KR20220109094A - Large area digital analysis system for analysis of microcapsules - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로캡슐 분석을 위한 대면적 디지털 분석 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 마이크로캡슐의 대용량, 다중 및 실시간 분석을 위한 플랫폼과 이를 위한 이미지 분석용 소프트 웨어를 포함하는 마이크로캡슐 분석을 위한 대면적 디지털 분석 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a large-area digital analysis system for microcapsule analysis. More specifically, it relates to a large-area digital analysis system for microcapsule analysis, including a platform for large-capacity, multiple, and real-time analysis of microcapsules and software for image analysis therefor.
박테리아, 병원균 감염에 의해 매년 수많은 사상자와 비용이 발생하고 있다. 이에 따라, 병원균 및 박테리아 등을 신속하고 정확하게 검출하여 분석하기 위한 다양한 분석방법의 개발이 이루어지고 있다.Bacterial and pathogenic infections cause numerous casualties and costs every year. Accordingly, various analysis methods for rapidly and accurately detecting and analyzing pathogens and bacteria have been developed.
최근에는 샘플을 수천, 수백만 개의 드롭렛으로 분할하는 Droplet Digital PCR(ddPCR)과 같은 나노 및 마이크로 기반 시스템이 개발되었고, 이어 개별 드롭렛 내에서 개별적인 PCR 반응이 일어나고 있다.Recently, nano- and micro-based systems such as Droplet Digital PCR (ddPCR) that split a sample into thousands or millions of droplets have been developed, followed by individual PCR reactions within individual droplets.
각 드롭렛에 포함된 DNA 복사본의 수는 포아송 분포로 예측할 수 있다. 목표 농도가 낮은 샘플은 수백만 나노리터 크기의 드롭렛으로 분할할 수 있으며, 어떤 드롭렛도 둘 이상의 표적을 포함할 가능성이 낮다.The number of DNA copies contained in each droplet can be predicted from the Poisson distribution. A sample with a low target concentration can be partitioned into droplets of millions of nanoliters in size, and any droplet is unlikely to contain more than one target.
반응이 완료되면 양성 드롭렛은 형광 투과되며, 이를 통해 한 자릿수 감도를 가진 양성 드롭렛의 수를 결정하기 위해 흐름 세포계로 계산할 수 있다.Upon completion of the reaction, the positive droplets are fluorescence-transmitted, which can be counted with a flow cytometer to determine the number of positive droplets with single-digit sensitivity.
디지털 PCR은 3세대 PCR로 2세대 PCR인 real-time PCR의 위양성, 위음성 문제 해결 및 절대적 정량화가 가능한 기술로, droplet(마이크로캡슐) 형태로는 미국 Bio-rad사가 세계 최초로 상용화하였다. 그러나, Bio-rad사의 digital PCR 기술은 생성된 droplet을 needle(바늘)을 이용하여 분석기기 내부로 넣어준 후, 각각의 droplet을 하나씩 읽어 분석하는 방식으로, 모든 PCR 반응이 종료된 이후 분석하는 end-point 방식으로서 실시간 분석을 할 수 없다는 문제가 있다.Digital PCR is a third-generation PCR technology that can solve the problems of false-positive and false-negative and absolute quantification of real-time PCR, the second-generation PCR. However, Bio-rad's digital PCR technology uses a needle to insert the generated droplet into the analysis device, and then reads and analyzes each droplet one by one. There is a problem that real-time analysis cannot be performed as a -point method.
다음으로, 상기 방식은 실제 분석가능한 droplet의 수가 2만개 미만으로 초고속/대용량(High-throughput) 분석기술로는 적당하지 않다는 문제가 있다. Next, the above method has a problem that the number of drops that can be analyzed is less than 20,000 and is not suitable as a high-throughput/high-throughput analysis technology.
한편, 형광분석법을 이용하여 분석장치에 포함되는 광원 및 검출장치의 수에 의존하여 다중분석에 있어 제한을 가지고 있으며, 현재는 두 개의 형광분석을 통해 2개 유전자(병원균, 돌연변이 등)만 분석 가능하다는 점에서 다중분석에서의 한계를 가지고 있는 실정이다.On the other hand, fluorescence analysis has limitations in multiplex analysis depending on the number of light sources and detection devices included in the analysis device. Currently, only two genes (pathogens, mutations, etc.) can be analyzed through two fluorescence analysis. It has limitations in multiplex analysis.
