1 이상의 검출기에 의하여 측정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 컨트롤러는 상기 광원유닛들의 광 조사 온/오프를 독립적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 열적으로 독립된 반응 영역들의 온도를 독립적으로 제어하는 단계, 상기 반응 영역들은 하나 이상의 샘플을 수용할 수 있으며; 광원유닛들이 상기 반응 영역들 중 광 검출 시기에 도달한 반응 영역들에 위치하여 광을 조사하는 단계, 상기 광원유닛들은 서로 다른 광을 조사하는 2 이상의 광원유닛들을 포함하고, 상기 광원유닛들 각각은 미리 정해진 크기의 영역에 광을 조사하며, 상기 광원유닛들은 이동가능하며; 및 상기 반응 영역들로부터 방출되는 광을 검출하는 단계를 포함하는 광 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 광 검출 방법을 실행하기 위한 프로세서를 구현하는 지시를 포함하는 컴퓨터 해독가능한 기록매체를 제공하며, 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
열적으로 독립된 반응 영역들의 온도를 독립적으로 제어하는 단계, 상기 반응 영역들은 하나 이상의 샘플을 수용할 수 있으며; 광원유닛들이 상기 반응 영역들 중 광 검출 시기에 도달한 반응 영역들에 위치하여 광을 조사하는 단계, 상기 광원유닛들은 서로 다른 광을 조사하는 2 이상의 광원유닛들을 포함하고, 상기 광원유닛들 각각은 미리 정해진 크기의 영역에 광을 조사하며, 상기 광원유닛들은 이동가능하며; 상기 반응 영역들로부터 방출되는 광을 검출하는 단계.
본 발명은 열적으로 독립된 반응 영역들의 온도를 독립적 제어하고, 검출 온도에 도달한 반응 영역들에 효율적으로 광을 조사할 수 있다.
본 발명은 반응 영역 마다 복수의 광원그룹을 포함하는 광 모듈을 개별적으로 사용하지 않고, 하나의 광 모듈을 이동시켜 2 이상의 반응 영역들에 동기적으로 또는 비동기적으로 광들을 조사할 수 있도록 한다.
본 발명은 하나의 광원유닛 또는 두 개의 광원유닛이 하나의 반영 영역 전체를 조사하도록 구성하여, 광 모듈의 이동 단계를 최소화하였다.
본 발명에서 회전 방식의 광 모듈은 복수의 인접한 반응 영역들에 복수의 광들을 동기적으로 또는 개별적으로 조사하는 데 보다 유용하다.
본 발명의 장치는 샘플이 수용되는 영역을 구획(partition)하여 복수의 광원유닛과 검출기들이 각기 미리 결정된 구역에서 광 검출을 수행하도록 구성된다. 하나의 검출기로 전체 샘플들의 방출광을 동시에 감지하는 검출 장치에 비하여 본 발명의 장치는 각 검출기가 검출하는 영역이 상대적으로 작다. 따라서, 샘플과 검출 유닛 간의 거리를 더 가깝게 구성할 수 있으므로 더 적은 광량의 광학 신호도 감지할 수 있으며, 샘플 간의 신호 편차도 개선될 수 있다.
또한, 열적으로 독립된 반응 영역별로 독립적인 컨트롤되는 검출기를 사용하여 2 이상의 반응 영역에 수용된 샘플로부터 동시에 서로 상이한 광학신호를 측정하는 경우에도 신호의 간섭 없이 정확한 검출이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 광 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 광 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 광 검출 장치의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 광 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 6은 반응 영역(reaction region)과 광 조사 영역(light irradiation region)의 관계를 설명하기 위한 도면들이다. 실선은 반응 영역을 나타내고, 점선은 광 조사 영역을 나타내며, 점은 샘플을 수용하는 웰을 나타낸다.
도 7는 광원 휠의 회전에 의한 광 조사 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 광원 휠이 복수의 영역들로 구분되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 검출기들의 앞에 배치된 검출 필터 휠의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 광 검출 장치(100)를 설명하기 위한 도면이다. 도 1의 광 검출 장치(100)는 2개의 광원유닛(10)들을 포함하는 광 모듈(200), 2개의 빔 스플리터(20)들, 2개의 반응 영역(40)들을 포함한다. 도 1을 참조하면, 광 검출 장치(100)는 광 모듈(200), 빔 스플리터(20), 압력 리드(30), 반응 영역(40)들, 열 블록 하우징(50), 검출기(60) 및 케이스(70)를 포함한다.
상기 광 검출 장치는 샘플로부터 광학 신호를 검출하는 장치이다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 신호는 샘플 내 타겟 분석물질, 특히 타겟 핵산의 존재를 나타내는 신호일 수 있다. 따라서, 본 발명의 장치는 광학 신호 검출 장치 또는 타겟 핵산 검출 장치일 수 있다.
반응 영역은 샘플에 대한 반응 또는 실험이 수행되는 물리적인 공간을 의미한다. 본 발명에서 반응 영역은 복수의 샘플이 개별적으로 수용될 수 있으며, 샘플에 대한 반응이 진행될 수 있도록 샘플에 열을 전달할 수 있는 구조 및 광 검출이 수행될 수 있도록 샘플과 장치가 광학적 communication을 할 수 있는 구조를 가진다.
반응 영역(40)들은 하나 이상의 샘플을 수용할 수 있고, 상기 샘플을 가열하거나 냉각시킬 수 있는 소자를 나타낼 수 있다. 반응 영역은 반응 소자로 표현될 수 있다.
반응 영역(40)은 샘플을 직접 수용할 수 있는 공간을 가질 수 있다. 또는 반응 영역(40)은 샘플이 담긴 반응 용기를 수용할 수 있는 공간을 가지고 있어, 샘플을 수용할 수 있다. 반응 용기의 예는 개별적인 튜브, 복수의 튜브가 일렬로 연결된 형태의 스트립 또는 복수의 튜브가 열과 행으로 연결된 플레이트이다. 반응 영역(40)이 샘플을 직접 수용할 수 있는 공간을 가지고 있는 경우, 상기 공간을 반응 용기로 표현할 수 있다.
반응 영역(40)은 다양한 형태를 가질 수 있다.
반응 영역(40)의 일 예는 열 블록이다. 열 블록은 복수의 홀들을 포함하고, 홀들에 반응 용기들이 위치할 수 있다.
열 블록은 전도성 물질로 제작된다. 열 블록은 가열소자 예를 들어 펠티어 소자 또는 저항에 의하여 가열될 수 있으며, 열 블록의 홀에 수용되는 반응 용기에 열이 전달된다. 예를 들어, 열 블록(40)은 알루미늄, 금, 은, 니켈 또는 구리 등 금속으로 제작될 수 있다.
반응 영역(40)의 다른 일 예는 가열 플레이트이다. 가열 플레이트는 샘플을 수용하는 플레이트에 얇은 금속을 접촉시킨 형태이다. 얇은 금속에 전류를 흘려 플레이트를 가열하는 방식으로 작동될 수 있다.
반응 영역(40)의 또 다른 일 예는 하나 이상의 칩(chip) 또는 카트리지(cartridge)로 구성된다. 카트리지의 예는 유체 채널(flow channel)을 포함하는 유체 카트리지이다.
일 구현예에 따르면, 반응 영역(40)은 n x m 개의 웰들을 포함하고, n 또는 m은 2 이상의 자연수이다. 반응 영역 (40)은 n x m 웰들이 행열로 배열된 직사각형의 형태일 수 있다. 예를 들어, 4 X 4는 16 개의 웰들을 나타낸다.
반응 영역은 2 X 2, 3 X 3, 4 X 4, 5 X 5, 6 X 6, 7 X 7, 또는 8 X 8 개의 웰들을 포함할 수 있다. 반응 영역은 2 X 4, 3 X 6, 4 X 8, 5 X 10, 6 X 12, 7 X 14, 또는 8 X 16 개의 웰들을 포함할 수 있다. 반응 영역은 2 X 6, 3 X 9, 4 X 12, 5 X 15, 6 X 18, 7 X 21, 또는 8 X 24 개의 웰들을 포함할 수 있다. 반응 영역은 2 X 8, 3 X 12, 4 X 16, 5 X 20, 6 X 24, 7 X 28, 또는 8 X 32 개의 웰들을 포함할 수 있다. 반응 영역은 1 X 8, 8 X 12, 8 X 24, 12 X 16, 또는 16 X 24개의 웰들을 포함할 수 있다.
반응 영역은 1개 이상, 4개 이상, 10개 이상, 30개 이상, 50개 이상 또는 80개 이상의 웰들을 포함할 수 있다. 반응 영역은 500개 이하, 400개 이하, 300개 이하, 200개 이하, 또는 100개 이하의 웰들을 포함할 수 있다.
반응 영역은 2 이상의 광 조사 영역들로 구분될 수 있다. 광 조사 영역은 동일한 파장의 광을 이용하여 동시에 광 신호 검출이 가능한 영역을 나타낸다.
반응 영역이 복수개의 샘플들을 수용할 수 있을 때, 하나의 광 조사 영역은 a x b 개의 샘플들을 포함하고, a 또는 b은 2 이상의 자연수이다. 광 조사 영역은 a x b 직사각형의 형태일 수 있다. 또는 하나의 광 조사 영역은 2 이상의 반응 용기들을 포함한다.
본 발명의 장치는 2 이상의 반응 영역(40)를 포함한다.
각각의 반응 영역(40)들은 열적으로 독립적이다. 다시 말하여, 하나의 반응 영역(40)에서 다른 반응 영역(40)로 열이 이동되지 않는다. 예를 들어, 반응 영역(40)들의 사이에는 단열 물질(insulating material) 또는 에어 갭(air gap)이 존재할 수 있다.
반응 영역(40)들 각각의 온도는 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1시간에 제1반응 영역이 94℃를 유지하는 동안, 제2 반응 영역은 94℃에서 60℃로 냉각이 진행되거나, 60℃에서 75℃로 가열이 진행되거나, 특정 온도를 유지할 수 있는 것을 의미한다. 이로서, 상기 광 검출 장치의 각 반응 영역마다 별개의 반응을 수행할 수 있다.
반응 영역(40)들 각각에 대하여 온도 및 시간을 포함하는 반응 프로토콜을 개별적으로 설정할 수 있으며, 반응 영역(40)들 각각은 독립적인 프로토콜에 의하여 반응을 수행할 수 있다.
반응 영역(40)들에서는 독립적인 프로토콜에 의하여 반응이 진행되므로, 반응 영역(40)들에서의 광 검출 시점은 서로 독립적이다.
일 구현예에 따르면, 광 검출 장치는 반응 영역을 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 11개, 12개, 13개, 15개 또는 16개 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 광 검출 장치는 반응 영역을 2개 이상, 4개 이상, 6개이상 또는 8개 이상 포함할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 광 검출 장치는 반응 영역을 24개 이하, 20개 이하, 16개이하 또는 12개 이하 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 광 검출 장치의 복수의 반응 영역들은 하나의 샘플플레이트가 복수의 반응 영역들에 걸쳐서 수용될 수 있게 형성될 수 있다. 구체적으로 각 반응 영역들 내에 샘플을 수용하는 장소인 웰의 배열이 동일할 수 있다. 또한 반응 영역들은 반응 영역 내 웰 간의 간격과 2개의 인접한 반응 영역의 서로 인접한 웰 간의 간격이 동일하도록 배치될 수 있다.
광 모듈(200)은 2 이상의 광원유닛(10)을 포함한다. 광원유닛(10)은 샘플에 포함된 광 물질(e.g. 염료(dye))을 여기 시키기 위해 광을 조사(illuminate)한다. 광원유닛(10)이 조사하는 광은 여기광(excitation light)으로 표시될 수 있다. 샘플이 방출하는 광은 방출광(emission light)으로 표시될 수 있다. 광원유닛(10)으로부터 조사된 여기광의 경로는 여기 경로(excitation path)로 표시될 수 있다. 샘플로부터 방출된 방출광의 경로는 방출 경로(emission path)로 표시될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 각 광원유닛(10)은 하나 이상의 광원을 포함한다. 본 명세서에서 광원유닛, 광원 그룹 및 광원 영역은 동일한 의미이며, 혼용될 수 있다. 일 구현예에서, 동일한 광원유닛에 포함된 광원들은 동일한 파장의 광을 방출할 수 있다. 택일적으로 하나의 광원 유닛에 서로 상이한 파장의 광을 방출하는 광원이 포함될 수 있다. 이러한 광원유닛을 멀티파장 광원유닛이라 한다. 바람직하게는 상기 멀티파장 광원유닛은 서로 상이한 광학표지를 여기시킬 수 있는 광을 발생시키는 2개 그룹의 광원을 포함한다. 상기 멀티파장 광원유닛의 2개 그룹의 광원은 각각 독립적으로 조절될 수 있어, 하나의 광원유닛에서 2개 파장의 여기광이 선택적으로 조사될 수 있다. 상기 멀티파장 광원유닛을 이용하면, 하나의 광원유닛을 이용하여 2개 또는 그 이상의 광학 신호의 검출이 가능하다.
일 구현예에서, 광원은 유기LED, 무기LED 및 양자점 LED를 포함하는 LED(Light Emitting Diode) 또는 tunable 레이저, He-Ne 레이저, Ar 레이저를 포함하는 레이저 유닛일 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 광원은 LED일 수 있다. 구체적으로 본 발명의 광원은 특정 파장범위의 광을 생산하는 LED일 수 있다.
일 구현예에서, 광 모듈(200)은 서로 다른 광을 조사하는 2 이상의 광원유닛들을 포함한다. 일 구현예에서, 상기 광원유닛들은 서로 다른 광을 조사할 수 있다. 서로 다른 광의 일 예는 광의 파장범위가 다른 광들이다. 일 구현예에서, 상기 광원유닛들은 서로 상이한 광학 표지를 여기시키는 광을 조사할 수 있다. 상기 광학 표지는 예를 들어 형광 물질 일 수 있다.
광원유닛(10)은 반응 영역(40)에 광을 조사한다. 광원유닛(10)에서 조사된 광은 샘플에 존재하는 형광 물질을 여기 시킬 수 있다. 여기된 형광 물질들은 형광을 방출할 수 있다. 서로 다른 광들은 샘플에 존재하는 서로 다른 형광 물질들을 여기 시킬 수 있으며, 서로 다른 형광들이 방출된다.
