KR20230125053A - 분광분석기반 샘플 내 타겟 분석물질 검출 방법 및장치 - Google Patents
분광분석기반 샘플 내 타겟 분석물질 검출 방법 및장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 분광분석 기반의 샘플 내 타겟 분석물질 검출 방법 및 분광검출유닛을 이용한 타겟 분석물질 검출 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 검출유닛에 의하여 측정되는 측정광으로부터 방출광을 효과적으로 분리하여 측정할 수 있으므로, 정확한 타겟 핵산 검출이 가능하며, 특정 파장범위를 필터하기 위한 광학필터를 필수적으로 사용할 필요가 없다.
Description
본 발명은 분광분석 기반의 샘플내 타겟 분석물질 검출 방법 및 분광분석 기반의 타겟 분석물질 검출 장치에 관한 것이다.
현대인의 건강에 대한 관심이 높아지고, 기대 수명이 연장되면서, 병원균의 정확한 분석 및 환자의 유전자 분석 등 핵산 기반의 체외 분자 진단에 대한 중요성이 높아지고 있으며, 그 수요가 증가하고 있는 실정이다.
핵산 기반의 분자진단은 검체 샘플로부터 핵산을 추출 한 후, 추출된 핵산 중 타겟 핵산의 존재 유부를 확인하는 방식으로 이루어진다. 샘플로부터 핵산을 추출하는 샘플 처리 공정은 샘플과 각종 시약의 순차적 혼합, 핵산을 제외한 잔여물을 제거하는 과정을 포함한다. 중합효소 연쇄반응(Polymerase chain reaction: PCR)으로 공지된 핵산 증폭 반응은 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).
샘플들에 포함된 광학표지인 형광 물질은 광학신호인 형광을 방출한다. 광원유닛은 샘플들에 여기광을 방출하고, 여기광에 의해 여기된 형광 물질은 형광을 방출한다. 특정 파장의 여기광을 샘플들에 방출하기 위해, 여기광의 경로에 필터가 배치될 수 있으며, 여기광에 의하여 여기된 형광물질이 방출하는 형광을 정확히 검출하기 위하여 방출광 경로에도 필터가 배치될 수 있다.
광학표지들은 각각 고유의 파장영역의 여기광에 반응하며, 각각 고유의 파장영역의 방출광을 방출한다. 따라서, 다양한 형광 물질을 검출하기 위하여 다양한 고가의 필터가 다수 사용되어야 한다.
또한 샘플에 여기광을 조사하고 상기 샘플로부터 발생하는 방출광을 검출하는 광학적 분석장치에서는 광경로 구조상 검출유닛에서 방출광을 감지할 때 여기광이 함께 감지될 수 밖에 없다. 이를 방지하기 위하여 방출광 파장범위의 광을 선택적으로 통과시키는 필터를 검출유닛에 사용한다. 그러나, 대부분 형광물질의 여기광 스팩트럼과 방출광 스팩트럼이 일부 중첩되므로, 필터를 이용하여도 방출광을 온전히 분리하여 검출할 수 없다. 또한, 방출광 고유의 파장범위만을 필터하는 경우 방출광의 광량의 손실이 상당하다.
따라서, 검출유닛에서 측정되는 광으로부터 샘플 내 타겟 분석물질의 존재에 의하여 광학표지로부터 발생하는 방출광의 광량을 효과적으로 측정할 수 있는 새로운 장치 또는 방법의 개발이 필요하다.
전술한 배경에서, 본 발명자들은 검출유닛에서 감지되는 광으로부터 방출광을 선택적으로 분리하여 측정할 수 있는 방법 및 장치를 개발하고자 노력하였다. 본 발명자들은 광원유닛에서 발생하는 광을 그 광량을 달리하여 분광분석(optical spectrometry)을 수행한 결과, 전체적인 광량이 달라지면, 각 파장범위의 광량의 변화는 있지만, 각 파장범위들 사이의 광량의 비율은 큰 변화 없이 유지되는 것을 확인하였다. 또한 이러한 규칙성은 광학표지에서 방출되는 광들에서도 나타나는 것을 확인하였다. 이러한 점에 기초하여 본 발명자들은 광원유닛에서 발생한 여기광과 샘플을 통하여 감지된 측정광에 대하여 미리 결정된 다수의 서로 상이한 프리셋 파장범위별로 광량을 측정하고, 이를 이용하여 샘플내 광학표지에서 발생한 방출광을 결정하여 샘플 내 타겟 분석물질을 검출하는 방법을 완성하였다. 또한 이와 같은 광학 분석이 가능하도록 분광검출유닛을 포함하는 분광 분석을 이용한 샘플 내 타겟 분석물질 검출 장치를 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 (a) 타겟 분석물질 검출 장치의 광원유닛에서 광을 발생시켜 샘플에 광을 조사하는 단계; 상기 타겟 분석물질 검출 장치는 광원유닛, 분광검출유닛(optical spectrometer unit) 및 샘플 수용 유닛을 포함하며; (b) 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하는 단계; 상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋(preset) 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량정보들을 포함하며; 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보들을 포함하며; (c) 상기 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 광량으로부터 수학적 관계성을 결정하는 단계; 상기 기준 프리셋 파장범위는 방출광의 파장범위를 포함하지 않는 파장범위이며; (d) 상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도(contribution extend)를 결정하는 단계; (e) (i) 상기 결정된 기여도 및 (ii) 상기 측정광 프로파일로부터 방출광 프로파일을 수득하는 단계; 및 (f) 상기 방출광 프로파일로부터 샘플 내 타겟 분석물질을 검출하는 단계를 포함하는 샘플 내 타겟 분석물질 검출 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 광원유닛; 1 이상의 분광검출유닛(optical spectrometer unit); 상기 분광검출유닛은 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위 별 광량을 측정할 수 있으며; 샘플을 수용하도록 구성된 샘플 수용 유닛; 상기 광원유닛 및 상기 분광검출유닛(optical spectrometer unit)을 광학적으로 연결하는 제1광경로를 정의하는 제1광경로 유닛; 상기 제1광경로를 통하여 레퍼런스광 프로파일이 수득되며; 및 상기 광원유닛, 상기 샘플 수용 유닛에 수용되는 샘플 및 상기 분광검출유닛(optical spectrometer unit)을 순차적으로 광학적으로 연결하는 제2광경로를 정의하는 제2광경로 유닛; 상기 제2광경로를 통하여 측정광 프로파일이 수득되며; 상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋 파장범위들 세트(a set of preset wavelengths)의 각 프리셋 파장범위 별 광량정보들을 포함하며; 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보들을 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 분석을 이용한 샘플 내 타겟 분석물질 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 구현예, 청구범위 및 도면에 의하여 보다 명확하게 된다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 타겟 분석물질 검출 장치의 광원유닛에서 광을 발생시켜 샘플에 광을 조사하는 단계; 상기 타겟 분석물질 검출 장치는 광원유닛, 분광검출유닛(optical spectrometer unit) 및 샘플 수용 유닛을 포함하며; (b) 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하는 