또한, 현존하는 시스템의 경우 단순 분석이 가능할 뿐, 분석체의 포획이 불가능한 형태로서 후속 연구에 활용할 수도 없다는 문제가 있다.In addition, in the case of the existing system, simple analysis is possible, and it is impossible to capture the analyte, so there is a problem that it cannot be used for subsequent research.
따라서, 마이크로캡슐의 대용량, 다중 및 실시간 분석을 위한 대면적 디지털 분석 시스템 및 소프트웨어에 대한 연구가 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a need for research on a large-area digital analysis system and software for large-capacity, multi- and real-time analysis of microcapsules.
본 발명의 목적은, 마이크로캡슐의 대용량, 다중 및 실시간 분석을 위한 대면적 디지털 분석 시스템을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a large-area digital analysis system for large-capacity, multiplex and real-time analysis of microcapsules.
상기 과제를 해결하기 위하여,In order to solve the above problem,
본 발명의 일 측면에 따르면, 마이크로캡슐 대면적 분석용 마이크로웰 챔버칩, 상기 마이크로웰 챔버칩 내에 배치된 마이크로캡슐, 상기 마이크로캡슐 분석을 위한 풀-프레임(Full-frame) CMOS 센서(Sensor) 및 상기 풀-프레임(Full-frame) CMOS 센서(Sensor)로부터 생성된 상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어를 포함하는, 대면적 디지털 분석 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, a microwell chamber chip for microcapsule large-area analysis, a microcapsule disposed in the microwell chamber chip, a full-frame CMOS sensor for analyzing the microcapsule, and It provides a large-area digital analysis system, including software for microcapsule analysis that analyzes the microcapsule image generated from the full-frame CMOS sensor.
상기 대면적 디지털 분석 시스템에서 분석되는 마이크로캡슐의 개수는 1천만개 이상 1억만개 미만인 것을 특징으로 한다.The number of microcapsules analyzed in the large-area digital analysis system is characterized in that 10 million or more and less than 100 million pieces.
상기 대면적 디지털 분석 시스템은 실시간으로 마이크로캡슐을 분석하는 것을 특징으로 한다.The large-area digital analysis system is characterized in that the microcapsule is analyzed in real time.
상기 마이크로캡슐 이미지 내 마이크로캡슐은 서로 다른 2가지 이상 8가지 이하의 RGB 값을 가지며, 상기 서로 다른 RGB 값을 갖는 마이크로캡슐을 동시에 분석하는 것을 특징으로 한다.The microcapsules in the microcapsule image have at least two different RGB values and no more than 8 different RGB values, and it is characterized in that the microcapsules having the different RGB values are analyzed at the same time.
상기 대면적 디지털 분석 시스템은 분석이 완료된 상기 마이크로캡슐을 광학 집게 시스템(Optical Tweezer System)을 통해 회수하는 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The large-area digital analysis system is characterized in that it further comprises a system for recovering the microcapsules that have been analyzed through an optical tweezer system.
상기 마이크로웰 챔버칩은 PDMS(Polydimethylsiloxane) 재질로 제작될 수 있으며, 상기 마이크로웰 챔버칩은 3D 프린팅을 이용하여 폴리카보네이트 재질로 제작될 수 있다.The microwell chamber chip may be made of a polydimethylsiloxane (PDMS) material, and the microwell chamber chip may be made of a polycarbonate material using 3D printing.
상기 마이크로캡슐은 30 μm 이상의 지름을 가질 수 있다.The microcapsules may have a diameter of 30 μm or more.
상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어는 마이크로캡슐의 개수를 카운트하는 기능, 마이크로캡슐의 RGB 값을 조절하는 기능, 상기 마이크로캡슐의 RGB 값의 오차 범위를 설정하는 기능, 총 카운트된 마이크로캡슐의 수와 설정된 RGB 값의 오차 범위를 벗어난 마이크로캡슐의 수를 카운트하는 기능 및 각 색깔별 마이크로캡슐의 개수를 카운트하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.The microcapsule analysis software that analyzes the microcapsule image includes a function of counting the number of microcapsules, a function of adjusting the RGB value of the microcapsule, a function of setting an error range of the RGB value of the microcapsule, a total counted micro It is characterized in that it has a function of counting the number of capsules and the number of microcapsules out of the error range of the set RGB value, and a function of counting the number of microcapsules for each color.