예를 들어, 제1 파장의 광은 제1 형광 물질을 여기 시키고, 제2 파장의 광은 제2 형광 물질을 여기 시킬 수 있다. 제1 및 제2 형광 물질들은 하나의 반응 용기에 포함될 수 있다.
샘플에 존재하는 복수의 타겟 핵산서열의 정성 또는 정량 분석을 위하여, 복수의 서로 다른 형광 물질들이 사용될 수 있다.
본 발명의 광 모듈(200)은 복수의 형광 물질을 여기시킬 수 있도록 서로 다른 광을 조사하는 광원유닛(10)들을 수용할 수 있도록 구성된다.
일 구현예에서, 광 모듈(200)은 서로 다른 광을 조사하는 2, 3, 4, 5 또는 6 개의 광원유닛(10)들을 포함한다. 일 구현예에서, 광 모듈은 서로 다른 광을 조사하는 2 이상, 3 이상, 4 이상 또는 5 이상의 광원유닛(10)들을 포함한다. 일 구현예에서, 광 모듈(200)은 서로 다른 광을 조사하는 10 이하, 8 이하 또는 6 이하의 광원유닛(10)들을 포함한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 광원유닛들은 4 이상의 서로 다른 광을 조사할 수 있는 4 이상의 광원유닛들을 포함할 수 있다.
광 모듈(200)내의 광원유닛(10)들은 행 또는 열로 배열되거나 방사형으로 배열될 수 있다. 서로 다른 광을 조사하는 광원유닛(10)들이 선분에 대칭적으로 배열될 수 있다. 서로 다른 광을 조사하는 광원유닛(10)들이 축을 중심으로 대칭적으로 배열될 수 있다.
예를 들어, 서로 다른 광을 조사하는 4개의 광원유닛(10)들이 1 열로 배열되거나 2 열로 배열될 수 있다. 서로 다른 광을 조사하는 4개의 광원유닛(10)들이 축을 중심으로 4 분면에 배열될 수 있다.
광 모듈(200)은 이동 가능하도록 구성된다. 일 구현예에서, 광 모듈(200)은 전, 후, 좌 또는 우로 선형으로 이동할 수 있도록 구성된다. 일 구현예에 따르면, 상기 광원유닛들은 선형으로 배열되어 있을 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 광원유닛들이 직선으로 동기적으로 이동하면서 광을 조사하는 영역이 변경될 수 있다. 일 구현예에서, 광 모듈(200)은 회전축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 특히, 광 모듈 내에서 광원유닛(10)들이 회전 축을 중심으로 배열되어 있고, 상기 회전 축을 중심으로 상기 광원유닛(10)들이 회전할 수 있도록 구성된다. 일 구현예에 따르면, 상기 광원유닛들이 회전축을 중심으로 회전하면서 상기 광원유닛들이 광을 조사하는 영역이 변경될 수 있다.
광원유닛(10)은 반응 영역(40)에 광을 조사한다. 광원유닛(10)은 반응 영역(40)들의 상면에 위치할 수 있다. 이 경우, 광원유닛(10)에서 조사된 광이 직접(directly) 반응 영역에 조사될 수 있다. 광원유닛(10)은 반응 영역(40)의 상측면에 위치할 수 있다. 이 경우, 거울 또는 빔 스플리터 등으로 광 경로를 조정하여, 광이 반응 영역에 조사되도록 할 수 있다. 도 1은 광원유닛(10)이 반응 영역(40)의 상면에 위치하는 경우이다. 선택적으로, 광원유닛(10)이 검출기(60)가 위치하는 면에 위치할 수 있다.
본 명세서에서 표현 "광원유닛이 반응 영역에 위치한다", "광원유닛이 반응 영역에 대하여 위치한다" 또는 "광원유닛이 반응 영역 상에 위치한다"는 광원유닛이 광 경로를 통하여 반응 영역(40)에 광을 조사할 수 있는 위치에 있다는 것을 나타낸다. 따라서, 상기 표현은 광원유닛(10)이 반응 영역의 상면에 위치하는 경우뿐 만 아니라, 상측면에 위치하는 경우도 포함한다.
광원유닛(10)은 반응 영역(40)의 일정한 범위 이내의 영역에 광을 조사할 수 있다. 상기 일정한 범위 이내의 영역이란 반응 영역(40)의 넓이 또는 그 이하에 해당하는 영역을 의미한다. 본 발명의 광원유닛(10)들은 이동가능하게 형성되며, 반응 영역들 사이를 이동하며 반응 영역들에 광을 조사한다. 이 때 하나의 광원유닛은 광을 조사하는 해당 반응 영역 전체에 광을 조사하도록 구성되거나, 해당 반응 영역의 일부에 광을 조사하도록 구성될 수 있다. 따라서, 광원유닛(10)은 반응 영역 전체에 해당하는 규모의 영역에 광을 조사하도록 구성되거나, 또는 반응 영역 일부 영역에 광을 조사하도록 구성될 수 있다.
광원유닛(10)은 미리 정해진 크기의 영역(area of predetermined size)에 광을 조사할 수 있다. 상기 미리 정해진 크기의 영역은 반응 영역(40)의 넓이 또는 그 이하의 area일 수 있다. 본 발명의 광원유닛(10)은 이동가능하게 형성되었으므로, 하나의 광원유닛(10)이 광을 조사하는 장소(location)은 변할 수 있으나, 광이 조사되는 영역의 크기는 일정하다.
일 구현예에서는 본 발명 장치의 광원유닛(10)이 광을 조사하는 상기 미리 정해진 크기의 영역은 동일할 수 있다.
일 구현예에서는 하나의 광원유닛(10)이 하나의 반응 영역(40) 전체를 조사하도록 구성되거나, 일부를 조사하도록 구성될 수 있다. 도 1은 하나의 광원유닛(10)이 하나의 반응 영역(40) 전체를 조사하는 경우이다.
도 2는 하나의 광원유닛(10)이 하나의 반응 영역(40) 중 1/2를 조사하는 경우이다. 이 경우 상기 미리 정해진 크기의 영역은 반응 영역(40)의 1/2이다.
광 조사 범위는 반응 영역의 넓이, 반응 영역이 웰들을 포함하는 경우, 웰들의 개수, 웰들의 분포, 광원유닛과 반응 영역의 거리 등에 따라 조절될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 광원유닛(10)이 광을 조사하는 영역의 미리 정해진 크기는 하나의 반응 영역의 1/2, 1/3, 1/4, 1/5 또는 1/6에 해당하는 영역일 수 있다.
광원유닛(10)이 반응 영역(40)의 일부에 광을 조사하는 경우, 2 이상의 광원유닛(10)들이 하나의 전체 반응 영역을 분할하여 하나의 반응 영역 전체에 광을 조사하도록 할 수 있다.
도 2는 두 개의 광원유닛(10)이 반응 영역(40)을 절반씩 각각 조사하도록 구성된 예시를 도시하고 있다.
일 구현예에 따르면, 광 모듈(200)은 2개, 3개 또는 4개의 광원유닛이 하나의 반응 영역(40)을 분할하여 광을 조사하도록 구성될 수 있다.
도 5 내지 도 6은 반응 영역과 광 조사 영역의 관계를 설명하기 위한 도면들이다. 실선은 반응 영역을 나타내고, 점선은 광 조사 영역을 나타낸다. 광 조사 영역은 하나의 광원유닛이 광을 조사하는 범위에 대한 단위 또는 반응 영역 중 하나의 광원유닛에 의하여 광이 조사되는 단위를 나타낼 수 있다.
도 5는 복수의 웰들을 포함하는 하나의 열 블록(510)에 2개의 광원유닛(10)이 광을 조사하는 경우의 예시이다. 서로 다른 광에 의하여 조사되는 영역은 광 조사 영역들(521, 522)로 구분될 수 있다. 하나의 반응 영역(40)이므로, 2개의 광 조사 영역들(521, 522)의 온도는 동일하다. 따라서, 2개의 광 조사 영역들(521, 522)은 동시에 검출 시점에 도달할 수 있다. 2개의 광 조사 영역들(521, 522)이 검출 시점에 도달하면, 2개의 광 조사 영역들(521, 522)에 광원유닛(10)들로부터 광이 조사된다. 하나의 반응 영역(40) 이지만, 2개의 광 조사 영역들에 서로 다른 파장의 광이 조사될 수 있다.
도 6은 하나의 열 블록(611, 612)에 하나의 광원유닛(10)이 광을 조사하는 경우이다. 하나의 열 블록은 하나의 광 조사 영역 (621, 622)를 갖는다. 2개의 열 블록들(611, 612)의 온도가 독립적으로 제어되므로, 2개의 광 조사 영역들(621, 622)의 온도는 동일하거나 서로 상이할 수 있다. 따라서, 2개의 광 조사 영역들(621, 622)은 검출 시점이 동일하거나 서로 상이할 수 있다. 2개의 광 조사 영역들(621, 622) 중에서 어느 하나가 검출 시점에 도달하면, 검출 시점에 도달한 광 조사 영역에 광이 방출된다. 2개의 광 조사 영역들(621, 622) 모두가 검출 시점에 도달하면, 2개의 광 조사 영역들(621, 622) 모두에 광이 조사된다. 2개의 광 조사 영역들(621, 622)에 서로 다른 파장의 광이 조사될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 반응 영역(40)은 복수의 웰들을 포함한다. 상기 웰들은 샘플 또는 샘플을 포함한 반응 용기를 수용할 수 있다. 하나의 광원유닛에 의하여 광이 조사되는 광 조사 영역은 복수의 웰들을 포함한다. 예를 들어, 10개 이상, 16 이상, 20 개 이상, 32 개 이상, 40개 이상의 복수 웰에 광을 동시에 방출할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 반응 영역(40) 상에서 광원유닛들이 이동하면서 광을 조사하는 영역은 고정되어 있다. 예를 들어, 도 5에서 반응 영역 중 광원유닛들이 광을 조사하는 영역은 제 1 광 조사 영역(521) 및 제 2 광 조사 영역(522)이다. 광 모듈의 이동에 의하여 새로운 광원유닛이 상기 반응 영역을 조사할 수 있는 위치에 오는 경우, 상기 광원유닛은 제 1 광 조사 영역(521) 또는 제 2 광 조사 영역(522)에 광을 조사하며, 광이 조사되는 웰들의 수 또는 광이 조사되는 지역이 새롭게 설정되지 않는다.
본 발명에서는 독립된 프로토콜에 의하여 반응이 진행되는 복수의 반응 영역(40)들에 대하여 보다 효율적으로 광 검출을 실시할 수 있도록, 이동 가능한 광 모듈(200)을 사용된다. 광 모듈(200)의 이동은 광 모듈(200)에 포함된 광원유닛의 위치를 변경시키며, 이를 통하여 복수의 반응 영역(40)들에서의 광 검출을 실시할 수 있다.
본 발명의 광 검출은 예를 들어, 샘플에 타겟 분석물질이 존재하는 경우, 상기 타겟 분석물질의 존재를 나타내는 광학신호를 발생시킬 수 있도록 광 모듈이 광학표지에 맞는 여기광을 상기 샘플에 조사하고, 검출기가 상기 샘플에서 발생하는 방출광을 감지하는 것이다. 2개의 반응 영역에서 광을 검출하는 것은 상기 반응 영역에 수용된 샘플에 대하여 여기광 조사 및 방출광 감지를 2개의 반응 영역에서 모두 수행하는 것을 의미한다. 제1 반응 영역에서만 광 검출을 수행하고, 제2 반응 영역에서는 검출을 수행하지 않는 것은 상기 제2 반응 영역에는 광 모듈에 의한 여기광 조사 및 검출기에 의한 방출광 감지 중 어느 하나를 수행하지 않거나, 또는 두 단계 모두를 수행하지 않는 것을 의미한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 광원유닛들은 동기적으로 이동하며, 상기 광원유닛들이 광을 조사하는 영역이 동기적으로 변경될 수 있다.
도 1은 두 개의 광원유닛(10)이 두 개의 반응 영역(40)에 각각 광을 조사하는 경우의 예시이다. 두 개의 광원유닛(10)은 회전 축을 중심으로 광 모듈(200)에 배치되어 있으며, 광 모듈(200)의 회전에 의하여 광원유닛(10)이 광을 조사하는 영역이 동기적으로 변경될 수 있다. 광원유닛이 광을 조사하는 영역이 변경된다는 것은 상기 광원유닛이 이동하여 기존에 광을 조사하던 장소와는 다른 장소에 광을 조사하게 된다는 것이다.
예를 들어, 제1광원 유닛은 좌측의 제1반응 영역에 광을 조사하고, 제2광원 유닛은 우측의 제2반응 영역에 광을 조사한다. 이후, 회전에 의하여 제1광원 유닛이 제2 반응 영역에 광을 조사할 수 있도록 이동하며, 동시에 제2광원 유닛은 제1 반응 영역에 광을 조사할 수 있도록 이동할 수 있다.
상기 광원유닛들은 상기 반응 영역들 중 광 검출 시점에 도달하는 반응 영역 상의 광 조사 영역에 위치하여 광을 조사한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 장치는 상기 반응 영역들 중 광 검출 시점에 도달하는 반응 영역 상에 상기 광원유닛들이 각각 최소 1회씩 광을 조사할 수 있다.
예를 들어, 좌측의 제 1 반응 영역이 광 검출 시점에 도달하면, 하나의 광원유닛이 상기 제 1 반응 영역에 광을 조사하고, 광 모듈(200)의 회전 (광원유닛(10)들의 180도 회전)에 의하여 순차적으로 다른 광원유닛이 상기 제 1 반응 영역에 광을 조사한다.
상기 제 1 반응 영역에 광원유닛(10)들이 순차적으로 위치하는 과정에서 우측의 제 2 반응 영역에 다른 광원유닛(10)들이 순차적으로 위치할 수 있다. 제 2 반응 영역이 광 검출 시점에 도달하지 않은 경우에는 상기 제 2 반응 영역에 위치하는 광원유닛(10)들은 광을 조사하지 않도록 제어될 수 있다.