단계; 상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋(preset) 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량정보들을 포함하며; 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보들을 포함하며; (c) 상기 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 광량으로부터 수학적 관계성을 결정하는 단계; 상기 기준 프리셋 파장범위는 방출광의 파장범위를 포함하지 않는 파장범위이며; (d) 상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도(contribution extend)를 결정하는 단계; (e) (i) 상기 결정된 기여도 및 (ii) 상기 측정광 프로파일로부터 방출광 프로파일을 수득하는 단계; 및 (f) 상기 방출광 프로파일로부터 샘플 내 타겟 분석물질을 검출하는 단계를 포함하는 샘플 내 타겟 분석물질 검출 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 광원유닛; 1 이상의 분광검출유닛(optical spectrometer unit); 상기 분광검출유닛은 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위 별 광량을 측정할 수 있으며; 샘플을 수용하도록 구성된 샘플 수용 유닛; 상기 광원유닛 및 상기 분광검출유닛(optical spectrometer unit)을 광학적으로 연결하는 제1광경로를 정의하는 제1광경로 유닛; 상기 제1광경로를 통하여 레퍼런스광 프로파일이 수득되며; 및 상기 광원유닛, 상기 샘플 수용 유닛에 수용되는 샘플 및 상기 분광검출유닛(optical spectrometer unit)을 순차적으로 광학적으로 연결하는 제2광경로를 정의하는 제2광경로 유닛; 상기 제2광경로를 통하여 측정광 프로파일이 수득되며; 상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋 파장범위들 세트(a set of preset wavelengths)의 각 프리셋 파장범위 별 광량정보들을 포함하며; 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보들을 포함하는 것을 특징으로 하는 분광 분석을 이용한 샘플 내 타겟 분석물질 검출 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 검출유닛에 의하여 측정되는 측정광으로부터 여기광이 제거된 방출광을 효과적으로 분리하여 측정할 수 있으므로, 정확한 타겟 핵산 검출이 가능하다.
본 발명에 의하면 여기광 또는 방출광의 특정 파장범위를 필터하기 위한 광학필터를 필수적으로 사용할 필요가 없다.
도 1은 본 발명의 일 구현에 따른 타겟 분석물질 검출 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 분광검출유닛의 감지 가능한 프리셋 파장영역별 신호를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서의 사용된 광원의 파장범위 분포, 측정된 측정광에서의 파장범위 분포 및 사용된 광학표지의 알려진 방출광 파장범위 분포를 비교한 것이다.
도 4A 내지 도 4D는 본 발명의 일 실시예에서 측정 및 산출한 레퍼런스광 프로파일, 방출광 프로파일, 여기광 프로파일의 기여도 및 방출광 프로파일을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 분광검출유닛의 감지 가능한 프리셋 파장영역별 신호를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서의 사용된 광원의 파장범위 분포, 측정된 측정광에서의 파장범위 분포 및 사용된 광학표지의 알려진 방출광 파장범위 분포를 비교한 것이다.
도 4A 내지 도 4D는 본 발명의 일 실시예에서 측정 및 산출한 레퍼런스광 프로파일, 방출광 프로파일, 여기광 프로파일의 기여도 및 방출광 프로파일을 도시한 것이다.
이하, 실시예를 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 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
I. 분광분석(Optical Spectrometry) 기반의 샘플 내 타겟 분석 방법
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 타겟 분석물질 검출 장치의 광원유닛에서 광을 발생시켜 샘플에 광을 조사하는 단계; 상기 타겟 분석물질 검출 장치는 광원유닛, 분광검출유닛(optical spectrometer unit) 및 샘플 수용 유닛을 포함하며; (b) 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하는 단계; 상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋(preset) 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량정보들을 포함하며; 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보들을 포함하며; (c) 상기 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 광량으로부터 수학적 관계성을 결정하는 단계; 상기 기준 프리셋 파장범위는 방출광의 파장범위를 포함하지 않는 파장범위이며; (d) 상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도(contribution extend)를 결정하는 단계; (e) (i) 상기 결정된 기여도 및 (ii) 상기 측정광 프로파일로부터 방출광 프로파일을 수득하는 단계; 및 (f) 상기 방출광 프로파일로부터 샘플 내 타겟 분석물질을 검출하는 단계를 포함하는 샘플 내 타겟 분석물질 검출 방법을 제공한다.
본 발명은 샘플 내 타겟 분석물질 검출 방법에 관한 것이다.
상기 샘플은 생물학적 샘플(예컨대, 생물학적 공급원으로부터의 세포, 조직, 및 유체) 및 비-생물학적 샘플(예컨대, 식품, 물 및 토양)을 포함한다. 생물학적 샘플은 바이러스, 세균, 조직, 세포, 혈액, 혈청, 혈장, 림프, 객담(sputum), 스왑(swab), 흡인액(aspiration), 기관지 폐포 세척액, 우유, 소변, 분변, 안구액, 타액, 정액, 뇌 추출물, 척수액(SCF), 충수, 비장 및 편도 조직 추출물, 양수 및 복수를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 샘플은 생물학적 공급원으로부터 단리된 자연 핵산 분자 및 합성 핵산 분자를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 샘플은 물, 탈 이온수, 식염수, pH 완충액, 산성 용액, 염기성 용액과 같은 추가 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 타겟 분석물질(target analyte)은 다양한 물질(예컨대, 생물학적 물질 및 비생물학적 물질)을 포함하며, 구체적으로 생물학적 물질, 보다 구체적으로 핵산분자(예컨대, DNA 및 RNA), 단백질, 펩타이드, 탄수화물, 지질, 아미노산, 생물학적 화합물, 호르몬, 항체, 항원, 대사물질 및 세포를 포함하는 물질이다. 상기 타겟 분석물질은 자연계에 존재하는 물질 또는 합성물을 포함한다. 가장 구체적으로, 상기 타겟 분석물질은 타겟 핵산분자일 수 있다. 타겟 분석물질은 샘플에 포함되어 있을 수 있다.