상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어는 마이크로캡슐을 카운트하기 위해 이미지를 불러오는 기능, 카운트할 마이크로캡슐의 이미지 픽셀의 반지름과 민감도를 조절하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.The microcapsule analysis software for analyzing the microcapsule image is characterized in that it has a function of calling an image to count the microcapsules, and a function of adjusting the radius and sensitivity of the image pixel of the microcapsule to be counted.
상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어는 카운트된 마이크로캡슐의 결과 이미지를 확인하는 기능, 상기 이미지를 확대, 축소, 이동, 복원 및 저장하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.The microcapsule analysis software for analyzing the microcapsule image is characterized in that it has a function of confirming the result image of the counted microcapsule, and a function of enlarging, reducing, moving, restoring and saving the image.
상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어는 다중 컬러의 마이크로캡슐들을 하나의 이미지 내에서 동시에 다중 분석하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.The microcapsule analysis software for analyzing the microcapsule image is characterized in that it has a function of multi-analyzing multi-colored microcapsules simultaneously in one image.
본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에 의하면, 마이크로캡슐의 대용량, 다중 및 실시간 분석이 가능하다.According to the large-area digital analysis system according to the present invention, large-capacity, multi- and real-time analysis of microcapsules is possible.
즉, 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템은 CMOS sensor를 이용하여 대면적 이미지를 얻고 마이크로캡슐 분석 소프트웨어를 이용하여 대면적 이미지 분석을 진행할 수 있어, 실시간으로 마이크로캡슐 분석이 가능하고 원하는 시간에 이미지를 얻을 수 있고 얻은 대면적 이미지는 소프트웨어를 통해 타겟 마이크로캡슐을 분석할 수 있다.That is, the large-area digital analysis system according to the present invention can obtain a large-area image using a CMOS sensor and perform large-area image analysis using microcapsule analysis software, so that microcapsule analysis is possible in real time and images at a desired time. can be obtained, and the obtained large-area image can be analyzed for target microcapsules through software.
또한, 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에 의하면, 분석 범위를 넓힘에 따라서, 최소 수십만 개부터 최대 수천만 개의 마이크로 캡슐을 하나의 이미지 내에서 분석 가능하며, 하나의 이미지에서 최대 수천만 개의 마이크로 캡슐 분석이 가능하다.In addition, according to the large-area digital analysis system according to the present invention, as the analysis range is expanded, it is possible to analyze a minimum of hundreds of thousands of microcapsules and a maximum of tens of millions of microcapsules in one image, and analyze up to tens of millions of microcapsules in one image This is possible.
또한, 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 사용하는 소프트웨어에서 총 8가지 다른 RGB 값을 가지는 마이크로캡슐을 동시에 분석 가능하기 때문에, 서로 다른 형광 또는 발색을 나타내는 마이크로캡슐을 동시에 분석이 가능하다.In addition, since microcapsules having a total of 8 different RGB values can be simultaneously analyzed in the software used in the large-area digital analysis system according to the present invention, microcapsules exhibiting different fluorescence or color can be analyzed at the same time.
또한, 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템은 분석이 완료된 상기 마이크로캡슐을 광학 집게 시스템(Optical Tweezer System)을 통해 회수하는 시스템을 더 포함하기 때문에, 마이크로캡슐 내부의 특정 분석체에 대한 후속 연구가 가능한 장점이 있다.In addition, since the large-area digital analysis system according to the present invention further includes a system for recovering the microcapsules that have been analyzed through an Optical Tweezer System, subsequent research on specific analytes inside the microcapsules There are possible advantages.
도 1은 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템을 개략적으로 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 분석 면적에 따른 마이크로캡슐의 개수를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 서로 다른 RGB 값을 갖는 마이크로캡슐을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 PDMS로 제작된 마이크로웰 챔버칩을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 3D 프린팅을 이용하여 폴리카보네이트 재질로 제작된 마이크로웰 챔버칩을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 마이크로캡슐을 광학 집게 시스템(Optical Tweezer System)을 통해 회수하는 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 소프트웨어의 기능을 설명하기 위한 소프트웨어 실행 화면을 나타내는 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 소프트웨어의 기능을 실행할 수 있는 사용자 인터페이스(UI)를 나타내는 개략도이다. 1 is a photograph schematically showing a large-area digital analysis system according to the present invention.
2 is a schematic diagram showing the number of microcapsules according to the analysis area in the large-area digital analysis system according to the present invention.
3 is a schematic diagram illustrating microcapsules having different RGB values in a large-area digital analysis system according to the present invention.