한편, 제 2 반응 영역도 광 검출 시점에 도달하였다면, 상기 제 2 반응 영역에 위치하는 광원유닛(10)들이 광을 조사하도록 제어될 수 있다. 하나의 반응 영역을 복수의 광원유닛이 분할하여 광을 조사하도록 형성되는 경우, 광 검출 시점에 도달하는 반응 영역 상에 각 광원유닛들은 각각 2회 이상 광을 조사하도록 형성될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 반응 영역들은 제 1 반응 영역 및 제 2 반응 영역을 포함하고, 상기 광원유닛은 제 1 광원유닛 및 제2 광원유닛을 포함하며; 상기 제1 반응 영역 및 제 2 반응 영역이 동기적으로 광 검출 시점에 도달하는 경우, 상기 광원유닛들의 회전에 따라 상기 제 1 광원유닛이 상기 제 1 반응 영역에 위치하고, 상기 제 2 광원유닛이 상기 제 2 반응 영역에 위치하여, 서로 다른 영역에 동기적으로 서로 다른 광을 조사할 수 있다.
일 구현예에서, 광 모듈(200)은 선형으로 이동하면서 반응 영역(40)들에 광을 조사할 수 있다. 광 모듈(200)은 좌우 이동, 전후 이동, 전후 및 좌우 이동의 조합으로 움직이도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 좌측의 제 1 반응 영역이 광 검출 시점에 도달하면, 좌측의 제 1 광원유닛이 광을 조사한다. 광 모듈(200)이 좌측으로 이동하면서, 우측의 제 2 광원유닛이 제 1 반응 영역에 위치하고 광을 조사한다. 광 모듈(200)은 광 조사 종료한 시점의 위치에 배치되어 있거나 초기 위치로 이동시킬 수 있다. 초기 위치는 중앙이거나 어느 한 측면이 될 수 있다.
우측의 제 2 반응 영역도 광 검출 시점에 도달하였다면, 그 시점에 제 2 반응 영역에 위치한 광원유닛으로부터 광을 조사 받을 수 있다.
상기 예에서 광 모듈(200)이 선형으로 이동하는 경우, 일부 반응 영역에는 광원유닛이 위치하고, 일부 반응 영역에는 광원유닛이 위치하지 않은 경우가 발생할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 광 검출 장치(100)를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 광 검출 장치(100)는 4개의 광원유닛(10)들을 포함하는 광 모듈 및 2개의 반응 영역(40)들을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 광원유닛들은 회전축을 중심으로 90도, 180도, 270도, 또는 360도 회전할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 광원유닛들은 회전축을 중심으로 90도 단위로 회전할 수 있다.
4개의 광원유닛(10)들 중 2개의 광원유닛(10)들이 하나의 반응 영역에 위치하고, 나머지 2개의 광원유닛(10)들이 나머지 반응 영역에 위치할 수 있다. 따라서, 하나의 반응 영역(40)은 두 개의 광 조사 영역을 포함할 수 있다.
4개의 광원유닛(10)들은 회전하여 동기적으로 위치를 변경할 수 있다. 본 구현예에서, 광원유닛(10)들은 90도씩 회전하며 위치를 변경할 수 있다.
예를 들어, 좌측 반응 영역은 제 1 반응 영역, 우측 반응 영역은 제 2 반응 영역으로 명명한다. 제 1 반응 영역의 하부 1/2은 제 1 광 조사 영역, 상부 1/2는 제 4 광 조사 영역 영역으로, 제 2 반응 영역의 하부 1/2은 제 2 광 조사 영역, 상부 1/2는 제 3 광 조사 영역 영역으로 명명한다.
일정 시점에서 제 1 광 조사 영역에 대하여 광을 조사하는 위치에 있는 광원유닛을 제 1 광원유닛, 제 2 광 조사 영역에 대하여 광을 조사하는 위치에 있는 광원유닛을 제 2 광원유닛, 제 3 광 조사 영역에 대하여 광을 조사하는 위치에 있는 광원유닛을 제 3 광원유닛, 제 4 광 조사 영역에 대하여 광을 조사하는 위치에 있는 광원유닛을 제 4 광원유닛으로 명명한다. 상기 예에서 제 1 광원유닛을 기준으로 시계 반대 방향으로 제 2 광원유닛, 제 3 광원유닛, 제 4 광원유닛이 순차적으로 배치되어 있다.
광 모듈(200)이 시계 방향으로 회전하면서 제1 내지 제4 광원유닛들이 순차적으로 제 1 반응 영역의 제 1 광 조사 영역에 위치할 수 있다. 제 1 반응 영역이 검출 시점에 도달한 경우, 제 1 광원이 제 1 반응 영역의 제 1 광 조사 영역에 광을 조사한다. 광원유닛들이 90도 회전하여 제 2 광원이 제 1 반응 영역의 제 1 광 조사 영역에 광을 조사한다. 광원유닛들이 90도 회전하여 제3 광원이 제 1 반응 영역의 제 1 광 조사 영역에 광을 조사한다. 광원유닛들이 90도 회전하여 제 4 광원이 제 1 반응 영역의 제 1 광 조사 영역에 광을 조사한다.
광 모듈(200)의 회전에 따라, 제 1 반응 영역의 제 1 광 조사 영역에 위치했던 제 1 광원유닛은 제 1 반응 영역의 제 4 광 조사 영역으로 위치를 변경할 수 있다. 이를 통하여 검출 시점에 도달한 제 1 반응 영역 의 제 4 광 조사 영역에 제 1 반응 영역의 제 1 광 조사 영역에 조사한 광과 동일한 광을 조사할 수 있다.
한편, 제 1 광원유닛이 제 1 반응 영역의 제 1 광 조사 영역에 위치하는 경우, 제 4 광원유닛도 제 1 반응 영역의 제 4 광 조사 영역에 위치하고 있으므로, 제 1 반응 영역의 제 4 광 조사 영역은 제 4 광원유닛의 광 조사를 시작으로 제 1 광원유닛, 제 2 광원유닛 및 제 3 광원유닛이 순차적으로 광을 조사할 수 있다.
또한, 제 1 광원유닛 및 제 4 광원유닛이 제 1 반응 영역에 위치하는 경우, 제 2 광원유닛 및 제 3 광원유닛도 제 2 반응 영역에 위치할 수 있다. 제 2 반응 영역도 검출 시점에 도달한 경우, 제 2 반응 영역에 대하여 먼저 제 2 광원유닛 및 제 3 광원유닛이 광을 조사할 수 있다. 그 후 순차적으로 광원유닛들이 회전하면서 나머지 광원유닛들도 제 2 반응 영역에 광을 조사할 수 있다.
일 구현예에서, 광 모듈(200)은 선형으로 이동할 수 있다. 4개의 광원유닛들은 행렬 형태로 배열되거나, 일렬도 배열될 수 있다. 일 구현예에서 하나의 광원유닛이 반응 영역 전체를 조사할 수 있도록 구성될 수 있다.
광 모듈(200)은 좌우 이동, 전후 이동, 전후 및 좌우 이동의 조합으로 움직이도록 구성될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 광원유닛(10)은 반응 영역에 필요한 광이 조사될 수 있도록 이동되도록 구성될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 본 발명의 광 모듈(200)은 하나의 광원유닛이 하나의 반응 영역에 대하여 위치할 때, 다른 광원유닛이 다른 반응 영역에 대하여 위치하게 할 수 있고, 두 반응 영역(40)들에서 서로 다른 광을 이용하여 동기적으로 광 검출을 실시할 수 있다.
상기 동기적(synchronous) 광 검출이란 예를 들어, 2개의 반응 영역에 대한 광학신호의 측정이 동일한 시간에 수행되는 것을 포함할 수 있다. 또한 상기 동기적 광 검출이란 예를 들어, 2개의 반응 영역에 대한 광학신호의 측정 시기가 단순히 중첩되지 않을 뿐, 하나의 반응 영역에 대한 광학신호의 측정이 수행된 후, 장치의 광원이나 필터 등 물리적 구성의 이동 없이 다른 하나의 반응 영역에 대한 광학신호의 측정이 수행되는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 동기적(synchronous) 측정이란 예를 들어, 2개의 반응 영역에 대한 광학신호의 측정 데이터가 분석과정에서 실질적으로 동일한 시기에 수득한 것으로 처리되는 측정을 포함할 수 있다.
광 모듈(200)의 회전 또는 선형 이동에 의하여 광원유닛들의 광 조사 영역들이 동시에 변경된다.
일 구현예에서, 회전에 의하여 광원유닛들을 이동시키는 광 모듈을 사용하는 경우, 광 모듈(200)을 회전시켜 광원유닛들의 위치를 변경시킬 때, 광 모듈에 포함된 모든 광원유닛들이 항상 반응 영역 상에 광 조사 영역을 가지게 할 수 있다. 도 2의 광 모듈(200)과 반응 영역(40)들의 구성이 그 예이다.
본 명세서에서, 반응 영역(40)이 검출 시점에 도달하였다는 것은 반응 영역(40)이 검출 온도에 도달하였다는 것을 의미하거나, 반응 영역(40)에 광을 조사할 시점이 되었다는 것을 의미할 수 있다.
본 발명에서 광원유닛(10)들이 반응 영역(40)에 위치한다는 것은 광원유닛(10)이 광 조사 영역에 광을 조사할 수 있는 위치로 이동하는 것을 의미한다.
일 구현예에서, 하나의 반응 영역이 검출 시점에 도달하면, 광원유닛들은 순차적으로 상기 하나의 반응 영역에 위치하여 반응 영역에 광들을 조사하고, 다른 반응 영역이 검출 시점에 도달하면, 상기 다른 반응 영역에 순차적으로 배치되는 광원유닛들이 상기 다른 반응 영역에 광을 조사한다.
일 구현예에서, 하나의 반응 영역이 광 검출 시점에 도달하는 동시에 다른 반응 영역이 검출 시점에 도달하거나, 또는 광 검출 시점에 도달한 반응 영역에 광을 조사하는 중 다른 반응 영역이 검출 시점에 도달하는 경우, 상기 다른 반응 영역에 위치한 광원유닛이 상기 다른 반응 영역에 광을 조사할 수 있다. 이 경우, 서로 다른 반응 영역에 조사되는 광은 서로 다른 광일 수 있다.
반응 영역(40) 내의 서로 다른 영역에 서로 다른 파장의 광원유닛(10)들이 위치할 수 있는 경우, 상기 반응 영역(40)이 검출 시점에 도달하면, 상기 서로 다른 파장의 광원유닛들(10)이 동기적으로 할당된 광 조사 영역에 광을 조사할 수 있다.
일 구현예에서, 광 모듈(200)에 포함된 광원유닛(10)들 각각은 반응 영역(40)들 중 어느 하나의 반응 영역에는 위치하도록 광 검출 장치가 구성될 수 있다. 다시 말하여, 광원유닛(10)들 중 반응 영역에 위치하지 않은 광원유닛은 존재하지 않도록 광 검출 장치가 구성될 수 있다. 특히, 광 모듈이 이동하는 경우(특히, 회전하는 경우)에도 광원유닛들 각각은 어느 하나의 반응 영역에 위치하도록 광 검출 장치가 구성될 수 있다. 일 구현예에서, 광 모듈에 포함된 광원유닛들 각각은 반응 영역들 중 어느 하나의 반응 영역에 광 조사 영역을 가질 수 있도록 광 검출 장치가 구성될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 본 발명의 광 검출 장치는 서로 다른 파장을 제공하는 2 내지 6개의 광원유닛(10)을 포함하고, 1 내지 2 개의 광원유닛(10)이 하나의 반응 영역(40) 조사하도록 구성된 광 모듈(200)이 2-6개의 반응 영역(40)에 광을 조사할 수 있도록 구성된 광 검출 장치일 수 있다.
빔 스플리터(20)는 광원유닛(10)으로부터 입사된 광을 반사 및 투과시킬 수 있다. 일 구현예에서, 빔 스플리터(20)를 투과한 광은 압력 리드(30)의 홀(hole)을 통과하여 반응 영역(40)에 도달한다. 빔 스플리터(20)는 샘플로부터 방출된 광을 반사 및 투과시킬 수 있다. 일 구현예에서, 빔 스플리터(20)에 반사된 광은 검출기(60)에 도달한다. 샘플로부터 방출되는 광은 광(light) 또는 광 신호(optic signal) 등으로 표시될 수 있다.
일 구현예에서, 빔 스플리터(20)에 반사된 광은 압력 리드(30)의 홀(hole)을 통과하여 반응 영역(40)에 도달한다. 일 구현예에서, 빔 스플리터(20)를 투과한 광은 검출기(60)에 도달한다.
압력 리드(30)는 반응 영역(40)의 반응 용기들에 압력을 제공한다. 압력 리드(30)는 반응 용기들의 커버에 접촉하고, 반응 용기들의 커버를 눌러서 반응 용기들에 압력을 제공할 수 있다. 또한, 압력 리드(30)는 고온을 유지할 수 있다. 예를 들어, 압력 리드(30)는 105℃의 온도를 유지하는 열판(heat plate, 미도시)을 포함할 수 있다.
압력 리드(30)는 복수의 홀들을 포함한다. 압력 리드(30)의 홀들은 반응 영역의 샘플들이 포함된 용기(40)들과 대응되는 위치에 형성되어 샘플과 광원 사이에 광경로가 형성될 수 있게 한다.
광 차단 벽(light-blocking wall) (80)은 광원유닛(10)들로부터 조사되는 광들 간의 간섭을 방지하기 위하여 사용된다. 광 차단 벽(80)은 샘플들로부터 방출되는 형광들 간의 간섭을 방지하기 위하여 사용된다.
광 차단 벽(80)은 광원유닛(10)으로부터 조사된 여기광의 경로 및 샘플로부터 방출된 방출광의 경로를 고려하여 설치된다.
광 차단 벽(80)은 인접한 광원유닛들 사이에 배치될 수 있다. 광 차단 벽(80)은 인접한 검출기들 사이에 배치될 수 있다.
일 구현예에서, 광 차단 벽(80)은 사각형 또는 원형의 관 형상을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 광 차단 벽(80)은 복수 개의 관들의 조합된 형상을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 광 차단 벽(80)의 내부에 빔 스플리터가 위치할 수 있다.
반응 영역 하우징(50)은 반응 영역(40) 및 반응 영역의 가열 또는 냉각에 사용되는 소자(예를 들어, 열 전달 소자(미도시), 방열판(미도시) 등)을 수용할 수 있다. 열 전달 소자는 열 블록의 온도를 높이거나 낮춘다. 열 전달 소자는 열 블록의 아래에 배치되고, 열 블록과 접촉하여 열 블록에 열을 전달할 수 있다. 일 예에서, 열 전달 소자는 펠티어 소자일 수 있다. 방열판은 열 전달 소자의 아래에 배치되어 열 전달 소자로부터 발생되는 열을 방출한다.