샘플 내 타겟 분석물질의 검출은 샘플 내 타겟 분석물질의 존재 또는 부존재를 결정하는 것을 의미한다. 상기 샘플 내 타겟 분석물질의 존재 또는 부존재를 결정하는 것은 정성적으로 또는 정량적으로 결정할 수 있다. 샘플 내 타겟 분석물질의 존재 또는 부존재의 결정은 타겟 분석물질의 존재 여부를 확인하고자 하는 샘플에 대해 증폭 반응, 예를 들면 중합효소 연쇄 반응(PCR) 또는 실시간 중합효소 연쇄 반응(real-time PCR) 또는 등온 증폭 반응 (예를 들어, LAMP 또는 RPA)을 실시한 후, 그 결과로부터 타겟 분석물질의 존재 또는 부존재를 결정하는 것일 수 있다.
타겟 분석물질, 구체적으로 타겟 핵산분자의 존재를 나타내는 신호를 증폭시키기 위한 증폭 반응은 타겟 분석물질이 증폭되면서, 신호도 증폭되는 방법으로 실시될 수 있다(예를 들어, 실시간 PCR 방법). 또는 일 실시예에 따르면, 상기 증폭 반응은 타겟 분석물질이 증폭되지 않고, 타겟 분석물질의 존재를 나타내는 신호만이 증폭되는 방법으로 실시될 수도 있다(예를 들어, CPT method (Duck P, et al., Biotechniques, 9:142-148(1990)), Invader assay (미국특허 제6,358,691호 및 제6,194,149호)).
한편, 전술한 타겟 분석물질, 특히 타겟 핵산분자는 다양한 방법으로 증폭될 수 있다: 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction (PCR)), 리가아제 연쇄반응(ligase chain reaction (LCR)) (미국특허 제4,683,195호 및 제4,683,202호; PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications (Innis et al., eds, 1990)), 가닥 치환 증폭(strand displacement amplification (SDA)) (Walker, et al. Nucleic Acids Res. 20(7):1691-6 (1992); Walker PCR Methods Appl 3(1):1-6 (1993)), 전사 매개 증폭(transcription-mediated amplification) (Phyffer, et al., J. Clin. Microbiol. 34:834-841 (1996); Vuorinen, et al., J. Clin. Microbiol. 33:1856-1859 (1995)), 염기순서기반증폭(nucleic acid sequence-based amplification (NASBA)) (Compton, Nature 350(6313):91-2 (1991)), 롤링서클 증폭(rollingcircle amplification, RCA) (Lisby, Mol. Biotechnol. 12(1):75-99 (1999); Hatchet al., Genet. Anal. 15(2):35-40 (1999)) 및 Q-beta 레플리카제(Q-Beta Replicase) (Lizardi et al., BiolTechnology 6:1197(1988)).
상기 결과는 타겟 분석물질의 존재, 부존재 또는 샘플 내 타겟 분석물질의 양에 따라 변화하는 신호의 존부 또는 강도(intensity)를 의미한다. 본 발명에서 상기 신호는 광학적 신호일 수 있다. 상기 광학적 신호는 광학표지에 의한 신호일 수 있다. 상기 광학표지는 예를 들어 이에 제한되지 아니하나, FAM™, TET™, VIC™, JOE™, HEX™, CY3, TAMRA™, ROX™, Texas Red, CY5, CY5.5 및 Quasar 705으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 광학표지일 수 있다.
핵산 반응을 이용하여 타겟 핵산분자의 존재를 나타내는 광학적 신호를 발생시키는 다양한 방법이 알려져 있다. 대표적인 예는 다음을 포함한다: TaqMan™ 프로브 방법(미국특허 제5,210,015호), 분자 비콘 방법(Tyagi 등, Nature Biotechnology v.14 MARCH 1996), 스콜피온(Scorpion) 방법(Whitcombe 등, Nature Biotechnology 17:804-807(1999)), 선라이즈(Sunrise 또는 Amplifluor) 방법(Nazarenko 등, 2516-2521 Nucleic Acids Research, 25(12):2516-2521(1997), 및 미국특허 제6,117,635호), 럭스(Lux) 방법(미국특허 제7,537,886호), CPT(Duck P, 등. Biotechniques, 9:142-148(1990)), LNA 방법 (미국특허 제6,977,295호), 플렉서(Plexor) 방법(Sherrill CB, 등, Journal of the American Chemical Society, 126:4550-4556(2004)), Hybeacons™ (D. J. French, et al., Molecular and Cellular Probes (2001) 13, 363-374 및 미국특허 제7,348,141호), 이중표지된 자가-퀀칭된 프로브(Dual-labeled, self-quenched probe; 미국특허 제5,876,930호), 혼성화 프로브(Bernard PS, et al., Clin Chem 2000, 46, 147-148), PTOCE(PTO cleavage and extension) 방법(WO 2012/096523), PCE-SH(PTO Cleavage and Extension-Dependent Signaling Oligonucleotide Hybridization) 방법(WO 2013/115442), PCE-NH(PTO Cleavage and Extension-Dependent Non-Hybridization) 방법(PCT/KR2013/012312) 및 CER 방법(WO 2011/037306).
이하 본 발명의 방법을 단계별로 설명한다.