4 is a schematic diagram showing a microwell chamber chip made of PDMS in the large-area digital analysis system according to the present invention.
5 is a schematic diagram illustrating a microwell chamber chip made of a polycarbonate material using 3D printing in a large-area digital analysis system according to the present invention.
6 is a schematic diagram showing a system for recovering microcapsules through an optical tweezer system in a large-area digital analysis system according to the present invention.
7 is a schematic diagram illustrating a software execution screen for explaining a function of software in a large-area digital analysis system according to the present invention.
8 is a schematic diagram illustrating a user interface (UI) capable of executing a function of software in a large-area digital analysis system according to the present invention.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 측면은 마이크로캡슐 대면적 분석용 마이크로웰 챔버칩, 상기 마이크로웰 챔버칩 내에 배치된 마이크로캡슐, 상기 마이크로캡슐 분석을 위한 풀-프레임(Full-frame) CMOS 센서(Sensor) 및 상기 풀-프레임(Full-frame) CMOS 센서(Sensor)로부터 생성된 상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어를 포함하는, 대면적 디지털 분석 시스템을 제공한다. 도 1은 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템을 개략적으로 나타낸 사진으로서, 이하 각 시스템 구성별 구체적 내용을 설명하도록 한다.One aspect of the present invention provides a microwell chamber chip for microcapsule large-area analysis, a microcapsule disposed in the microwell chamber chip, a full-frame CMOS sensor for analyzing the microcapsule, and the full - It provides a large-area digital analysis system, including software for microcapsule analysis that analyzes the microcapsule image generated from a full-frame CMOS sensor. 1 is a photograph schematically showing a large-area digital analysis system according to the present invention, and detailed contents of each system configuration will be described below.
종래 디지털 PCR은 생성된 droplet을 needle(바늘)을 이용하여 분석기기 내부로 넣어준 후, 각각의 droplet을 하나씩 읽어 분석하는 방식으로, 모든 PCR 반응이 종료된 이후 분석하는 end-point 방식으로서 실시간 분석을 할 수 없다는 문제가 있다.In the conventional digital PCR, the generated droplet is put into the analysis device using a needle, and then each droplet is read and analyzed one by one. There is a problem that it cannot be done.
그러나, 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템은 마이크로캡슐 대면적 분석용 마이크로웰 챔버칩, 상기 마이크로웰 챔버칩 내에 배치된 마이크로캡슐, 상기 마이크로캡슐 분석을 위한 풀-프레임(Full-frame) CMOS 센서(Sensor) 및 상기 풀-프레임(Full-frame) CMOS 센서(Sensor)로부터 생성된 상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어를 포함함으로써, 마이크로캡슐의 대용량, 다중 및 실시간 분석이 가능하다.However, the large-area digital analysis system according to the present invention includes a microwell chamber chip for microcapsule large-area analysis, a microcapsule disposed in the microwell chamber chip, and a full-frame CMOS sensor for microcapsule analysis. By including software for microcapsule analysis that analyzes the microcapsule image generated from the (Sensor) and the full-frame CMOS sensor (Sensor), large-capacity, multiple and real-time analysis of microcapsules is possible.
즉, 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템은 CMOS sensor를 이용하여 대면적 이미지를 얻고 마이크로캡슐 분석 소프트웨어를 이용하여 대면적 이미지 분석을 진행할 수 있어, 실시간으로 마이크로캡슐 분석이 가능하고 원하는 시간에 이미지를 얻을 수 있고 얻은 대면적 이미지는 소프트웨어를 통해 타겟 마이크로캡슐을 분석할 수 있다.That is, the large-area digital analysis system according to the present invention can obtain a large-area image using a CMOS sensor and perform large-area image analysis using microcapsule analysis software, so that microcapsule analysis is possible in real time and images at a desired time. can be obtained, and the obtained large-area image can be analyzed for target microcapsules through software.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 대면적 디지털 분석 시스템에서 분석되는 마이크로캡슐의 개수는 1천만개 이상 1억만개 미만인 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the present invention, the number of microcapsules analyzed in the large-area digital analysis system is characterized in that 10 million or more and less than 100 million pieces.