검출기(60)는 신호를 검출한다. 구체적으로, 검출기(60)는 샘플들로부터 발생된 방출광을 검출한다. 상기 검출기는 광의 파장을 구분하여 파장별 광량을 감지하거나, 파장에 상관없이 총 광량을 감지하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 검출기는 예를 들어 포토 다이오드, 포토 다이오드 어레이, 광전자 증배관(photo multiplier tube; PMT), CCD 이미지 센서, CMOS 이미지 센서, APD(avalanche photodiode) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 반응 영역들 각각에 대하여 서로 상이한 1 이상의 검출기가 할당되며, 상기 각 반응 영역들로부터 방출되는 광은 상기 할당된 서로 상이한 1 이상의 검출기에 의하여 측정될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 1 이상의 검출기가 하나의 반응 영역에 할당될 수 있다.
일 구현예에서, 하나의 광원유닛(10)이 하나의 반응 영역 전체에 대하여 광을 조사하도록 구성되는 경우, 하나의 반응 영역당 하나의 검출기가 사용된다.
일 구현예에서, 복수의 광원유닛(10)들이 하나의 반응 영역을 분할하여 광을 조사하도록 구성되는 경우, 하나의 반응 영역의 광 조사에 사용되는 광원유닛들 수만큼 검출기를 사용한다. 일 실시예에 따르면, 하나의 반응 영역에서 하나의 광원유닛(10)에 의하여 광이 조사되는 영역에 대하여 하나의 검출기가 배치될 수 있다. 각각의 광원유닛에 할당되는 영역에 대하여 검출기가 배치된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 반응 영역들 각각에는 상기 검출기들 중 서로 상이한 2 이상의 검출기가 할당되며, 상기 각 반응 영역들로부터 방출되는 광은 상기 할당된 서로 상이한 2 이상의 검출기에 의하여 측정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 검출기들 중 2 이상의 상이한 검출기가 각 반응 영역에 할당될 수 있으며, 각 반응 영역에서 방출되는 광은 상기 할당된 2 이상의 상이한 검출기들에 의하여 측정될 수 있다. 구체적으로 하나의 반응 영역에 2 이상의 검출기가 할당되어 방출광을 검출할 수 있다. 이 경우 상기 2 이상의 검출기에 대한 각각의 검출구역이 하나의 반응 영역에 할당될 수 있으며, 상기 2 이상의 검출기는 하나의 반응 영역을 분할하여 방출광을 감지할 수 있다. 도 7은 반응 영역에 대한 광 조사 및 방출광 감지를 설명하기 위한 도면이다. 반응 영역들은 표시되지 않았지만, 제 1 반응 영역은 광 조사 영역 (711) 및 광 조사 영역 (714)을 포함한다. 제 2 반응 영역은 광 조사 영역 (712) 및 광 조사 영역 (713)을 포함한다. 도 7을 참조하면, 각 반응 영역은 직사각형 형상 있으므로, 하나의 검출기로 하나의 반응 영역의 모든 샘플의 방출광을 감지하는 경우 반응 영역과 검출기 간의 거리가 증가할 수 있다. 2개의 검출기(721 및 724)가 하나의 반응 영역(711 및 714)을 분할하여 방출광을 검출하도록 구성되었으므로, 반응 영역과 검출기 사이의 거리를 충분히 가깝게 유지할 수 있다. 따라서, 더 적은 광량의 광학 신호도 감지할 수 있으며, 웰간의 신호 편차도 개선될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 각 검출기가 광을 감지하는 영역은 서로 중칩되지 않는, 별개의(distinct) 영역일 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 장치에 수용되는 모든 샘플로부터 나오는 방출광은 상기 복수의 검출기들 중 하나의 검출기에 의하여만 감지되는 것 일 수 있다.
광 모듈은 추가적으로 광 필터를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 광 필터는 광원유닛에서 조사되는 광을 필터링하기 위하여 사용된다.
회전 광원유닛을 사용하는 광 모듈의 경우, 광원유닛들의 회전할 때, 해당 광원유닛의 필터가 함께 회전할 수 있도록 구성될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 광 모듈은 광 필터 휠을 포함한다.
도 2를 참조하면, 광 모듈은 광 필터 휠(230)을 포함한다.
광 필터 휠(230)은 하나 이상의 광 필터들을 포함한다. 광 필터(250)들은 광원유닛(10)들로부터 조사된 빛을 필터링한다. 광 필터(250)는 광원(10)으로부터 방출된 광을 통과시킨다. 예를 들어, 광 필터(250)는 밴드패스(bandpass) 필터일 수 있다.
도 2에서는 4개의 빔 스플리터(20)들을 도시하고 있으나, 동일한 면에 위치한 검출기들에 대한 동일한 방향의 빔 스플리터(20)들은 하나의 빔 스플리터(20)로 대체될 수 있다. 따라서, 4개의 광원유닛들에 대해 2개의 빔 스플리터(20)들이 배치될 수 있다.
하나의 압력 리드(30)가 복수의 반응 영역들을 커버할 수 있다. 도 2를 참조하면, 하나의 압력 리드(30)가 2개의 반응 영역에 압력을 가할 수 있다.
도 2를 참조하면, 광 검출 장치(100)는 4개의 검출기(60)들을 포함할 수 있다.
검출기(60)의 수는 반응 영역 내에서 분할되는 광 조사 영역의 수와 동일할 수 있다. 즉, 검출기(60)들 각각은 광 조사 영역에 대응될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 검출 장치(100)의 정면도이다.
광원유닛(10)들의 광 경로 상에 광 필터(250)들이 위치할 수 있다. 광 필터(250)들은 광원유닛(10)들과 함께 회전할 수 있다. 광원 휠(220)과 방출 필터 휠(230)이 연결되어 하나의 모터(210)에 의해 회전될 수 있다.
광원 휠(220)과 광 필터 휠(230)은 서로 독립적으로 분리될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 광원 휠(220)은 광원 휠(220)에 광원유닛(10)들이 고정되어 있는 상태에서 광 필터 휠(230)로부터 분리될 수 있다. 광 필터 휠(230)은 광 필터 휠(230)에 광 필터(250)들이 고정되어 있는 상태에서 광원 휠(220)로부터 분리될 수 있다.
이러한 구조는 광원 휠(220)과 광 필터 휠(230)의 관리를 편리하게 하고, 용이하게 광 모듈을 조립할 수 있게 한다.
광원 휠(220)에서 광원유닛들 중 적어도 2 이상의 광원유닛(10)들은 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 일 예에서, 광원 휠(220)이 2개의 광원유닛들을 포함하는 경우, 각각의 광원유닛(10)들은 서로 다른 파장의 광을 방출할 수 있다. 일 예에서, 광원 휠(220)이 3개의 광원유닛들을 포함하는 경우, 3개의 광원유닛(10)들이 서로 다른 파장의 광을 방출하거나, 2개의 광원유닛(10)들은 동일한 파장의 광을 방출하고, 나머지 광원유닛(10)들은 다른 파장의 광을 방출할 수 있다.
일 구현예에서 광원 휠(220)은 4 개의 광원유닛들을 포함하고, 각각의 광원유닛(10)들은 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다.
광원유닛들의 위치는 광원 휠(220)의 회전에 의해 동시에 변화된다. 다시 말해서, 광원유닛들의 위치는 광원 휠(220)의 회전에 의해 순환(rotate)된다. 예를 들어, 광원 휠(220)이 2개의 광원유닛들을 포함하는 경우, 제1 광원유닛과 제2 광원유닛은 서로 위치를 교환할 수 있다. 광원 휠(220)이 3개의 광원유닛들을 포함하는 경우, 모터(210)의 회전에 의해 제1 광원유닛은 제2 광원유닛의 위치로 이동하고, 제2 광원유닛은 제3 광원유닛의 위치로 이동하고, 제3 광원유닛은 제1 광원유닛의 위치로 이동한다. 광원 휠(220)이 4개의 광원유닛들을 포함하는 경우, 모터(210)의 회전에 의해 제1 광원유닛은 제2 광원유닛의 위치로 이동하고, 제2 광원유닛은 제3 광원유닛의 위치로 이동하고, 제3 광원유닛은 제4 광원유닛의 위치로 이동하고 제4 광원유닛은 제1 광원유닛의 위치로 이동한다.
본 명세서에 이러한 위치 이동은 "순환적 이동"으로 표현할 수 있다.
일 실시예에서, 광원 휠(220)은 제1 광원유닛 및 제2 광원유닛을 포함하고, 제1 광원유닛에 제1 파장의 광을 방출하는 2 이상의 제1 LED들이 배치된다. 제2 광원유닛에 제2 파장의 광을 방출하는 2 이상의 제2 LED들이 배치된다.
모터(210)에 의해 광원 휠(220)과 방출 필터 휠(230)이 1번에 360/n 도 회전될 수 있다. 여기서, n은 2 이상의 자연수이다. 일 실시예에서, 광원 휠(220)은 2개의 광원유닛(10)들을 포함하고, 방출 필터 휠(230)이 2개의 필터(250)들을 포함할 때, 모터(210)에 의해 광원 휠(220)과 방출 필터 휠(230)이 1번에 180도 회전된다.
또 다른 예에서, 광원 휠(220)은 3개의 광원유닛(10)들을 포함하고, 방출 필터 휠(230)이 3개의 필터(250)들을 포함할 때, 모터(210)에 의해 광원 휠(220)과 방출 필터 휠(230)이 1번에 120도 회전된다.
또 다른 예에서, 광원 휠(220)은 4개의 광원유닛(10)들을 포함하고, 방출 필터 휠(230)이 4개의 필터(250)들을 포함할 때, 모터(210)에 의해 광원 휠(220)과 방출 필터 휠(230)이 1번에 90도 회전된다.
광원 휠(220)과 광 필터 휠(230)은 상호 대응하는 광원유닛 및 필터를 가질 수 있으며, 상기 대응하는 광원유닛과 필터가 정렬될 수 있도록 조립된다. 필터(250)들은 광원유닛들에서 방출되는 광의 경로에 위치하도록 정렬(align)된다. 보다 상세히, 상기 필터(250)는 광원유닛(10)에 수용된 광원으로부터 방출되는 광의 경로에 위치한다. 광원 휠(220)과 광 필터 휠(230)은 광원유닛들과 필터들의 정렬을 유지하면서 회전한다. 광원 휠(220)과 방출 필터 휠(230)이 연결 구조체(260)로 고정되는 경우, 회전하더라도 광원 휠(220)과 광 필터 휠(230)의 정렬이 유지될 수 있다.
일 예에서, 연결 구조체(260)는 광원유닛(10)과 필터(250)를 연결할 수 있다. 광 모듈(200)이 4개의 광원유닛들과 4개의 필터들을 포함할 때, 광 모듈(200)은 4개의 연결 구조체를 포함할 수 있다. 연결 구조체(260)는 광원 휠(220)과 필터 휠(230)의 가장자리를 연결하는 원기둥일 수 있다. 광원유닛(10)에서 방출된 광은 연결 구조체(260)의 내부를 통해 광 필터(250)에 도달할 수 있다.
광 차단 벽(80)은 광 모듈(200)과 빔 스플리터(20) 사이에 배치되고, 압력 리드(30)는 빔 스플리터(20) 아래에 배치된다. 압력 리드(30)는 복수의 홀(31)들을 포함한다. 홀(31)들을 통해서 광원(10)으로부터 방출된 광이 열 블록에 도달한다.
2개 이상의 검출 필터(350)들을 포함하는 검출 필터 휠(330)이 검출기(60) 앞에 배치될 수 있다. 검출 필터 휠(330)은 검출기(60) 앞에 배치되어, 광원 휠(220)의 회전에 따라 회전할 수 있다.
검출기(60) 앞에 검출 필터(350)가 배치될 수 있다. 검출기(60) 앞에 배치된 검출 필터(350)는 광 조사 영역에서 방출된 광의 파장에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 제 1 광원유닛(10)이 제 1 반응 영역에 제1 파장의 광을 조사한 경우, 제1 검출기(60) 앞에 제1 검출 필터가 배치될 수 있다. 또한, 제2 광원유닛(10)이 제 1 반응 영역에 제2 파장의 광을 조사한 경우, 제1 검출기(60) 앞에 제2 검출 필터가 배치될 수 있다.
광 필터 휠(230)에는 복수의 광 필터(250)가 배치된다.
검출 필터 휠(330)에는 복수의 검출 필터(350)가 배치된다.
검출기(60)는 광의 세기에 따라 전기 신호를 발생시켜서 광을 검출한다.
일 구현예에서, 검출기(60)는 고정된 위치에 배치된다. 일 구현예에서, 광 모듈(200)은 회전하지만, 검출기(60)는 회전하지 않는다. 검출기(60)는 반응 영역(40)으로부터 방출되는 광을 커버하기 위한 거리에 배치될 수 있다.
검출기(60)는 1개 이상일 수 있다. 검출기(60)에 입사되는 광을 필터링하기 위해 필터가 검출기(60)의 앞에 배치될 수 있다. 검출기(60)의 앞에 배치되는 필터는 파장에 따라 변경될 수 있다.
검출 모듈은 검출기 및 검출 필터 휠을 포함하는 소자를 나타낼 수 있다.
본 발명의 장치는 컨트롤러를 포함한다. 상기 컨트롤러(미도시)는 예를 들어, 컴퓨터, 마이크로프로세서 또는 프로그램이 가능한 논리 장치일 수 있다. 상기 컨트롤러는 1 이상의 컨트롤러 일 수 있다. 상기 컨트롤러는 반응 영역들의 온도 제어를 제어하는 장치, 광원 또는 검출기의 전원 공급 장치 및 광원휠, 방출 필터휠 또는 검출 필터 휠을 이동시키는 모터에 전기적으로 연결될 수 있다.
컨트롤러는 반응 영역(40)들의 온도를 독립적으로 제어하고, 반응 영역(40)들 중 검출 시점에 도달한 반응 영역(40)에 광원유닛(10)들이 위치하도록 광 모듈의 움직임을 제어한다.
상기 컨트롤러는 반응 영역들의 온도를 독립적으로 제어한다. 독립적으로 조절한다는 것은 컨트롤러가 각 반응 영역의 온도를 각각 별도로 조절할 수 있다는 것을 의미한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 컨트롤러는 상기 반응 영역 각각에 대한 반응 프로토콜을 수신하고, 상기 수신된 프로토콜에 따라 상기 반응 영역들의 온도를 독립적으로 조절할 수 있다.