(a) 타겟 분석물질 검출 장치의 광원유닛에서 광을 발생시켜 샘플에 광을 조사하는 단계;
상기 타겟 분석물질 검출 장치는 샘플로부터 광학신호를 검출하는 장치이다. 구체적으로 상기 타겟 분석물질 검출 장치는 샘플에 광을 조사하여 샘플 내 타겟 분석물질의 존재에 의존적으로 광학적 신호를 발생시키고, 발생되는 광학신호를 검출하는 장치일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 광학신호는 샘플 내 타겟 분석물질, 특히 타겟 핵산의 존재를 나타내는 광학신호일 수 있다. 따라서, 본 발명의 장치는 타겟 핵산 검출 장치일 수 있다.
상기 타겟 분석물질 검출 장치는 광원유닛, 분광검출유닛(optical spectrometer unit) 및 샘플 수용 유닛을 포함한다.
상기 광원유닛(light source unit)은 검출에 필요한 광에너지를 제공한다. 상기 광원유닛은 광원을 포함한다. 상기 광원은 복수의 광원일 수 있으며, 서로 상이한 파장범위의 광을 발생시키도록 구성될 수 있다. 이러한 경우 광원에 선택적으로 전원을 인가하여 광원유닛이 목적하는 여기파장의 광을 제공할 수 있다.
상기 분광검출유닛은 입사광에 대하여 미리 정해진 프리셋 파장범위별로 광량에 관한 신호를 송출할 수 있는 분광검출기(spectrometer)를 포함할 수 있다. 상기 분광검출유닛은 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위 별 광량을 측정할 수 있다.
샘플 수용 유닛은 샘플 자체 또는 샘플에 담긴 용기(container)를 수용한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 상기 (a) 단계 이전에 샘플을 타겟 분석물질 검출 장치의 샘플 수용 유닛에 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 샘플을 샘플 수용 유닛에 위치시키는 것은 샘플이 담긴 용기를 샘플 수용 유닛에 위치시키는 것일 수 있다. 상기 용기는 예를 들어, 테스트 튜브, PCR 튜브, 스트립 튜브를 포함하는 튜브, 바이얼(vial), 멀티웰 플레이트, microplate, 슬라이드 글라스, 마이크로어레이 또는 카트리지일 수 있다.
샘플 또는 샘플이 담긴 용기를 샘플 수용 유닛에 위치시키고, 광원유닛에서 광을 발생시켜 샘플에 광을 조사한다.
상기 샘플에 광을 조사하는 것은 광원유닛에서 샘플 수용 유닛으로 광을 조사하는 것 일 수 있다. 상기 광은 광원유닛에서 발생하여 필터 및/또는 렌즈를 통하여 샘플 또는 샘플 수용 유닛으로 조사될 수 있다. 상기 광원유닛에서 발생한 광은 직접 샘플 또는 샘플 수용 유닛으로 조사될 수 있다. 또는 상기 광은 빔스플리터, 거울, 광케이블(optic cable), 광섬유(optic fiber)에 의하여 샘플 또는 샘플 수용 유닛에 조사될 수 있다.
상기 타겟 분석물질 검출 장치 및 이에 포함되는 구성들에 관하여는 Section II에서 상세히 설명한다.
상기 광원유닛에서 조사되는 광은 여기광일 수 있다. 여기광은 샘플 내 타겟 분석물질의 존재에 의존적으로 방출광을 발생시킨다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 샘플은 광학표지를 포함할 수 있다.
상기 광학표지는 타겟 핵산의 존재에 따라 광학적 신호를 발생시키는 표지를 의미한다. 상기 광학 표지는 형광 표지일 수 있다. 본 발명에서 유용한 상기 형광 표지는 당업계에 알려진 어떠한 분자도 포함할 수 있다. 그 예는 다음과 같다: 형광 표지의 바람직한 예는 다음과 같다: Cy2™ (506), YO-PRO™-1 (509), YOYO™-1 (509), Calcein (517), FITC (518), FluorX™ (519), Alexa™ (520), Rhodamine 110 (520), Oregon Green™ 500 (522), Oregon Green™ 488 (524), RiboGreen™ (525), Rhodamine Green™ (527), Rhodamine 123 (529), Magnesium Green™(531), Calcium Green™ (533), TO-PRO™-1 (533), TOTO1 (533), JOE (548), BODIPY530/550 (550), Dil (565), BODIPY TMR (568), BODIPY558/568 (568), BODIPY564/570 (570), Cy3™ (570), Alexa™ 546 (570), TRITC (572), Magnesium Orange™ (575), Phycoerythrin R&B (575), Rhodamine Phalloidin (575), Calcium Orange™(576), Pyronin Y (580), Rhodamine B (580), TAMRA (582), Rhodamine Red™ (590), Cy3.5™ (596), ROX (608), Calcium Crimson™ (615), Alexa™ 594 (615), Texas Red(615), Nile Red (628), YO-PRO™-3 (631), YOYO™-3 (631), R-phycocyanin (642), C-Phycocyanin (648), TO-PRO™-3 (660), TOTO3 (660), DiD DilC(5) (665), Cy5™ (670), Thiadicarbocyanine (671), Cy5.5 (694), HEX (556), TET (536), Biosearch Blue (447), CAL Fluor Gold 540 (544), CAL Fluor Orange 560 (559), CAL Fluor Red 590 (591), CAL Fluor Red 610 (610), CAL Fluor Red 635 (637), FAM (520), Fluorescein (520), Fluorescein-C3 (520), Pulsar 650 (566), Quasar 570 (667), Quasar 670 (705) 및 Quasar 705 (610). 괄호의 숫자는 나노미터 단위로 표시한 최대 발광 파장이다.
상기 광학표지는 단일표지 및 상호작용적 표지 시스템을 모두 포함한다. 상기 상호작용적 표지 시스템은 공여체 분자(리포터 분자) 및 수용체 분자(퀀처 분자) 사이에 에너지가 비-방사능적 (non-radioacively)으로 전달되는 시그널 발생 시스템이다. 리포터 분자 및 퀀처 분자는 각각 형광성일 수 있다. 또한, 리포터 분자는 형광성이나 퀀처 분자는 비-형광성일 수 있다. 예를 들어, 광범위 파장 또는 특정 파장의 형광을 퀀칭 할 수 있는 비-형광성 다크 퀀처를 본 발명에서 이용할 수 있다. 퀀처 분자가 형광성일 경우, 형광성 퀀처 분자의 시그널 변화로부터 타겟 핵산서열을 검출할 수 있다.