상기 대면적 디지털 분석 시스템에서 분석되는 마이크로캡슐의 개수는 분석 범위를 넓힐 수 있으며, 분석 가능한 면적을 넓힐 경우 최소 수십만 개부터 최대 수천만 개의 마이크로 캡슐을 하나의 이미지 내에서 분석 가능하며, 하나의 이미지에서 최대 수천만 개의 마이크로 캡슐 분석이 가능하다 (도 2).The number of microcapsules analyzed in the large-area digital analysis system can broaden the analysis range, and when the analysis area is widened, a minimum of hundreds of thousands of microcapsules and a maximum of tens of millions of microcapsules can be analyzed in one image, and in one image Analysis of up to tens of millions of microcapsules is possible (Fig. 2).
이로 인하여, 종래 방식이 실제 분석가능한 droplet의 수가 2만개 미만으로 초고속/대용량(High-throughput) 분석기술로는 적당하지 않다는 문제를 본 발명은 해결할 수 있다.For this reason, the present invention can solve the problem that the conventional method is not suitable as a high-throughput analysis technology because the number of drops that can be analyzed is less than 20,000.
상기 대면적 디지털 분석 시스템은 실시간으로 마이크로캡슐을 분석하는 것을 특징으로 한다.The large-area digital analysis system is characterized in that the microcapsule is analyzed in real time.
한편, 종래 형광분석법을 이용하여 분석장치에 포함되는 광원 및 검출장치의 수에 의존하여 다중분석에 있어 제한을 가지고 있으며, 현재는 두 개의 형광분석을 통해 2개 유전자(병원균, 돌연변이 등)만 분석 가능하다는 점에서 다중분석에서의 한계를 가지고 있는 실정이다.On the other hand, using conventional fluorescence analysis, there is a limitation in multiplex analysis depending on the number of light sources and detection devices included in the analysis device. Currently, only two genes (pathogens, mutations, etc.) are analyzed through two fluorescence analysis. There are limitations in multiplex analysis in that it is possible.
그러나, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 마이크로캡슐 이미지 내 마이크로캡슐은 서로 다른 2가지 이상 8가지 이하의 RGB 값을 가지며, 상기 서로 다른 RGB 값을 갖는 마이크로캡슐을 동시에 분석하는 것을 특징으로 한다. 도 3은 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 서로 다른 RGB 값을 갖는 마이크로캡슐을 나타내는 개략도이며, 도 3을 참조하면, 상기 마이크로캡슐 이미지 내 3가지 색의 서로 다른 마이크로캡슐을 동시에 분석할 수 있다.However, according to an embodiment of the present invention, the microcapsules in the microcapsule image have two or more different RGB values and no more than eight different RGB values, and the microcapsules having the different RGB values are analyzed at the same time. . 3 is a schematic diagram showing microcapsules having different RGB values in the large-area digital analysis system according to the present invention. Referring to FIG. 3, different microcapsules of three colors in the microcapsule image can be analyzed simultaneously have.
본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 사용하는 소프트웨어에서 총 8가지 다른 RGB 값을 가지는 마이크로캡슐을 동시에 분석 가능하기 때문에, 서로 다른 형광 또는 발색을 나타내는 마이크로캡슐을 동시에 분석이 가능하다.Since microcapsules having a total of 8 different RGB values can be simultaneously analyzed in the software used in the large-area digital analysis system according to the present invention, microcapsules exhibiting different fluorescence or color can be analyzed at the same time.
도 4는 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 PDMS로 제작된 마이크로웰 챔버칩을 나타내는 개략도이다. 4 is a schematic diagram showing a microwell chamber chip made of PDMS in a large-area digital analysis system according to the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 마이크로웰 챔버칩(C-chip)은 PDMS 재질로 제작될 수 있다.Referring to FIG. 4 , in the large-area digital analysis system according to the present invention, a microwell chamber chip (C-chip) may be made of a PDMS material.
도 5는 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 3D 프린팅을 이용하여 폴리카보네이트 재질로 제작된 마이크로웰 챔버칩을 나타내는 개략도이다.5 is a schematic diagram illustrating a microwell chamber chip made of a polycarbonate material using 3D printing in a large-area digital analysis system according to the present invention.
도 5를 참조하면, 상기 도 4와 같이 마이크로웰 챔버칩(C-chip)이 PDMS 재질로 제작될 경우의 단점을 보완하기 위하여 3D 프린팅을 이용하여 폴리카보네이트 재질로 제작될 수도 있다. Referring to FIG. 5 , as shown in FIG. 4 , the microwell chamber chip (C-chip) may be made of a polycarbonate material using 3D printing to compensate for the disadvantages when the microwell chamber chip (C-chip) is made of a PDMS material.