상기 프로토콜 또는 반응 프로토콜은 단위 작업(unit operation)을 수행하기 위한 일련의 지시(set of instructions)를 의미한다. 상기 단위 작업은 시간에 따른 온도 조절 작업(operation) 및 신호측정 작업을 포함할 수 있다. 상기 프로토콜은 프로토콜 내 다양한 단위작업들을 수행하는 순서 및 타이밍에 관한 정보를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 프로토콜은 샘플에 대한 광 검출을 수행하기 위하여 샘플을 대상으로 실행되는 일련의 온도 조절, 여기광 조사 및 방출광 검출과 같은 동작을 수행하는 순서 및 시기(타이밍)에 대한 일련의 지시(instruction)일 수 있다. 컨트롤러는 이러한 프로토콜을 수신하고, 프로토콜에 따른 동작 또는 효과가 샘플에 적용될 수 있도록 광 검출 장치를 운영(오퍼레이팅)한다. 일 실시예에 따르면, 상기 컨트롤러는 상기 광원유닛의 광 조사의 온/오프를 독립적으로 제어할 수 있다. 상기 컨트롤러는 상기 반응 영역들의 반응 프로토콜에 따라, 광원유닛들의 온/오프를 독립적으로 제어하여 광원유닛들이 동기적으로 또는 비동기적으로 광을 방출하도록 제어할 수 있다. 광원유닛들 각각의 온/오프는 독립적으로 제어되어, 일부 광원유닛만 광을 조사하게 하거나 전체 광원유닛들이 광을 조사하도록 할 수 있다. 컨트롤러는 검출 시점에 도달한 반응 영역에 대응하는 광원유닛들에 전력이 공급되도록 전력 공급 장치를 제어할 수 있다.
또한 컨트롤러는 광원유닛들의 이동을 제어한다. 상기 제어는 광원유닛들이 수용된 광원 휠을 이동시키는 모터를 제어하는 것일 수 있다. 상기 컨트롤러는 상기 반응 프로토콜에 따라 반응 영역에 적절한 광원유닛이 위치할 수 있도록 제어한다. 구체적으로, 상기 컨트롤러는 제1시간에 제1 광원유닛은 제1 반응 영역에 위치하고, 제2 광원유닛은 제2 반응 영역에 위치할 수 있도록 하며, 제2 시간에 제2 광원유닛은 제1 반응 영역에 위치하고, 제3 광원유닛은 제2 반응 영역에 위치하게 제어할 수 있다. 상기 제1 광원유닛은 제1 반응 영역에 위치한다는 것은 제1 광원유닛이 제1 반응 영역에 광을 조사할 수 있도록 위치한다는 것을 말한다. 컨트롤러는 광이 조사된 영역에서 방출되는 광을 검출하는 검출기의 온/오프 및 검출 필터 휠의 구동을 제어할 수 있다.
또한 컨트롤러는 상기 반응 프로토콜에 따라 반응 영역에서 발생하는 방출광에 대응하는 검출 필터가 위치할 수 있도록 검출 필터들이 수용된 검출 필터 휠을 이동시키는 모터를 제어할 수 있다. 또한 컨트롤러는 상기 반응 프로토콜에 따라 검출기들의 온/오프를 독립적으로 제어하여 검출기들이 동기적으로 또는 비동기적으로 반응 영역에서 방출되는 광을 검출하도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 상기 컨트롤러는 각 샘플에 대한 프로토콜을 수신하고 온도조절 및 광학신호 측정이 상기 반응 프로토콜에 정해진 순서에 따라 진행되도록 광 검출 장치의 각 구성들을 오퍼레이팅 할 수 있다.
컨트롤러는 또한 압력 리드(30)의 이동 및 가열을 제어할 수 있으며, 광 모듈, 반응 영역들 및 검출 모듈의 구동을 종합적으로 제어할 수 있다.
도 4는 광 모듈(200)을 이용하여 광을 방출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 광 모듈(200)은 반응 영역(40) 상의 광 조사 영역(41)에 광을 조사할 수 있고, 검출기(60)가 광 조사 영역(41)으로부터 방출된 광을 검출하는 일예를 설명한다. 설명의 편의를 위해, 빔 스플리터(20)가 생략되었고, 광 모듈(200)도 2개의 광원유닛(10)들로 간략하게 표시되었다.
광원 휠(220) 및 광 필터 휠(230)은 모터(210)에 의해 회전되고, 광원유닛(10)들은 광 조사 영역(41)으로 광을 방출한다. 광은 광 조사 영역(41)으로부터 방출되고, 빔 스플리터(20)에 의해 반사되어, 검출기(60)에 도달한다. 광 모듈(200)의 회전 방향과 광 모듈(200)이 조사하는 광의 방향은 서로 수직이다.
일 구현예에 따르면, 광 모듈(200)은 반응 영역들 위에 배치될 수 있다. 특히, 광 모듈(200)의 광원 휠(220) 및 광 필터 휠(230)은 반응 영역들과 수평으로 배치될 수 있다. 광 모듈(200)으로부터 방출된 광은 반응 영역들에 수직으로 입사할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 광 모듈(200)을 설명하기 위한 도면이다. 광 모듈(200)은 모터(210), 광원 휠(220) 및 광 필터 휠(230)을 포함한다.
광 모듈(200)은 연결 구조체(260)를 더 포함할 수 있다. 연결 구조체(260)는 광원 휠(220)과 광 필터 휠(230)을 연결한다. 연결 구조체(260)가 광원 휠(220)과 방출 필터 휠(230)의 가장자리를 연결한다. 연결 구조체(260)가 직육면체인 경우를 예를 들어 도시하였으나, 연결 구조체(260)는 판(plate), 원기둥 등 다양한 형태일 수 있다. 일 예에서, 연결 구조체(260)는 광원 휠(220)과 광 필터 휠(230)을 둘러싸는 형태일 수도 있다.
광원유닛(10)들은 샘플들을 여기 시키기 위한 광을 방출한다. 광원유닛(10)들은 동일 또는 다른 파장의 광을 방출한다. 파장은 특정 파장뿐만 아니라 파장범위를 포함한다. 예를 들어, 파장은 400nm를 나타내거나 390nm부터 410nm까지 파장범위를 나타낼 수 있다.
광원 휠(220)은 복수의 광원유닛(10)들을 수용한다. 광원 휠(220)은 2 이상의 광원유닛(10)들을 수용한다. 광원 휠(220)이 광원유닛(10)들을 수용한다는 것은 광원유닛(10)들이 광원 휠(220)에 부착되는 것을 의미할 수 있다. 또는, 광원 휠(220)이 광원유닛(10)들을 수용한다는 것은 광원유닛(10)들이 광원 휠(220)의 특정 위치에 고정되는 것을 의미할 수 있다. 광원유닛(10)들은 광원 휠(220)의 일단면에 부착될 수 있다. 일 예에서, 광원유닛(10)들은 광원 휠(220)의 하단면에 부착될 수 있다. 광원 휠(220)의 하단면은 광 필터 휠(230)을 마주하는 단면을 의미한다. 광원 휠(220)의 상단면은 모터(210)를 마주하는 단면을 의미한다.
광원 휠(220)이 2개의 광원유닛(10)들을 수용하는 것을 도시하나, 광원 휠(220)은 3 이상의 광원유닛(10)들을 수용할 수 있다.
광원 휠(220)은 모터(210)에 의해 회전 가능하며, 원, 타원, 직사각형 또는 정사각형 등의 형태일 수 있다.
광원유닛(10)들의 위치는 광원 휠(220)의 회전에 의해 동기적으로 변화될 수 있다.
광 필터 휠(230)은 복수의 광 필터(250)들을 수용한다. 광 필터 휠(230)이 광 필터(250)들을 수용한다는 것은 광 필터(250)들이 광 필터 휠(230)에 포함되는 것을 의미할 수 있다. 또는, 광 필터 휠(230)이 광 필터(250)들을 수용한다는 것은 광 필터(250)들이 광 필터 휠(230)의 특정 위치에 고정되는 것을 의미할 수 있다.
광 필터 휠(230)은 회전 가능하며, 원, 타원, 직사각형 또는 정사각형 등의 형태일 수 있다. 광 필터(250)도 원으로 표시되었으나, 광 필터(250)는 원, 타원, 직사각형 또는 정사각형 등의 형태일 수 있다.
광 필터(250)들의 위치는 광 필터 휠(230)의 회전에 의해 동기적으로 변화될 수 있다. 예를 들어, 광 필터 휠(230)이 4개의 광 필터(250)들을 포함하는 경우, 광 필터 휠(230)이 회전하면 제1 광 필터가 제2 광 필터의 위치로 이동하고, 제2 광 필터가 제3 광 필터의 위치로 이동하고, 제3 광 필터가 제4 광 필터의 위치로 이동하고, 제4 광 필터가 제1 광 필터의 위치로 이동할 수 있다.
광 필터(250)들은 광원유닛(10)들로부터 방출된 광을 필터링한다. 광 필터(250)가 광을 필터링한다는 것은 광 필터(250)에 입사된 광의 일부는 통과 시키고 나머지는 차단하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 광 필터(250)가 밴드패스 필터(bandpass filer)인 경우, 광 필터(250)는 밴드에 포함된 파장의 광은 통과시키고 밴드에 포함되지 않는 파장의 광은 차단한다.
광원 휠(220)과 광 필터 휠(230)은 서로 평행하게 배치될 수 있다. 따라서, 모터(210)의 회전 방향과 광원 휠(220)과 광 필터 휠(230)의 회전 방향이 동일하다.
광원 휠(220)과 광 필터 휠(230)은 연결 구조체(260)에 함께 고정되므로, 모터(210)의 회전에 의해 광원 휠(220)과 광 필터 휠(230)은 함께 회전한다.
광원 휠(220)과 광 필터 휠(230)은 판(plate)일 수 있고, 광원 휠(220)의 두께가 광 필터 휠(230)의 두께보다 얇을 수 있다. 광원 휠(220)에는 광원유닛(10)들이 부착되므로, 광원 휠(220)은 두꺼울 필요가 없다. 그러나, 광 필터 휠(230)에는 그 내부에 광 필터(250)가 위치하므로, 광 필터 휠(230)은 광원 휠(220)보다 두꺼울 수 있다.
광원유닛(10)들은 광원 휠(220)의 하단면에 부착될 수 있다. 광 필터(250)들은 광 필터 휠(230)의 상단과 하단 사이에 방출 필터 휠(230)과 평행하게 배치될 수 있다.
광원유닛(10)과 광 필터(250)는 서로 대응된다. 광원유닛(10)과 광 필터(250)가 서로 대응된다는 것은 광원유닛(10)과 방출 필터(250)가 서로 대응되는 위치에 배치되는 것 또는 광원유닛(10)의 특성과 방출 필터(250)의 특성이 서로 대응된다는 것을 의미할 수 있다. 광원유닛(10)과 광 필터(250)가 서로 대응되는 위치에 배치된다는 것은 광원유닛(10)으로부터 방출된 광이 방출 필터(250)를 통과하도록 광원유닛(10)과 광 필터(250)가 여기 경로에 배치된다는 것을 의미할 수 있다. 광원유닛(10)의 특성과 광 필터(250)의 특성이 서로 대응된다는 것은 광원유닛(10)에서 조사되는 광이 광 필터(250)를 통과하도록 광원유닛(10) 및 광 필터(250)의 특성이 결정된다는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 광원유닛(10)의 특성에 따라 광 필터(250)의 특성이 결정되고, 광원유닛(10)의 경로에 광 필터(250)가 배치된다. 예를 들어, 제1 파장의 광을 조사하는 제1 광원유닛(10)이 광원 휠(220)에 배치되면, 제1 파장의 광을 통과시키는 제1 광 필터(250)가 제1 광원유닛(10)으로부터 방출된 광의 경로에 배치된다.
도 7은 광원 휠(730)의 회전에 의한 광 조사 과정을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위해 광원 휠(730)이 간략하게 표현되었다. 광원 휠(730)은 4개의 광원유닛들(701 내지 704)을 포함한다. 반응 영역들은 표시되지 않았지만, 제 1 반응 영역은 광 조사 영역 (711) 및 광 조사 영역 (714)을 포함한다. 제 2 반응 영역은 광 조사 영역 (712) 및 광 조사 영역 (713)을 포함한다.
도 7은 2 개의 반응 영역 상의 4개의 광 조사 영역들(711 내지 714)에 4개의 광원들(701 내지 704)이 회전하면서 광을 조사하는 방법을 설명한다. 광원 휠(730)은 회전하여, 광원유닛들(701 내지 704)의 위치가 동기적으로 변경된다. 광원 휠(730)은 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 회전할 수 있다.
제 1 반응 영역 및 제 2 반응 영역에서 독립적인 프로토콜에 의하여 반응이 진행될 수 있으며, 상기 제 1 반응 영역 및 제 2 반응 영역은 개별적으로 또는 동기적으로 광 검출 시점에 도달할 수 있다.
2개의 반응 영역들이 모두 검출 시점에 도달하면, 4개의 광원유닛들(701 내지 704)이 동기적으로 광을 조사하고, 4개의 검출기들(721 내지 724)이 동기적으로 광을 검출한다. 4개의 광원유닛들(701 내지 704)이 90도 회전하여 동기적으로 재배치됨에 따라, 제1 광원유닛(701)이 제4 광 조사 영역(714) 상에 위치하고, 제2 광원유닛(702)이 제1 광 조사 영역(711) 상에 위치하고, 제3 광원유닛(703)이 제2 광 조사 영역(712) 상에 위치하고, 제4 광원유닛(704)이 제3 광 조사 영역 영역(713) 상에 위치한다. 재배치된 광원유닛들(701 내지 704)는 광 조사 영역들(711 내지 714)에 광을 조사하고, 검출기들(721 내지 724)는 광을 검출한다. 동일한 방식으로 90도씩 회전하여 4개의 광원유닛들(701 내지 704)이 광 조사 영역들(711 내지 714)에 순차적으로 광을 조사한다.
4개의 검출기들(721 내지 724) 각각은 4개의 광 조사 영역들(711 내지 714) 각각에 대응된다. 따라서, 하나의 검출기는 하나의 광 조사 영역으로부터 방출되는 광을 검출할 수 있다.