본 발명의 광학표지는 특정 파장영역의 여기광에 의하여 여기되고, 이로 인하여 특정 파장영역의 방출광을 방출한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 분광검출유닛으로 상기 광원유닛에서 발생된 광을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 광원유닛에서 발생된 광은 샘플에서 방출된 방출광을 포함하지 않는 광일 수 있다. 상기 광원유닛에서 발생된 광을 분광검출유닛으로 측정하여 레퍼런스광 프로파일을 수득할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 분광검출유닛으로 상기 샘플로부터 광을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 샘플로부터 측정한 광은 광원유닛에서 샘플에 도달한 여기광 및 상기 여기광에 의하여 샘플에서 발생한 방출광을 모두 포함하는 광일 수 있다. 상기 샘플에서 광을 분광검출유닛으로 측정하여 측정광 프로파일을 수득할 수 있다.
(b) 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하는 단계;
상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋(preset) 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위 별 광량정보들을 포함하며, 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보들을 포함한다.
본 발명의 방법은 검출에 필요한 광학적 정보를 프리셋 파장범위별로 수득하는 것을 특징으로 한다.
샘플에서 측정한 광학신호에는 샘플 내 타겟 분석물질의 존재 또는 그 양에 의존적으로 발생하는 광학신호(방출광)뿐만 아니라, 광학표지를 여기시키기 위하여 광원유닛으로부터 샘플에 조사된 여기광도 포함되어 있다. 본 발명의 방법에 따르면, 상기 샘플에서 측정한 광학신호로부터 방출광을 구분하여 측정하기 위하여, 본 발명은 구간별로 구분된 파장범위 별로 광량정보를 수득하고, 수득한 정보를 이용하여 상기 측정광에 포함된 여기광의 기여도를 결정하고, 측정광으로부터 상기 여기광의 기여도를 제거하여 샘플로부터 발생하는 광학신호를 수득한다.
프리셋 파장범위(preset wavelength range)는 미리 결정된 파장범위를 의미한다. 상기 프리셋 파장범위는 예를 들어, 가시광의 범위(예를 들어, 약 370 내지 780 nm) 또는 상기 가시광의 범위 및 근적외선의 범위(예를 들어, 780 내지 1300nm)에 기초한 범위에 속하는 임의의 적합한 파장범위일 수 있다. 상기 프리셋 파장범위의 파장 대역폭(wavelength bandwidth)은 특별히 제한되지 아니하나, 5nm, 10nm, 20nm 또는 30nm 이상일 수 있으며, 500nm, 400nm, 300nm, 200nm, 또는 100nm 이하일 수 있다.
프리셋 파장범위들 세트(a set of preset wavelengths)는 복수의 프리셋 파장범위의 집합을 의미한다. 상기 프리셋 파장범위들 세트는 복수의 서로 상이한 프리셋 파장범위들을 포함한다. 상기 프리셋 파장범위들 세트에 포함되는 프리셋 파장범위들은 서로 일부가 중첩될 수 있다. 예를 들어, 제1프리셋 파장범위가 400nm에서 460nm일 때, 제2프리셋 파장범위는 430nm에서 480nm일 수 있다. 상기 프리셋 파장범위들 세트에 포함되는 프리셋 파장범위들 중 적어도 2개는 파장 대역폭이 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1프리셋 파장범위의 파장 대역폭이 60nm인데 비하여, 상기 제2프리셋 파장범위의 파장 대역폭은 50nm일 수 있다.
상기 프리셋 파장범위들 세트가 커버하는 파장범위는 타겟 분석물질 검출을 위하여 사용되는 광학표지를 여기시키기 위하여 필요한 여기광의 파장범위 전체 또는 일부를 포함하는 범위일 수 있다. 상기 프리셋 파장범위들 세트가 커버하는 파장범위는 상기 광학표지에서 발생하는 방출광(emission beam)의 파장범위 전체 또는 일부를 포함하는 범위일 수 있다. 상기 광학표지는 예를 들어 이에 제한되지 아니하나, FAM™, TET™, VIC™, JOE™, HEX™, CY3, TAMRA™, ROX™, Texas Red, CY5, CY5.5 및 Quasar 705으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 광학표지일 수 있다. 도 3은 일 실시예에 따른 프리셋 파장범위들의 설정이다. 도 3에서는 약 370nm - 970nm의 파장범위를 커버하기 위하여 18개의 프리셋 파장범위를 설정하였다. 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 분광검출유닛에 의하여 수득한 상기 설정된 프리셋 파장영역별 신호를 도시한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 프리셋 파장범위들 세트에 포함되는 복수의 프리셋 파장범위는 광원유닛에서 샘플에 도달하는 광의 파장범위 중 광학표지의 방출광 파장범위와 중첩되는 파장범위를 모두 커버하며, 적어도 하나의 프리셋 파장범위는 광원유닛에서 샘플에 도달하는 광의 파장범위 중 광학표지의 방출광 파장범위와 중첩되지 않는 파장범위에 포함될 수 있도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 약 470nm 내지 670nm 파장범위의 방출광을 방출하는 광학표지(예를 들어, FAM)를 사용하며, 상기 광학표지를 여기시키기 위하여 광원유닛은 약 400nm 내지 540nm 파장범위의 광을 조사하는 타겟 분석물질 검출의 경우, 상기 프리셋 파장범위들 세트는 광원유닛의 광의 파장범위 중 방출광 파장범위와 중첩되는 470nm 내지 540nm의 파장범위를 모두 커버하도록 복수의 프리셋 파장범위들을 포함하며, 상기 프리셋 파장범위들 세트는 광원유닛의 광의 파장범위 중 방출광 파장범위와 중첩되지 않는 400nm 내지 470nm에 포함되는 적어도 하나의 프리셋 파장범위를 포함하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 프리셋 파장범위들 세트는 400nm-460nm, 430-480nm, 460-505nm, 475-530nm, 500nm-555nm로 각각 미리 세팅된 프리셋 파장범위들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 프리셋 파장범위들 세트에 포함되는 복수의 프리셋 파장범위는 광원유닛에서 샘플에 도달하는 광의 파장범위를 모두 커버할 수 있도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 광원유닛이 약 400nm 내지 540nm 파장범위의 광을 조사하는 타겟 분석물질 검출의 경우, 상기 프리셋 파장범위들 세트는 약 400nm 내지 540nm의 파장범위를 모두 커버하도록 복수의 프리셋 파장범위들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 프리셋 파장범위들 세트에 포함되는 복수의 프리셋 파장범위는 광원유닛에서 샘플에 도달하는 광의 파장범위 및 광학표지의 방출광 파장범위를 모두 커버할 수 있도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 약 470nm 내지 670nm 파장범위의 방출광을 방출하는 광학표지(예를 들어, FAM)를 사용하며, 상기 광학표지를 여기시키기 위하여 광원유닛은 약 400nm 내지 540nm 파장범위의 광을 조사하는 타겟 분석물질 검출의 경우, 상기 프리셋 파장범위들 세트는 약 400nm 내지 670nm의 파장범위를 모두 커버하도록 복수의 프리셋 파장범위들을 포함할 수 있다.