도 6은 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 마이크로캡슐을 광학 집게 시스템(Optical Tweezer System)을 통해 회수하는 시스템을 나타내는 개략도이다. 6 is a schematic diagram showing a system for recovering microcapsules through an optical tweezer system in a large-area digital analysis system according to the present invention.
한편, 종래 시스템의 경우 단순 분석이 가능할 뿐, 분석체의 포획이 불가능한 형태로서 후속 연구에 활용할 수도 없다는 문제가 있다.On the other hand, in the case of the conventional system, there is a problem that only simple analysis is possible, and the capture of the analyte is impossible, and thus it cannot be used for subsequent research.
도 6을 참조하면, 상기 대면적 디지털 분석 시스템은 분석이 완료된 상기 마이크로캡슐을 광학 집게 시스템(Optical Tweezer System)을 통해 회수하는 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 6 , the large-area digital analysis system further includes a system for recovering the microcapsules on which analysis has been completed through an Optical Tweezer System.
본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템은 분석이 완료된 상기 마이크로캡슐을 광학 집게 시스템(Optical Tweezer System)을 통해 회수하는 시스템을 더 포함하기 때문에, 마이크로캡슐 내부의 특정 분석체에 대한 후속 연구가 가능한 장점이 있다.Since the large-area digital analysis system according to the present invention further includes a system for recovering the microcapsules that have been analyzed through an optical tweezer system, subsequent research on specific analytes inside the microcapsules is possible. There is this.
본 발명의 일 실시형태에 따른 대면적 디지털 분석 시스템을 이용하여 마이크로캡슐 비율별 대면적 이미지를 분석하고, 분석 소프트웨어를 이용해 분석할 경우 아래 [표 1]에서와 같이 소프트웨어로 분석할 경우와 직접 카운트한 경우 거의 차이없이 분석됨을 알 수 있다. When analyzing a large-area image by microcapsule ratio using a large-area digital analysis system according to an embodiment of the present invention, and analyzing using analysis software, direct counts and analysis with software as shown in [Table 1] below In one case, it can be seen that the analysis was almost without difference.
따라서, 본 발명의 대면적 디지털 분석 시스템을 통해 초고속/대용량 절대적 마이크로캡슐 정량화가 가능함을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that ultra-fast/large-capacity absolute microcapsule quantification is possible through the large-area digital analysis system of the present invention.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 마이크로캡슐은 30 μm 이상의 지름을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the microcapsule may have a diameter of 30 μm or more.
본 발명의 대면적 디지털 분석 시스템을 이용하여 80 μm, 65 μm 및 30 μm 지름의 마이크로캡슐을 분석할 수 있으며, 그 결과 최소 30 μm의 마이크로캡슐에서도 분석 가능함을 확인하였다.Microcapsules with diameters of 80 μm, 65 μm and 30 μm can be analyzed using the large-area digital analysis system of the present invention, and as a result, it was confirmed that analysis is possible even with microcapsules of at least 30 μm.
따라서, 연구의 필요에 따라서 마이크로캡슐 지름을 결정하여 대면적 디지털 분석 시스템을 활용하는 연구를 진행할 수 있다.Therefore, it is possible to conduct research using a large-area digital analysis system by determining the microcapsule diameter according to the research needs.
도 7은 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 소프트웨어의 기능을 설명하기 위한 소프트웨어 실행 화면을 나타내는 개략도이다. 7 is a schematic diagram illustrating a software execution screen for explaining a function of software in a large-area digital analysis system according to the present invention.
도 7을 참조하면, 상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어는 마이크로캡슐의 개수를 카운트하는 기능, 마이크로캡슐의 RGB 값을 조절하는 기능, 상기 마이크로캡슐의 RGB 값의 오차 범위를 설정하는 기능, 총 카운트된 마이크로캡슐의 수와 설정된 RGB 값의 오차 범위를 벗어난 마이크로캡슐의 수를 카운트하는 기능 및 각 색깔별 마이크로캡슐의 개수를 카운트하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.Referring to Figure 7, the microcapsule analysis software for analyzing the microcapsule image is a function of counting the number of microcapsules, a function of adjusting the RGB values of the microcapsules, and setting the error range of the RGB values of the microcapsules. It is characterized in that it has a function, a function of counting the total number of counted microcapsules, a function of counting the number of microcapsules out of an error range of a set RGB value, and a function of counting the number of microcapsules for each color.