제1 검출 필터 휠(731)은 제1 및 제4 검출기들(721, 724)의 앞에 배치되고, 제2 검출 필터 휠(732)는 제2 및 제3 검출기들(723, 724)의 앞에 배치된다. 검출 필터 휠들(731, 732)은 회전하며 검출기들(721 내지 724)의 앞에 배치되는 필터들을 변경할 수 있다. 검출 필터 휠들(731, 732)은 광원 휠(730)의 회전에 따라 동기적으로 회전한다. 광 조사 영역들(711 내지 714) 상에 위치하는 광원이 어느 광원인지에 따라 검출기 앞에 위치하는 필터들이 결정된다.
하나의 반응 영역만이 광 검출 시점에 도달하는 경우, 해당 반응 영역의 광 조사 영역에 위치하는 광원유닛들은 광을 조사하고, 다른 반응 영역의 광 조사 영역에 위치하는 광원유닛들은 광을 조사하지 않도록 할 수 있다. 이 경우 광이 조사되는 영역에 대한 검출기만 광을 검출하도록 제어할 수 있다.
독립된 반응 영역들이 인접하고, 하나의 반응 영역이 두 개의 광 조사 영역을 갖도록 구성되는 경우, 광원유닛들이 회전하는 광 모듈의 사용은 두 개의 반응 영역이 개별적으로 광 검출 시점에 도달하는 경우뿐 만 아니라, 두 개의 반응 영역이 동기적으로 광 검출 시점에 도달하는 경우에도 효율적으로 광을 검출할 수 있도록 한다.
도 7의 광 모듈에서는, 4개의 반응 영역들 상의 4개의 광 조사 영역들(711 내지 714)에 4개의 광원들(701 내지 704)이 회전하면서 광을 조사할 수 있다. 반응 영역들은 표시되지 않았지만, 제 1 반응 영역은 광 조사 영역 (711)을 포함한다. 제 2 반응 영역은 광 조사 영역 (712)을 포함한다. 제 3 반응 영역은 광 조사 영역 (713)을 포함한다. 제 4 반응 영역은 광 조사 영역 (714)을 포함한다. 해당 반응 영역이 광 검출 시점에 도달하면 광원유닛들이 회전하면서 광을 조사한다.
도 7의 광 모듈에서, 4개의 광원(701 내지 704)을 회전시켜 2개의 반응 영역 상의 2개의 광 조사 영역(711, 712)에 광을 조사할 수 있다. 제 1 반응 영역은 광 조사 영역 (711)을 포함한다. 제 2 반응 영역은 광 조사 영역 (712)을 포함한다. 광 조사 영역 (713) 및 광 조사 영역 (714)에는 반응 영역이 존재하지 않는다.
도 8은 광원 휠(800)이 복수의 영역들로 구분되는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 광원 휠(800)이 4개의 광원유닛들(810 내지 840)로 구분되는 것을 도시한다.
도 8은 1개의 광원유닛에 4개의 광원들이 배치된 예를 도시하며, 1개의 광원유닛에는 하나 이상의 광원이 배치될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 하나의 광원유닛에 복수의 광원들이 배치되는 경우, 대칭 특히, 점 대칭을 이루도록 배치된다. 일 구현예에 따르면, 하나의 광원유닛에 복수의 광원들이 배치되는 경우, 복수의 광원들은 방사형으로 배치된다.
도 8은 광원 휠(800)이 4개의 광원유닛들(810 내지 840)을 포함하는 경우, 광원 휠(800)은 직사각형의 형태를 가질 수 있다. 광원유닛들(810 내지 840)은 원으로 표시되어 있지만, 광원유닛들(810 내지 840)은 광원 휠(800)에 독립적으로 표시되지 않을 수 있으며, 광원유닛들(810 내지 840)은 광원들의 그룹을 의미할 수 있다.
동일한 광원유닛에 배치된 광원들은 동일한 파장의 광을 방출한다. 예를 들어, 도 8에서 제1 광원유닛(810)에 배치된 4개의 광원들이 제1 파장의 광을 방출하고, 제2 광원유닛(820)에 배치된 4개의 광원들이 제2 파장의 광을 방출하고, 제3 광원유닛(830)에 배치된 4개의 광원들이 제3 파장의 광을 방출하고, 제4 광원유닛(840)에 배치된 4개의 광원들이 제4 파장의 광을 방출한다.
도 9 및 도 10은 검출기들(921 내지 924)의 앞에 배치된 검출 필터 휠(920)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 검출 필터 휠(920)이 회전하는 것을 나타내고, 도 10은 검출 필터 휠(920)이 정지하여, 검출기들(911, 912) 앞에 검출 필터들(921 내지 924)이 위치한 상태를 도시한다.
하나의 검출 필터 휠(920)은 2개의 검출기들(911, 912)의 앞에 배치된다. 검출 필터 휠(920)은 모터에 의해 검출기들(911, 912) 앞에서 회전할 수 있다. 일 예에서, 검출 필터 휠(920)은 1회에 90도씩 회전할 수 있고, 4개의 검출 필터들(921 내지 924) 중 2개가 검출기들(911, 912) 앞에 배치될 수 있다. 검출 필터 휠(920)의 회전에 의해 검출 필터들(921 내지 924)의 위치가 동시에 변경된다. 이와 같이 형성된 검출 필터 및 필터 휠을 포함하는 경우, 하나의 검출 필터 세트를 포함하는 필터 휠이 복수의 검출기에 사용될 수 있으므로, 광 검출 장치 전체에 사용되는 필터의 수를 감소시킬 수 있다.
검출 필터들(921 내지 924)은 2개의 검출기들(911, 912)에 입사하는 광을 필터링한다. 검출 필터들(921 내지 924)는 밴드 패스 필터 일 수 있다. 따라서, 검출 필터들(921 내지 924)은 특정 파장의 광을 통과시킨다.
일 구현예에 따르면, 광 검출 장치는 복수의 광 모듈으로 구성될 수 있다. 일 구현예에서, 복수의 광 모듈을 사용하는 경우, 각각의 광 모듈이 광을 조사하는 반응 영역들은 서로 교차되지 않도록 한다. 예를 들어, 두 개의 광 모듈들이 사용되는 경우, 하나의 광 모듈이 광을 조사하는 반응 영역들과 다른 광 모듈이 광을 조사하는 반응 영역들이 서로 다르다.
일 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 광 검출 장치는 두 개의 광 모듈(200), 3개의 반응영역(40), 및 3개 또는 6개의 검출기(60)를 포함한다. 상기 광 모듈(200)은 각각 사분면에 배치된 4 개의 광원유닛(10)을 포함하는 회전형 광 모듈(200)이다. 3개의 반응영역(40)은 서로 열적으로 독립적이고 각각의 반응영역(40)은 4X8웰을 포함한다. 일 구현예에 따르면, 하나의 반응영역은 2개의 광 조사 영역을 가진다. 하나의 광 모듈(200)을 이용하여 두 개의 반응영역에 대한 광 검출을 수행하고, 다른 하나의 광 모듈(200)을 이용하여 다른 하나의 반응영역에 대한 광 검출을 수행한다.
동일한 광원유닛에 배치된 광원들은 동일한 파장의 광을 방출할 수 있다. 이러한 광원유닛을 싱글파장 광원유닛이라 한다. 또한 하나의 광원유닛에 배치된 광원들은 2개 이상의 파장범위의 광을 방출할 수 있다. 이러한 광원유닛을 멀티파장 광원유닛이라 한다. 본 명세서에서 용어 “파장범위”와 “파장밴드”는 동일한 의미이며 혼용될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 광모듈은 멀티파장 광원유닛을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 광모듈의 복수의 광원유닛 중 적어도 하나의 광원유닛은 제1파장범위의 광을 방출하는 제1광원 및 상기 제1파장범위와 상이한 제2파장범위의 광을 방출하는 제2광원이 배치되는 멀티파장 광원유닛일 수 있다.
싱글파장 광원유닛은 한 종류의 특정 파장범위의 여기광을 발생시키는 광원유닛을 의미하며, 멀티파장 광원유닛은 2 이상의 서로 다른 특정 파장범위의 여기광을 발생시키는 광원유닛을 의미한다. 멀티파장 광원유닛은 2 이상의 서로 다른 특정 파장범위의 여기광을 선택적으로 발생시킬 수 있으며, 이에 따라 샘플에 포함될 수 있는 2 이상의 서로 다른 광학표지 중 목적하는 광학표지(예를 들어 형광 표지)를 선택적으로 여기시킬 수 있다.
상기 광원유닛은 1 이상의 광원을 포함할 수 있으며, 상기 1이상의 광원은 규칙적으로 배열될 수 있다. 이로서 상기 광원유닛은 상기 광원유닛이 목적하는 반응 영역상의 일정 영역에 균일하게 광을 조사할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1광원 및 제2광원은 상기 광원휠의 동일한 광원유닛에 각각 규칙적으로 배열되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 멀티파장 광원유닛은 상기 제1광원 및 제2광원과 상이한 파장범위의 광을 발생시키는 광원을 추가로 포함할 수 있다. 상기 멀티파장 광원유닛이 선택적으로 발생시킬 수 있는 서로 다른 파장범위의 여기광의 개수는 특별히 제한되지 아니하나, 바람직하게는 2개 내지 5개, 2개 내지 4개 또는 2개 내지 3개일 수 있다.
본 발명의 광모듈의 멀티파장 광원유닛은 서로 다른 파장범위의 광원들에 순차적으로 전원을 인가하여, 서로 다른 파장범위의 광을 순차적으로 조사할 수 있다. 따라서 본 발명의 광모듈은 광원유닛 자체의 공간적 이동 또는 광원유닛 내의 광원들의 공간적 이동 없이, 동일한 여기광경로 (excitation light path)를 이용하면서, 2 이상의 상이한 표지를 여기(excitation)시킬 수 있다. 이 때, 반응 영역에 조사되는 파장범위별 광의 분포가 동일하여야 한다. 예를 들어, 제1파장범위의 광원만을 조사한 경우와 제2파장범위의 광원만을 조사한 경우 반응 영역에 조사되는 광의 분포가 균일하게 하여야 한다.
이를 위하여, 멀티파장 광원유닛에 포함되는 서로 다른 파장범위의 광원들은 (1) 공통의 평면에 형성될 수 있으며, (2) 균일하게 분포될 수 있다.
각 파장범위별 광원들이 광원휠의 동일한 광원유닛(예를 들어, 멀티파장 광원유닛)에 각각 규칙적으로 배열되어 있는 경우, 상기 광원유닛에서 발생하는 각 파장범위별 광은 반응 영역의 동일한 영역에 고르게 조사될 수 있다. 이로서 특정 파장범위의 광원들에만 전원을 공급하거나 제거하여, 광원소자 및 광원휠의 공간적 이동 없이 반응 영역에 서로 다른 파장범위의 광을 조사하여, 2 이상의 상이한 광학표지를 여기시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 멀티파장 광원유닛에 포함되는 복수의 광원은 각 파장범위별로 그 개수가 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 멀티파장 광원유닛에 포함되는 제1광원의 수와 제2광원의 수는 동일할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 멀티파장 광원유닛에 포함되는 복수의 광원은 각 파장범위별로 그 개수가 다를 수 있다. 제1광원과 제2광원의 수가 상이하여도, 각 파장범위별 광원이 규칙적으로 배열되는 경우, 제1광원으로 여기광을 조사한 경우와 제2광원으로 여기광을 조사한 경우 동일한 영역에 균일하게 여기광을 조사할 수 있다.
하나의 멀티파장 광원유닛에 포함되는 각 파장범위별 광원의 수는 예를 들어 각각 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500개 일 수 있다. 상기 제1광원 및 제2광원의 수는 각각 예를 들어 1 내지 1000, 1 내지 500, 1 내지 100개, 1개 내지 50개, 1개 내지 40개, 1개 내지 30개, 1개 내지 20개 또는 1개 내지 10개일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 멀티파장 광원유닛은 제1파장범위의 여기광 및 제2파장범위의 여기광을 상기 반응 영역에 수용되는 동일한 샘플에 조사할 수 있도록 형성된다. 구체적으로 상기 멀티파장 광원유닛은 상기 광원유닛에서 발생하는 제1파장범위의 여기광 및 제2파장범위의 여기광이 직접 상기 반응 영역에 도달할 수 있도록 상기 반응 영역 향하여 형성될 수 있으며, 또는 반사체 또는 광섬유를 통하여 제1파장범위의 여기광 및 제2파장범위의 여기광이 각각 반응 영역에 도달할 수 있도록 반사체 또는 광섬유를 향하여 형성될 수 있다.
상기 멀티파장 광원유닛은 제1파장범위의 여기광을 생산하는 제1광원 및 제2파장범위의 여기광을 생산하는 제2광원를 포함하므로, 제1파장범위의 여기광 및 제2파장범위의 여기광을 선택적으로 발생시킬 수 있다. 상기 제2파장범위는 상기 제1파장범위와 상이한 파장범위다. 따라서, 상기 멀티파장 광원유닛은 2이상의 서로 상이한 광학표지를 선택적으로 여기시킬 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1파장범위는 제1광학표지를 여기(excitation)시킬 수 있는 광의 파장범위를 포함하며, 상기 제2파장범위는 제2광학표지를 여기(excitation)시킬 수 있는 광의 파장범위를 포함한다.
상기 제1파장범위의 여기광과 제2파장범위의 여기광은 각각 특정 광학표지를 여기시킬 수 있는 파장범위의 광이다. 상기 제1파장범위의 여기광과 제2파장범위의 여기광이 여기시킬 수 있는 광학표지는 Cy2™, YO-PRO™-1, YOYO™-1, Calcein, FITC, FluorX™, Alexa™, Rhodamine 110, Oregon Green™ 500, Oregon Green™ 488, RiboGreen™, Rhodamine Green™, Rhodamine 123, Magnesium Green™, Calcium Green™, TO-PRO™-1, TOTO1, JOE, BODIPY530/550, Dil, BODIPY TMR, BODIPY558/568, BODIPY564/570, Cy3™, Alexa™ 546, TRITC, Magnesium Orange™, Phycoerythrin R&B, Rhodamine Phalloidin, Calcium Orange™, Pyronin Y, Rhodamine B, TAMRA, Rhodamine Red™, Cy3.5™, ROX, Calcium Crimson™, Alexa™ 594, Texas Red, Nile Red, YO-PRO™-3, YOYO™-3, R-phycocyanin, C-Phycocyanin, TO-PRO™-3, TOTO3, DiD DilC(5), Cy5™, Thiadicarbocyanine, Cy5.5, HEX, TET, Biosearch Blue, CAL Fluor Gold 540, CAL Fluor Orange 560, CAL Fluor Red 590, CAL Fluor Red 610, CAL Fluor Red 635, FAM, Fluorescein, Fluorescein-C3, Pulsar 650, Quasar 570, Quasar 670 및 Quasar 705로 이루어진 군에서 선택된 광학표지 일 수 있다. 특히 상기 제1파장범위의 여기광과 제2파장범위의 여기광이 여기시킬 수 있는 광학표지는 FAM, CAL Fluor Red 610, HEX, Quasar 670, Quasar 705로 이루어진 군에서 선택된 광학표지일 수 있다.