상기 프리셋 파장범위들 세트에 포함되는 프리셋 파장범위의 개수는 특별히 한정되지 아니하나, 예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개 이상일 수 있으며, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40개 이하일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 레퍼런스 프로파일 또는 측정광 프로파일은 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보들 외에 추가적인 파장범위에 대한 광량정보를 포함할 수 있다.
본 발명에서 프로파일은 특정 광을 특징지우는 그룹화된 값들을 의미한다. 구체적으로 본 발명의 프로파일은 특정 광에 대한 복수의 파장범위별 광량정보의 집합이다. 예를들어 상기 프로파일은 특정 광에 대하여 다양한 파장범위별로 광도(intensity)를 측정한 정보의 집합일 수 있다. 상기 측정은 예를 들어 여러 파장범위의 광을 구분하여 감지할 수 있는 광센서와 같은 분광검출유닛을 이용하여 수행될 수 있다. 또는 상기 측정은 예를 들어 상기 각 프리셋 파장범위의 광을 선택적으로 통과시키는 복수의 필터들, 또는 상기 각 프리셋 파장범위의 광을 선택적으로 감지하는 복수의 광센서들을 포함하는 검출모듈을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 광량정보는 예를 들어, 광속(luminous flux), 광도(luminous intensity), 발광도(luminance), 조도(illuminance)와 같은 광학적 특성에 대한 측정 정보일 수 있으며, RFU(relative fluorescence unit), NR(normalizaed responsivity)와 같이, 다채널 포토센서, 분광계(spectrometer) 또는 포토다이오드와 같은 측정기기에서 해당 파장범위의 광에 대하여 아웃풋하는 전기적 신호의 변환값일 수 있다.
레퍼런스광 프로파일이란 샘플에 포함된 광학표지를 여기시키기 위하여 광원유닛에서 발생하는 광(여기광)에 대한 프로파일로서, 상기 레퍼런스광 프로파일은 샘플내 광학표지에 의하여 발생하는 광(방출광)이 포함되어 있지 아니한 광에 대한 프로파일이다. 상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋(preset) 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위 별 광량정보들을 포함한다. 상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생하는 광에 대하여 상기 각 프리셋 파장범위 별로 광량을 측정하여 수득한다. 상기 광원유닛은 광원을 포함한다. 상기 광원유닛은 광원에서 발생하는 광을 필터하는 필터를 포함할 수 있다. 상기 광원유닛은 광원에서 발생하는 광이 통과하도록 구성된 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 레퍼런스광 프로파일의 측정은 예를 들어 상기 광원유닛으로부터 상기 분광검출유닛으로 전달되는 광을 분광검출유닛을 이용하여 각 프리셋 파장범위별로 광량을 측정하는 방법으로 진행될 수 있다.
측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 프로파일이다. 상기 샘플에서 측정되는 광에는 샘플내 광학표지에 의하여 발생하는 광(방출광)과 상기 광학표지를 여기시키기 위하여 광원유닛으로부터 샘플에 조사된 광(여기광)이 모두 포함되어 있다. 상기 측정광 프로파일은 예를 들어 상기 분광검출유닛을 이용하여 샘플홀더로부터 상기 분광검출유닛으로 전달되는 광을 분광검출유닛을 이용하여 각 프리셋 파장범위별로 광량을 측정하는 방법으로 진행될 수 있다. 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 발생한 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위 별 광량정보들을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일은 상이한 분광검출유닛을 이용하여 수득될 수 있다. 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일이 별개의 분광검출유닛에 의하여 수득되면, 상기 두 프로파일을 동일한 광원을 이용하여 동시에 측정할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 레퍼런스광 프로파일과 측정광 프로파일은 동일한 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위 별 광량정보들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 레퍼런스광 프로파일이 372nm부터 420nm의 제1프리셋 파장범위와 460nm부터 505nm의 제2프리셋 파장범위의 광량정보를 포함하는 경우 측정광 프로파일도 동일한 372nm부터 420nm의 제1프리셋 파장범위와 460nm부터 505nm의 제2프리셋 파장범위의 광량정보를 포함할 수 있다.
동일한 프리셋 파장범위에 대한 광량정보를 레퍼런스광과 측정광에서 측정하고, 이들을 상호 비교하여 측정광에 포함된 각 프리셋 파장범위별 여기광의 기여도를 산출할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일은 동일 광원유닛을 이용하여 수득될 수 있다. 상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 분광검출유닛과 같은 검출 모듈에 전달된 광을 측정하여 수득하며, 상기 측정광 프로파일은 상기 광원유닛으로부터 광이 조사된 샘플수용 유닛에서 분광검출유닛으로 전달된 광을 측정하여 수득한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일은 동일 광원유닛을 이용하여 동시에 수득될 수 있다. 동시에 수득한다는 것은 광원유닛에 전원이 인가되어 광이 발생하면, 상기 발생된 광을 이용하여 각 프리셋 파장범위에 대하여 광원으로부터의 광량과 샘플로부터의 광량을 측정하여, 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일을 모두 수득하는 것을 말한다. 동일 광원유닛을 이용하여 동시에 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하는 경우 더욱 정확한 측정이 가능하다.