상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어는 마이크로캡슐을 카운트하기 위해 이미지를 불러오는 기능, 카운트할 마이크로캡슐의 이미지 픽셀의 반지름과 민감도를 조절하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.The microcapsule analysis software for analyzing the microcapsule image is characterized in that it has a function of calling an image to count the microcapsules, and a function of adjusting the radius and sensitivity of the image pixel of the microcapsule to be counted.
상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어는 카운트된 마이크로캡슐의 결과 이미지를 확인하는 기능, 상기 이미지를 확대, 축소, 이동, 복원 및 저장하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.The microcapsule analysis software for analyzing the microcapsule image is characterized in that it has a function of confirming the result image of the counted microcapsule, and a function of enlarging, reducing, moving, restoring and saving the image.
상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어는 다중 컬러의 마이크로캡슐들을 하나의 이미지 내에서 동시에 다중 분석하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.The microcapsule analysis software for analyzing the microcapsule image is characterized in that it has a function of multi-analyzing multi-colored microcapsules simultaneously in one image.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어를 통해 수십만에서 수천만 개의 마이크로캡슐을 하나의 이미지 내에서 실시간 동시 분석이 가능하고 단일 색상부터 최대 8가지 다양한 색상의 마이크로캡슐도 동시에 분석이 가능하다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to simultaneously analyze hundreds of thousands to tens of millions of microcapsules in one image through the software for microcapsule analysis, and simultaneously analyze microcapsules of a single color up to 8 different colors. It is possible.
따라서, 2D 대면적 디지털 분석을 위한 소프트웨어도 단시간 내에 동시에 다중 검출 및 마이크로캡슐의 절대적 정량화가 가능한 장점이 있다.Therefore, software for 2D large-area digital analysis also has the advantage of enabling simultaneous multi-detection and absolute quantification of microcapsules within a short time.
도 8은 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 소프트웨어의 기능을 실행할 수 있는 사용자 인터페이스(UI)를 나타내는 개략도이다.8 is a schematic diagram illustrating a user interface (UI) capable of executing a function of software in a large-area digital analysis system according to the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 대면적 디지털 분석 시스템에서 소프트웨어의 기능을 실행할 수 있는 사용자 인터페이스(UI)는 도 8에 도시된 바와 같이 이미지 저장 및 불러오기를 할 수 있는 File 탭을 구비하며, 마이크로캡슐의 개수를 카운트하는 기능 및 오차범위를 벗어난 마이크로캡슐을 확인하는 기능을 수행할 수 있는 Run 탭, 이미지 내 카운트할 범위 지정 기능, 이미지 밝기 및 대조를 설정할 수 있는 Image 탭 및 유저 매뉴얼 및 소프트웨어 정보를 검색할 수 있는 Help 탭을 구비할 수 있다.Referring to FIG. 8, the user interface (UI) capable of executing the functions of the software in the large-area digital analysis system according to the present invention has a File tab for saving and loading images as shown in FIG. , the Run tab to perform the function to count the number of microcapsules and to check the microcapsules out of the error range, the function to specify the range to be counted in the image, the Image tab to set the image brightness and contrast, and the user manual and A Help tab may be provided for retrieving software information.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.Above, an embodiment of the present invention has been described, but those of ordinary skill in the art can add, change, delete or add components within the scope that does not depart from the spirit of the present invention described in the claims. The present invention may be variously modified and changed by, etc., and this will also be included within the scope of the present invention.
Claims (12)
상기 마이크로웰 챔버칩 내에 배치된 마이크로캡슐;
상기 마이크로캡슐 분석을 위한 풀-프레임(Full-frame) CMOS 센서(Sensor); 및
상기 풀-프레임(Full-frame) CMOS 센서(Sensor)로부터 생성된 상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어;를 포함하는,
대면적 디지털 분석 시스템.
Microwell chamber chip for microcapsule large area analysis;
microcapsules disposed in the microwell chamber chip;
a full-frame CMOS sensor for the microcapsule analysis; and
Software for microcapsule analysis that analyzes the microcapsule image generated from the full-frame CMOS sensor (Sensor); including,
Large-area digital analysis system.
상기 대면적 디지털 분석 시스템에서 분석되는 마이크로캡슐의 개수는 1천만개 이상 1억만개 미만인 것을 특징으로 하는,
대면적 디지털 분석 시스템.
According to claim 1,
The number of microcapsules analyzed in the large-area digital analysis system is characterized in that 10 million or more and less than 100 million pieces,
Large-area digital analysis system.
상기 대면적 디지털 분석 시스템은 실시간으로 마이크로캡슐을 분석하는 것을 특징으로 하는,
대면적 디지털 분석 시스템.