본 발명의 하나의 멀티파장 광원유닛에 포함되는 제2광원에서 발생하는 제2파장범위의 여기광은 상기 샘플에 포함된 광학표지 중 제1파장범위의 여기광에 의하여 여기되는 광학표지를 여기시키지 않아야 하며, 제1광원에서 발생하는 제1파장범위의 여기광은 상기 샘플에 포함된 광학표지 중 제2파장범위의 여기광에 의하여 여기되는 광학표지를 여기시키지 않아야 한다. 이를 위하여 상기 제1광원과 제2광원에서 발생하는 광의 파장범위는 이격되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로 제1광원과 제2광원의 주파장은 소정의 크기만큼 이격되어 있을 수 있다. 상기 주파장(peak wavelength)은 광원에서 발생하는 광의 스팩트럼 상에서 가장 높은 광량을 나타내는 파장을 의미한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1광원과 제2광원의 주파장은 50 내지 500nm, 60 내지 300nm, 70 내지 200nm 이격되어 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 광모듈의 상기 복수의 필터 중 적어도 하나의 필터는 제1패스밴드 및 제2패스밴드를 포함하는 멀티 밴드패스 필터일 수 있다.
본 발명에서 밴드패스 필터는 일정 파장범위의 광을 선택적으로 투과시키는 필터를 의미한다. 상기 밴드패스 필터를 투과하는 광의 파장범위를 상기 필터의 패스밴드(pass band)라고 한다. 상기 패스밴드는 파장범위의 형태로 표시될 수 있다. 특정 패스밴드를 포함하는 필터란 상기 특정 패스밴드에 포함되는 파장의 광을 통과시키는 필터를 의미한다. 하나의 패스밴드를 가지는 필터를 싱글 밴드패스 필터라한다. 따라서, 싱글 밴드패스 필터는 하나의 일정 파장범위의 광을 선택적으로 투과시킨다.
2 이상의 패스밴드를 가지는 필터를 멀티 밴드패스 필터라 한다. 다시 말해, 멀티 밴드패스 필터는 2 이상의 일정 파장범위의 광을 선택적으로 투과시킨다. 이때, 상기 2 이상의 패스밴드는 서로 중첩되지 않는다. 상기 멀티 밴드패스 필터에 포함되는 패스밴드의 수는 예를 들어, 2개 내지 5개, 2개 내지 4개 또는 2개 내지 3개일 수 있다.
상기 멀티 밴드패스 필터에 포함되는 패스밴드의 수는 상기 멀티파장 광원유닛이 선택적으로 발생시킬 수 있는 서로 다른 파장범위의 여기광의 개수와 동일할 수 있다. 상기 멀티 밴드패스 필터에 포함되는 패스밴드들은 상기 멀티파장 광원유닛에서 발생하는 서로 다른 파장범위의 여기광들이 각각 상기 멀티 밴드패스 필터를 통과할 수 있도록 형성된다.
본 발명의 멀티 밴드패스 필터는 제1패스밴드 및 제2패스밴드를 포함한다. 다시말해, 본 발명의 멀티 밴드패스 필터는 제1패스밴드 및 제2패스밴드에 해당하는 광을 투과시킬 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1패스밴드는 상기 제1파장범위를 포함하며, 상기 제2패스밴드는 상기 제2파장범위를 포함한다. 상기 제1패스밴드는 상기 제1파장범위를 포함한다는 것은 상기 제1패스밴드를 포함하는 멀티 밴드패스 필터는 제1파장범위의 광을 발생시키는 광원에서 발생하는 광을 통과시킨다는 의미이다. 상기 제1파장범위는 상기 멀티파장 광원유닛의 제1광원에서 발생하는 광의 파장범위를 말하며, 상기 제2파장범위는 상기 멀티파장 광원유닛의 제2광원에서 발생하는 광의 파장범위를 말한다.
구체적으로 상기 제1패스밴드가 상기 제1파장범위를 포함한다는 것은 상기 제1패스밴드를 포함하는 멀티 밴드패스 필터는 제1파장범위의 광을 발생시키는 광원에서 발생하는 광의 전부 또는 일부 파장범위의 광을 통과시킨다는 의미이다. 따라서, 멀티 밴드패스 필터의 패스밴드가 광원에서 발생하는 광의 파장범위를 포함한다는 것은 상기 패스밴드의 파장범위에 상기 광원에서 발생하는 광의 파장범위가 모두 포함되거나, 그 일부가 포함되는 것을 모두 포함하는 의미이다. 예를 들어, 450nm-650nm 파장범위의 광을 발생시키는 광원의 파장범위를 포함하는 멀티 밴드패스 필터의 패스밴드는 패스밴드의 최소파장이 650nm미만이며, 패스밴드의 최대파장이 450nm초과이며, 상기 최대파장이 최소파장보다 크다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1패스밴드는 제1파장범위의 전체 또는 일부 파장범위를 포함할 수 있으며, 상기 제2패스밴드는 제2파장범위의 전체 또는 일부 파장범위를 포함할 수 있다. 상기 제1광원소자에서 발생하는 제1파장범위의 광의 전체 또는 일부가 제1패스밴드를 투과하여 반응 영역에 수용된 샘플에 조사되며, 제2광원소자에서 발생하는 제2파장범위의 광의 전체 또는 일부가 제2패스밴드를 투과하여 반응 영역에 수용된 샘플에 조사된다. 상기 패스밴드의 최소파장 및 최대파장은 멀티 밴드패스 필터의 최대 투과율의 특정 비율의 투과율을 달성하는 파장을 의미하며, 상기 특정 비율은 예를 들어, 10%, 20%, 30%, 40% 또는 50% 일 수 있다. 특히 상기 특정 비율은 50%일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1패스밴드 및 제2패스밴드는 서로 중첩되지 아니할 수 있다. 구체적으로 상기 제1패스밴드의 최대 파장 및 최소 파장이 모두 제2패스밴드의 최소 파장보다 작거나, 모두 제2패스밴드의 최대 파장보다 클 수 있다.
상기 제1패스밴드 및 제2패스밴드는 각각 특정 광학표지를 여기시킬 수 있는 광의 파장범위를 포함할 수 있다. 구체적인 광학표지의 종류에 관하여는 전술한 바와 같다. 특히 상기 광학표지는 FAM, CAL Fluor Red 610, HEX, Quasar 670, Quasar 705로 이루어진 군에서 선택된 광학표지일 수 있다.
본 발명의 하나의 멀티 밴드패스 필터에 포함되는 제2패스밴드를 통과하는 여기광은 상기 샘플에 포함된 광학표지 중 제1패스밴드를 통과하는 여기광에 의하여 여기되는 광학표지를 여기시키지 않아야 한다. 이를 위하여 상기 제1패스밴드와 제2패스밴드의 파장범위는 이격되어 있을 수 있다. 구체적으로 제1패스밴드와 제2패스밴드의 중심 파장(Central wavelength; CWL)은 소정의 크기만큼 이격되어 있을 수 있다. 상기 중심 파장은 해당 패스밴드의 최소파장과 최대파장의 중간값(mid point)에 해당하는 파장을 의미한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1밴드패스와 제2밴드패스의 중심 파장은 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70nm 이상 이격되어 있을 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1패스밴드와 제2패스밴드의 중심 파장은 10 내지 500nm, 20 내지 400nm, 30 내지 300nm, 30 내지 200nm, 50 내지 200nm, 60 내지 200nm 또는 70 내지 200nm 이격되어 있을 수 있다.
타겟 분석물질(target analyte) 특히 타겟 핵산의 검출에 사용되는 광학 표지 중 FAM 및 CAL Fluor Red 610이 특히 흡광파장이 서로 이격되어 있어 하나의 광원유닛을 통하여 선택적으로 여기시키기에 적합하다. 따라서, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1패스밴드 및 제2패스밴드는 각각 FAM 및 CAL Fluor Red 610를 여기시킬 수 있는 광의 파장범위를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 제1패스밴드는 중심 파장이 450nm 내지 500nm 일 수 있으며, 상기 제2패스밴드는 550nm 내지 600nm일 수 있다.
사용되는 광원의 종류에 따라 멀티파장 광원유닛 만으로는 정교하게 불필요한 파장범위의 광을 차단 할 수 없을 수 있다. 또한 타겟 핵산 검출을 위한 장치에 일반적으로 선택되는 백색광원에 멀티 밴드패스 필터를 조합하여도 본 발명에서 목적하는 효과를 나타낼 수 없다. 본 발명의 특정 파장범위의 여기광을 선택적으로 발생시킬 수 있는 멀티파장 광원유닛 및 상기 발생한 여기광의 파장범위를 추가적으로 제한하는 멀티 밴드패스 필터의 조합에 의하여 단일 광원유닛-필터 조합으로 2 이상의 광학 표지를 선택적으로 여기시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 검출 모듈은 멀티 밴드패스 필터를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 검출 모듈의 멀티 밴드패스 필터는 제3패스밴드 및 제4패스밴드를 포함할 수 있다. 다시말해, 본 발명의 검출 모듈의 멀티 밴드패스 필터는 제3패스밴드 및 제4패스밴드에 해당하는 광을 투과시킬 수 있다. 상기 제3패스밴드는 상기 제1파장범위의 여기광에 의하여 여기된 광학표지의 방출광이 통과하는 파장범위를 포함하며, 상기 제4패스밴드는 상기 제2파장범위의 여기광에 의하여 여기된 광학표지의 방출광이 통과하는 파장범위를 포함한다. 따라서, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제3패스밴드는 상기 제1패스밴드를 통과하는 여기광에 의하여 여기될 수 있는 광학표지로부터 방출되는 방출광의 파장범위를 포함할 수 있으며, 상기 제4패스밴드는 상기 제2패스밴드를 통과하는 여기광에 의하여 여기될 수 있는 광학표지로부터 방출되는 방출광의 파장범위를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 제3패스밴드는 상기 제1패스밴드를 통과하는 여기광에 의하여 여기될 수 있는 광학표지로부터 방출되는 방출광의 전부 또는 일부 파장범위를 포함할 수 있으며, 상기 제4패스밴드는 상기 제2패스밴드를 통과하는 여기광에 의하여 여기될 수 있는 광학표지로부터 방출되는 방출광의 전부 또는 일부 파장범위를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 광모듈의 멀티 밴드패스 필터의 패스밴드와 검출 모듈의 멀티 밴드패스 필터의 패스밴드는 서로 독립적으로 결정되는 것이 아니다. 광모듈의 멀티 밴드패스 필터는 검출하고자 하는 광학표지의 여기광의 파장범위를 포함하는 패스밴드를 가지며, 검출 모듈의 멀티 밴드패스 필터는 상기 광학표지의 방출광의 파장범위를 포함하는 패스밴드를 가진다. 따라서, 상기 두 멀티 밴드패스 필터의 각 패스밴드는 검출하고자 하는 광학표지의 여기광의 파장범위와 방출광의 파장범위를 각각 포함하는 관계로 결정될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 검출 모듈의 멀티 밴드패스 필터의 제3패스밴드 및 제4패스밴드는 서로 중첩되지 아니할 수 있다. 구체적으로 상기 제3패스밴드의 최대 파장 및 최소 파장이 모두 제4패스밴드의 최소 파장보다 작거나, 모두 제4패스밴드의 최대 파장보다 클 수 있다.
상기 제3패스밴드 및 제4패스밴드는 각각 특정 광학표지로부터 방출되는 방출광의 파장범위를 포함할 수 있다. 구체적인 광학표지의 종류에 관하여는 전술한 바와 같다. 특히 상기 광학표지는 FAM, CAL Fluor Red 610, HEX, Quasar 670, Quasar 705로 이루어진 군에서 선택된 광학표지일 수 있다.
본 발명의 하나의 멀티 밴드패스 필터에 포함되는 제4패스밴드는 상기 샘플에 포함된 광학표지 중 제3패스밴드를 통과하는 방출광을 방출하는 광학표지의 방출광을 통과시키지 않아야 한다. 이를 위하여 상기 제3패스밴드와 제4패스밴드의 파장범위는 이격되어 있을 수 있다. 구체적으로 제3패스밴드와 제4패스밴드의 중심 파장(CWL)은 소정의 크기만큼 이격되어 있을 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제3밴드패스와 제4밴드패스의 중심 파장은 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70nm 이상 이격되어 있을 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제3패스밴드와 제4패스밴드의 중심 파장은 10 내지 500nm, 20 내지 400nm, 30 내지 300nm, 30 내지 200nm, 50 내지 200nm, 60 내지 200nm 또는 70 내지 200nm 이격되어 있을 수 있다.
일예로 타겟 핵산 검출에 사용되는 광학 표지 중 FAM 및 CAL Fluor Red 610이 특히 방출파장이 서로 이격되어 있어 하나의 검출 모듈을 통하여 선택적으로 검출하기에 적합하다. 따라서, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제3패스밴드 및 제4패스밴드는 각각 FAM 및 CAL Fluor Red 610에서 방출되는 방출광의 파장범위를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 제3패스밴드는 중심 파장이 500nm 내지 550nm 일 수 있으며, 상기 제4패스밴드는 600nm 내지 670nm일 수 있다.
도 3을 참조하면, 광모듈 이동수단인 모터(210)에 의하여 광원유닛(10) 및 광모듈의 밴드패스 필터(250)는 그 위치를 이동하고, 반응 영역에 다양한 파장범위의 여기광을 조사하게 된다. 또한 이에 동기화되어, 검출 모듈의 이동수단인 모터(310)에 의하여 검출필터(350)가 그 위치를 이동하여 상기 여기광 각각에 의하여 발생하는 다양한 파장범위의 방출광을 각각 선택적으로 통과시킨다.