상기 레퍼런스광 프로파일 수득시 측정한 여기광과 상기 측정광에 포함된 여기광은 측정위치가 상이하므로, 상기 두 여기광의 강도(intensity)는 서로 상이할 수 있다. 그러나, 상기 두 여기광은 동일한 광원유닛에서 발생한 광이므로, 상기 두 여기광은 강도(intensity)는 서로 달라도 진폭 스펙트럼의 패턴은 동일하다. 예를 들면, 레퍼런스광 프로파일의 제1프리셋 파장영역과 제2프리셋 파장영역의 광량의 비율이 1:3이라면, 측정광 프로파일에서 제1프리셋 파장영역과 제2프리셋 파장영역의 여기광 기여도의 비율도 1:3이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋(preset) 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위 별 광량정보의 집합이다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보의 집합이다. 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일은 동일한 프리셋 파장범위들 세트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 측정광 프로파일 또는 레퍼런스광 프로파일은 상기 프리셋 파장범위들 세트 외 추가 프리셋 파장범위를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하는 것은 상이한 측정 조건 하에서 복수의 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하는 것일 수 있다. 상기 측정 조건은 예를 들어 광원유닛의 광 조사 시간, 분광검출유닛의 민감도, 광의 감지에 따른 전기적 신호 아웃풋의 강도일 수 있다. 광원 및 샘플에서 발생한 방출광의 강도가 센서가 감지할 수 있는 영역을 벗어날 수 있으며, 다양한 측정 조건에 따른 복수의 측정은 이러한 오차를 수정할 수 있게 한다. 이러한 상이한 측정 조건 하에서 수득한 복수의 프로파일을 조합하여 최종 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하는 것은 광원유닛에 의한 광의 조사시간이 상이한 복수의 레퍼런스 프로파일 및 복수의 측정광 프로파일을 수득하는 것일 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하는 것은 분광검출유닛의 게인(gain)을 달리하여 복수의 레퍼런스 프로파일 및 복수의 측정광 프로파일을 수득하는 것일 수 있다.
(c) 상기 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 광량으로부터 수학적 관계성을 결정하는 단계;
상기 (c) 단계에서는 상기 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 광량으로부터 수학적 관계성이 결정된다.
상기 기준 프리셋 파장범위는 프리셋 파장범위로부터 선택된 1 이상의 프리셋 파장범위이다. 상기 기준 프리셋 파장범위는 방출광의 파장범위를 포함하지 않는 프리셋 파장범위 중에서 결정된다. 상기 기준 프리셋 파장범위는 복수의 기준 프리셋 파장범위 일 수 있다. 상기 기준 프리셋 파장범위는 방출광의 파장범위를 포함하지 않는 프리셋 파장범위인 것을 특징으로 한다. 측정광 프로파일 중 방출광의 파장범위를 포함하지 않는 프리셋 파장범위에서는 광원유닛에서 샘플에 도달하는 광이 측정되며, 샘플에서 발생하는 방출광은 측정되지 않는다. 따라서, 기준 프리셋 파장범위에서 측정되는 광량은 모두 광원유닛에서 발생하는 광이다.
따라서, 상기 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 광량 사이의 관계성은 측정광 내에 포함된 광원유닛에서 발생한 광(여기광)과 레퍼런스광 사이의 관계성을 나타낸다. 그러므로, 상기 결정된 관계성을 이용하여 측정광 내의 여기광의 기여도를 결정할 수 있다.
도 3을 참조하여 상기 기준 프리셋 파장범위를 결정하는 일 예를 설명한다. 도 3에 의하면, 일 예로 18개의 프리셋 파장범위를 설정하였다. 광원의 파장범위는 사용자가 사용할 광학표지에 따라 결정될 수 있다. 도 3에서는 광원은 제1프리셋 파장범위 내지 제7프리셋 파장범위의 광을 발생시키는 광원을 사용하였다. 또한 방출광의 파장범위는 사용자가 사용할 광학표지에 따라 결정될 수 있다. 도 3의 일 실시예에서 사용한 광학표지는 제4프리셋 파장범위 내지 제11프리셋 파장범위의 광을 방출한다. 상기 정보를 기초로 기준 프리셋 파장범위가 결정될 수 있다. 도 3의 일 실시예에서는 제1프리셋 파장범위 내지 제3프리셋 파장범위 중 1 이상의 프리셋 파장범위를 기준 프리셋 파장범위로 결정될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 관계성은 수학적 관계성일 수 있다. 상기 관계성은 다양한 방법으로 나타낼 수 있다. 예를 들어 상기 관계성은 수학적으로 정의될 수 있다. 상기 관계성은 예를 들어, 특정 파장범위에서의 레퍼런스광과 측정광의 강도(intensity)의 비율일 수 있다. 상기 관계성은 예를 들어, 특정 파장범위에서의 레퍼런스광과 측정광의 강도의 차이(difference)일 수 있다. 상기 특정 파장범위는 기준 프리셋 파장범위일 수 있다. 상기 관계성은 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 단일 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 단일 광량으로부터 결정될 수 있으며 또는 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 복수의 광량을 수득하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 관계성은 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 복수의 광량의 평균값, 중간값, 최소값 또는 최대값 및 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 복수의 광량의 평균값, 중간값, 최소값 또는 최대값으로부터 결정될 수 있다. 복수의 값들이 관계성 결정에 이용되면, 하나의 비정상 값이 검출에 미치는 영향을 최소화 할 수 있다.
상기 레퍼런스광과 상기 측정광 내에 포함된 여기광과의 상기 관계성은 비교되는 프리셋 파장영역에 상관없이 일정한 관계성일 수 있다. 또는 상기 관계성은 프리셋 파장영역에 따라 규칙적으로 변화할 수 있다. 따라서, 상기 관계성은 상기 프리셋 파장영역에 대한 함수로 표현될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 관계성은 관계성 함수일 수 있다. 상기 관계성 함수는 상기 관계성이 프리셋 파장영역에 대한 함수로 표현되는 것을 말한다.