According to claim 1,
The large-area digital analysis system is characterized in that the microcapsule is analyzed in real time,
Large-area digital analysis system.
상기 마이크로캡슐 이미지 내 마이크로캡슐은 서로 다른 2가지 이상 8가지 이하의 RGB 값을 가지며, 상기 서로 다른 RGB 값을 갖는 마이크로캡슐을 동시에 분석하는 것을 특징으로 하는,
대면적 디지털 분석 시스템.
According to claim 1,
The microcapsules in the microcapsule image have at least two different RGB values and no more than 8 different RGB values, characterized in that the microcapsules having the different RGB values are analyzed at the same time,
Large-area digital analysis system.
상기 대면적 디지털 분석 시스템은 분석이 완료된 상기 마이크로캡슐을 광학 집게 시스템(Optical Tweezer System)을 통해 회수하는 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
대면적 디지털 분석 시스템.
According to claim 1,
The large-area digital analysis system further comprises a system for recovering the microcapsules that have been analyzed through an Optical Tweezer System,
Large-area digital analysis system.
상기 마이크로웰 챔버칩은 PDMS(Polydimethylsiloxane) 재질로 제작된 것을 특징으로 하는,
대면적 디지털 분석 시스템.
According to claim 1,
The microwell chamber chip is characterized in that it is made of a PDMS (Polydimethylsiloxane) material,
Large-area digital analysis system.
상기 마이크로웰 챔버칩은 3D 프린팅을 이용하여 폴리카보네이트 재질로 제작된 것을 특징으로 하는,
대면적 디지털 분석 시스템.
According to claim 1,
The microwell chamber chip is characterized in that it is made of a polycarbonate material using 3D printing,
Large-area digital analysis system.
상기 마이크로캡슐은 30 μm 이상의 지름을 갖는 것을 특징으로 하는,
대면적 디지털 분석 시스템.
The method of claim 1,
The microcapsule is characterized in that it has a diameter of 30 μm or more,
Large-area digital analysis system.
상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어는 마이크로캡슐의 개수를 카운트하는 기능, 마이크로캡슐의 RGB 값을 조절하는 기능, 상기 마이크로캡슐의 RGB 값의 오차 범위를 설정하는 기능, 총 카운트된 마이크로캡슐의 수와 설정된 RGB 값의 오차 범위를 벗어난 마이크로캡슐의 수를 카운트하는 기능 및 각 색깔별 마이크로캡슐의 개수를 카운트하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는,
대면적 디지털 분석 시스템.
According to claim 1,
The microcapsule analysis software that analyzes the microcapsule image includes a function of counting the number of microcapsules, a function of adjusting the RGB value of the microcapsule, a function of setting the error range of the RGB value of the microcapsule, a total counted micro Characterized in that it has a function of counting the number of capsules and the number of microcapsules outside the error range of the set RGB value and a function of counting the number of microcapsules for each color,
Large-area digital analysis system.
상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어는 마이크로캡슐을 카운트하기 위해 이미지를 불러오는 기능, 카운트할 마이크로캡슐의 이미지 픽셀의 반지름과 민감도를 조절하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는,
대면적 디지털 분석 시스템.
According to claim 1,
The microcapsule analysis software for analyzing the microcapsule image is characterized in that it has a function to call an image to count the microcapsule, and a function to adjust the radius and sensitivity of the image pixel of the microcapsule to be counted,
Large-area digital analysis system.
상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어는 카운트된 마이크로캡슐의 결과 이미지를 확인하는 기능, 상기 이미지를 확대, 축소, 이동, 복원 및 저장하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는,
대면적 디지털 분석 시스템.
According to claim 1,
The microcapsule analysis software for analyzing the microcapsule image is characterized in that it has a function to check the result image of the counted microcapsule, and a function to enlarge, reduce, move, restore and save the image,
Large-area digital analysis system.
상기 마이크로캡슐 이미지를 분석하는 마이크로캡슐 분석용 소프트웨어는 다중 컬러의 마이크로캡슐들을 하나의 이미지 내에서 동시에 다중 분석하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는,
대면적 디지털 분석 시스템.The method of claim 1,
The software for microcapsule analysis that analyzes the microcapsule image is characterized in that it has a function of multi-analyzing multi-colored microcapsules in one image at the same time,
Large-area digital analysis system.
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| KR102530234B1 (en) | 2023-05-08 |
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