따라서, 상기 검출 모듈(300)에 포함되는 복수의 검출필터(350)의 수와 종류는 광모듈(200)에 포함되는 광모듈의 밴드패스 필터(250)의 수와 종류에 따라 달라질 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 장치는 상기 광모듈(200)에 멀티 밴드패스 필터 또는 싱글 밴드패스 필터가 추가되는 경우, 이에 대응하는 멀티 밴드패스 필터 또는 싱글 밴드패스 필터가 상기 검출 모듈(300)에 추가될 수 있다. 예를 들어, 광모듈에 광학표지인 HEX를 여기할 수 있는 광을 통과시키는 싱글 밴드패스 필터가 추가되는 경우 검출 모듈에는 HEX의 방출광을 통과시킬 수 있는 싱글 밴드패스 필터가 추가될 수 있다. 이 경우 광모듈에는 중심파장이 510nm 내지 560nm인 패스밴드를 포함하는 싱글 밴드패스 필터가 사용될 수 있으며, 검출 모듈에는 HEX의 방출광 파장범위를 고려하여 중심파장이 570nm 내지 620nm인 패스밴드를 포함하는 싱글 밴드패스 필터가 사용될 수 있다. 또 다른 일 예로, 광모듈에 광학표지인 HEX 및 Quasar 705를 각각 여기시킬 수 있는 여기광들을 통과시키는 멀티 밴드패스 필터가 추가되는 경우 검출 모듈에는 HEX 및 Quasar 705의 방출광을 통과시킬 수 있는 멀티 밴드패스 필터가 추가될 수 있다. 이 경우 광모듈에는 중심파장이 510nm 내지 560nm인 패스밴드와 640nm 내지 680nm인 패스밴드를 모두 포함하는 멀티 밴드패스 필터가 사용될 수 있으며, 검출 모듈에는 HEX 및 Quasar 705의 방출광 파장범위를 고려하여 중심파장이 570nm 내지 610nm인 패스밴드와 710nm 내지 750nm인 패스밴드를 모두 포함하는 멀티 밴드패스 필터가 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 광 검출 방법을 실행하기 위한 프로세서를 구현하는 지시를 포함하는 컴퓨터 해독가능한 기록매체를 제공하며, 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
열적으로 독립된 반응 영역들의 온도를 독립적으로 제어하는 단계, 상기 반응 영역들은 하나 이상의 샘플을 수용할 수 있으며; 광원유닛들이 상기 반응 영역들 중 광 검출 시기에 도달한 반응 영역들에 위치하여 광을 조사하는 단계, 상기 광원유닛들은 서로 다른 광을 조사하는 2 이상의 광원유닛들을 포함하고, 상기 광원유닛들 각각은 미리 정해진 크기의 영역에 광을 조사하며, 상기 광원유닛들은 이동가능하며; 및 상기 반응 영역들로부터 방출되는 광을 검출하는 단계.
프로그램 지시들은, 프로세서에 의해 실행될 때, 컴퓨터의 프로세서가 상술한 본 발명의 방법을 실행하도록 한다. 광 검출 방법을 실행하는 프로그램 지시들은 다음의 지시를 포함할 수 있다: (i) 열적으로 독립된 반응 영역들의 온도를 독립적으로 제어하도록 하는 지시; (ii) 반응 영역들 중 광 검출 시기에 도달한 반응 영역들에 광원유닛을 위치시키고 반응 영역에 광을 조사하도록 하는 지시; 상기 광원유닛들은 이동가능하며, 서로 다른 광을 조사하는 2 이상의 광원유닛들을 포함하며, 상기 광원유닛들 각각은 미리 정해진 크기의 영역에 광을 조사하며; 및 (iii) 상기 반응 영역들로부터 방출되는 광을 검출하도록 하는 지시.
본 발명의 방법은 프로세서에 의해 구현된다. 상기 프로세서는 독립 실행형 컴퓨터(stand alone computer) 또는 네트워크 부착 컴퓨터에 있는 프로세서일 수 있다. 컴퓨터 해독가능한 기록매체는 당업계에 공지된 다양한 저장 매체, 예컨대, CD-R, CD-ROM, DVD, 플래쉬 메모리, 플로피 디스크, 하드 드라이브, 포터블 HDD, USB, 마그네틱 테이프, MINIDISC, 비휘발성 메모리 카드, EEPROM, 광학 디스크, 광학 저장매체, RAM, ROM, 시스템 메모리 및 웹 서버를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 실행하는 프로세서를 구현하는 지시들은 로직 시스템에 포함될 수 있다. 상기 지시는, 비록 소프트웨어 기록 매체(예컨대, 포터블 HDD, USB, 플로피 디스크, CD 및 DVD)로 제공될 수 있지만, 다운로드 가능하고 메모리 모듈(예컨대, 하드 드라이브 또는 로컬 또는 부착 RAM 또는 ROM과 같은 다른 메모리)에 저장될 수 있다. 본 발명을 실행하는 컴퓨터 코드는, C, C++, Java, Visual Basic, VBScript, JavaScript, Perl, XML, Python, Bash 및 Nextfolw와 같은 다양한 코딩 언어로 실행될 수 있다. 또한, 다양한 언어 및 프로토콜은 본 발명에 따른 데이터 세트와 명령의 외부 및 내부 저장과 전달에 이용될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 컴퓨터 프로세서, 및 (b) 상기 컴퓨터 프로세서에 커플링된 상기 본 발명의 컴퓨터 해독가능한 기록매체를 포함하는, 광 검출 방법을 수행하기 위한 장치를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 장치는 사용자로부터 샘플에 대한 광 검출 반응을 수행하기 위한 프로토콜을 수신할 수 있는 입력 장치 및 샘플로부터 검출된 광의 분석 결과를 사용자에게 제공할 수 있는 데이터 제공 장치를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 데이터 제공 장치는 출력장치, 디스플레이 장치, 기록매체 연결 또는 기록 장치, 유무선 데이터 전송이 가능한 네트워크 장치를 포함한다.
컴퓨터 프로세서는 하나의 프로세서가 상술한 퍼포먼스를 모두 하도록 구축될 수 있다. 택일적으로, 프로세서 유닛은 여러 개의 프로세서가 각각의 퍼포먼스를 실행하도록 구축할 수 있다.
본 발명의 기록 매체, 장치 및 컴퓨터 프로그램은 상술한 본 발명의 방법을 컴퓨터에서 실시할 수 있도록 한 것으로서, 이들 사이에 공통된 내용은 반복 기재에 의한 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여 그 기재를 생략한다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (35)

  1. 열적으로 독립된 반응 영역들; 상기 반응 영역들은 하나 이상의 샘플을 수용할 수 있고, 상기 반응 영역들의 온도가 독립적으로 제어될 수 있으며,
    상기 반응 영역들에 광을 조사하는 광원유닛들; 상기 광원유닛들은 서로 다른 광을 조사하는 2 이상의 광원유닛을 포함하고, 상기 광원유닛들 각각은 미리 정해진 크기의 영역에 광을 조사하며, 상기 광원유닛들은 이동가능하게 형성되며,
    상기 반응 영역들의 온도를 독립적으로 제어하고, 상기 광원유닛들의 이동(movement)을 제어하는 하나 이상의 컨트롤러; 및
    상기 반응 영역들로부터 방출되는 광들을 검출하는 검출기들을 포함하는 광 검출 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 반응 영역은 n x m 개 행렬로 배치된 웰들을 포함하며, 상기 n 또는 m은 2 이상의 자연수인 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 하나의 광원유닛이 하나의 반응 영역 전체에 광을 조사하거나 또는 2 이상의 광원유닛들이 분할하여 하나의 반응 영역 전체에 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 2 개의 광원유닛이 분할하여 하나의 반응 영역 전체에 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 동기적으로 이동가능하며, 상기 광원유닛들이 광을 조사하는 영역이 동기적으로 변경되는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 회전축을 중심으로 배열되어 있고, 상기 회전축을 중심으로 상기 광원유닛들이 회전하면서 상기 광원유닛들이 광을 조사하는 영역이 변경되는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 회전축을 중심으로 90도, 180도, 270도 또는 360도 단위로 회전하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 선형으로 배열되어 있고, 상기 광원유닛들이 직선으로 동기적으로 이동하면서 광을 조사하는 영역이 변경되는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 장치는 상기 반응 영역들 중 광 검출 시점에 도달하는 반응 영역 상에 상기 광원유닛들이 각각 최소 1회씩 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 상기 광원유닛들 중 최소 하나의 광원유닛이 하나의 반응 영역에 위치하고, 최소 하나의 다른 광원유닛이 동기적으로 다른 하나의 반응 영역에 위치하여 서로 다른 반응 영역들에 동기적으로 서로 다른 광들을 조사할 수 있는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 광원유닛들 각각은 하나 이상의 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 4 이상의 서로 다른 광을 조사할 수 있는 4 이상의 광원유닛들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 반응 영역들은 제 1 반응 영역 및 제 2 반응 영역을 포함하고, 상기 광원유닛은 제 1 광원유닛 및 제2 광원유닛을 포함하며; 상기 제1 반응 영역 및 제 2 반응 영역이 동기적으로 광 검출 시점에 도달하는 경우, 상기 광원유닛들의 회전에 따라 상기 제 1 광원유닛이 상기 제 1 반응 영역에 위치하고, 상기 제 2 광원유닛이 상기 제 2 반응 영역에 위치하여, 서로 다른 영역에 동기적으로 서로 다른 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 하나의 반응 영역에 대하여 하나 이상의 검출기가 배치되는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 하나의 반응 영역 중 하나의 광원유닛에 의하여 광이 조사되는 영역에 대하여 하나의 검출기가 배치되는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 반응 영역들 각각에는 상기 검출기들 중 서로 상이한 1 이상의 검출기가 할당되며; 상기 각 반응 영역들로부터 방출되는 광은 상기 할당된 서로 상이한 1 이상의 검출기에 의하여 측정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 광원유닛들의 광 조사 온/오프를 독립적으로 제어할 수 있는 것을 하는 광 검출 장치.
  18. 열적으로 독립된 반응 영역들의 온도를 독립적으로 제어하는 단계; 상기 반응 영역들은 하나 이상의 샘플을 수용할 수 있으며,
    광원유닛들이 상기 반응 영역들 중 광 검출 시기에 도달한 반응 영역들에 위치하여 광을 조사하는 단계; 상기 광원유닛들은 서로 다른 광을 조사하는 2 이상의 광원유닛들을 포함하고, 상기 광원유닛들 각각은 미리 정해진 크기의 영역에 광을 조사하며, 상기 광원유닛들은 이동가능하며,
    상기 반응 영역들로부터 방출되는 광을 검출하는 단계;를 포함하는 광 검출 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 반응 영역은 n x m 개 행렬로 배치된 웰들을 포함하며, 상기 n 또는 m은 2 이상의 자연수인 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 하나의 광원유닛이 하나의 반응 영역 전체에 광을 조사하거나 또는 2 이상의 광원유닛들이 분할하여 하나의 반응 영역 전체에 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 광 검출 장치.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 2 개의 광원유닛들이 분할하여 하나의 반응 영역 전체에 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  22. 제 18 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 동기적으로 이동가능하며, 상기 광원유닛들이 광을 조사하는 영역이 동기적으로 변경되는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  23. 제 18 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 회전축을 중심으로 배열되어 있고, 상기 회전축을 중심으로 상기 광원유닛들이 회전하면서 상기 광원유닛들이 광을 조사하는 영역이 변경되는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 회전축은 90도, 180도, 270도 또는 360도 단위로 회전하는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  25. 제 18 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 선형으로 배열되어 있고, 상기 광원유닛들이 직선으로 동기적으로 이동하면서 광을 조사하는 영역이 변경되는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  26. 제 18 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 상기 반응 영역들 중 광 검출 시점에 도달하는 반응 영역 상에 상기 광원유닛들이 각각 최소 1회씩 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  27. 제 18 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 상기 광원유닛들 중 최소 하나의 광원유닛이 하나의 반응 영역에 위치하고, 최소 하나의 다른 광원유닛이 동기적으로 다른 하나의 반응 영역에 위치하여 서로 다른 반응 영역들에 동기적으로 서로 다른 광들을 조사할 수 있는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  28. 제 18 항에 있어서, 상기 광원유닛들 각각은 하나 이상의 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  29. 제 18 항에 있어서, 상기 광원유닛들은 4 이상의 서로 다른 광을 조사할 수 있는 4 이상의 광원유닛들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  30. 제 18 항에 있어서, 상기 반응 영역들은 제 1 반응 영역 및 제 2 반응 영역을 포함하고, 상기 광원유닛은 제 1 광원유닛 및 제2 광원유닛을 포함하며; 상기 제1 반응 영역 및 제 2 반응 영역이 동기적으로 광 검출 시점에 도달하는 경우, 상기 광원유닛들의 회전에 따라 상기 제 1 광원유닛이 상기 제 1 반응 영역에 위치하고, 상기 제 2 광원유닛이 상기 제 2 반응 영역에 위치하여, 서로 다른 영역에 서로 다른 광을 동기적으로 조사하는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  31. 제 18 항에 있어서, 하나의 반응 영역에 대하여 하나 이상의 검출기가 배치되는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  32. 제 18 항에 있어서, 하나의 반응 영역 중 하나의 광원유닛에 의하여 광이 조사되는 영역에 대하여 하나의 검출기가 배치되는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  33. 제 18 항에 있어서, 상기 반응 영역들 각각에는 상기 검출기들 중 서로 상이한 1 이상의 검출기가 할당되며; 상기 각 반응 영역들로부터 방출되는 광은 상기 할당된 서로 상이한 1 이상의 검출기에 의하여 측정되는 것을 특징으로 하는 광 검출 방법.
  34. 제 18 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 광원유닛들의 광 조사 온/오프를 독립적으로 제어할 수 있는 것을 하는 광 검출 방법.
  35. 광 검출 방법을 실행하기 위한 프로세서를 구현하는 지시를 포함하는 컴퓨터 해독가능한 기록매체로서, 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
    열적으로 독립된 반응 영역들의 온도를 독립적으로 제어하는 단계; 상기 반응 영역들은 하나 이상의 샘플을 수용할 수 있으며,
    광원유닛들이 상기 반응 영역들 중 광 검출 시기에 도달한 반응 영역들에 위치하여 광을 조사하는 단계; 상기 광원유닛들은 서로 다른 광을 조사하는 2 이상의 광원유닛들을 포함하고, 상기 광원유닛들 각각은 미리 정해진 크기의 영역에 광을 조사하며, 상기 광원유닛들은 이동가능하며,
    상기 반응 영역들로부터 방출되는 광을 검출하는 단계.
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