(d) 상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도(contribution extend)를 제공하는 단계;
상기 (d) 단계에서는 상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도(contribution extend)를 제공한다.
상기 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도란 측정광에 포함된 여기광의 정도를 의미한다. 측정광 프로파일은 복수의 프리셋 파장범위별 광량 정보를 포함한다. 구체적으로, 상기 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도란 측정광 프로파일의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보에 포함되어 있는 여기광의 해당 프리셋 파장범위의 광량을 말한다.
측정광 프로파일은 샘플에서 발생한 방출광뿐만 아니라 광원유닛에서 발생한 여기광도 함께 감지되어 측정된 것이다. 따라서, 방출광에 대한 프로파일을 수득하기 위하여 우선 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도를 산출한다.
본 발명은 상기 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도를 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 레퍼런스광 프로파일과 상기 여기광 프로파일의 기여도는 동일한 광원유닛의 광을 프리셋 파장범위별로 측정하여 수득한다. 그러나, 레퍼런스광 프로파일과 여기광 프로파일은 동일한 프리셋 파장범위에서의 광량이 서로 동일하지는 아니하다. 상기 두 프로파일은 서로 상이한 광경로를 통하여 수득한 것이기 때문이다. 하지만, 상기 레퍼런스광 프로파일과 상기 여기광 프로파일의 기여도는 동일한 광원유닛의 광을 프리셋 파장범위별로 측정하여 수득한 것이므로 레퍼런스광 프로파일의 각 프리셋 파장범위별 광량의 패턴과 여기광 프로파일의 동일한 프리셋 파장범위별 광량의 패턴은 동일하다.
따라서, 상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성을 이용하여 측정광 프로파일에 포함되어 있는 여기광 프로파일을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도를 제공하는 것은 각 프리셋 파장범위들을 상기 결정된 수학적 관계성에 대입하여 산출된 함수값을 레퍼런스광 프로파일의 해당 프리셋 파장범위의 광량정보에 적용하여 측정광 프로파일의 해당 프리셋 파장범위에서의 여기광의 기여도를 제공하는 방법으로 제공될 수 있다.
상기 수학적 관계성에 따라 상기 산출된 함수값은 프리셋 파장범위에 상관없이 동일한 값일 수도 있으며, 프리셋 파장범위에 따라 변화하는 값일 수 있다. 상기 산출된 함수값이 상수인 경우, 상기 상수인 함수값을 레퍼런스광 프로파일의 각 프리셋 파장범위의 광량정보에 적용하여 측정광 프로파일의 해당 프리셋 파장범위에서의 여기광의 기여도를 산출할 수 있다.
상기 산출된 함수값이 프리셋 파장범위에 따라 변화하는 값인 경우, 각 프리셋 파장범위별로 함수값을 산출한 후, 레퍼런스광 프로파일의 각 프리셋 파장범위의 광량정보에 고유의 함수값을 적용하여 측정광 프로파일의 해당 프리셋 파장범위에서의 여기광의 기여도를 산출할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 레퍼런스광 프로파일의 각 프리셋 파장범위의 광량정보에 함수값을 적용하는 것은 각 프리셋 파장범위의 광량에 상기 함수값을 곱하거나, 나누는 것을 포함하는 비율적 계산일 수 있다.
(e) 상기 결정된 기여도 및 상기 측정광 프로파일로부터 방출광 프로파일을 수득하는 단계;
단계 (e)에서는 상기 제공된 여기광 프로파일의 기여도를 이용하여 방출광 프로파일을 제공한다. 상기 결정된 기여도는 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도를 의미한다.
구체적으로 상기 측정광 프로파일의 각 프리셋 파장범위의 광량에서 상기 제공된 여기광 프로파일의 각 프리셋 파장범위의 광량을 차감하여 방출광 프로파일을 제공한다. 상기 차감은 동일한 프리셋 파장범위에 대하여만 수행된다. 여기광 프로파일에만 광량값이 존재하는 프리셋 파장범위의 광량은 측정광 프로파일의 어떠한 프리셋 파장범위에서도 차감되지 아니하며, 측정광 프로파일에만 광량값이 존재하는 프리셋 파장범위의 광량에서는 여기광 프로파일의 기여도의 어떠한 프리셋 파장범위의 광량값도 차감되지 않는다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방출광 프로파일 수득 단계는 (e1) 상기 프리셋 파장범위 세트의 각 프리셋 파장범위에 대하여, 상기 측정광 프로파일의 광량으로부터 상기 결정된 기여도의 광량을 차감하는 단계; 및 (e2) 상기 (e1)의 결과로부터 상기 프리셋 파장범위의 각 프리셋 파장범위에 대한 여기광 프로파일의 광량을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (e1) 단계에서는 상기 측정광 프로파일의 각 프리셋 파장범위의 광량에서 측정광 프로파일 내의 여기광 프로파일의 기여도의 각 프리셋 파장범위의 광량을 차감한다.
상기 단계는 상기 차감 전 또는 후에 각 프리셋 파장범위의 광량정보의 스케일을 보정하는 단계를 추가할 수 있다. 상기 광량정보의 스케일 보정 단계는 예를 들어, 각 프리셋 파장범위의 광량정보들이 서로 상이한 게인(gain)값이 적용되어 수득된 경우 이를 보정하는 단계를 추가할 수 있다.
상기 (e2) 단계에서는 상기 (e1)의 결과로부터 방출광 프로파일의 각 프리셋 파장범위의 광량을 결정한다.
상기 (e1) 단계에서 수득한 차감된 광량정보를 포함하는 각 프리셋 파장범위들을 포함하는 프리셋 파장범위 세트를 구성하여 방출광 프로파일의 각 프리셋 파장범위의 광량을 결정할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방출광 프로파일은 상기 차감된 광량정보를 포함하는 각 프리셋 파장범위들 및 상기 여기광 프로파일의 기여도에는 존재하지 않고 측정광 프로파일에만 존재하는 프리셋 파장범위들 중 적어도 일부 프리셋 파장범위들의 광량 정보를 포함할 수 있다.
상기 단계 (e)에서 제공된 방출광 프로파일은 측정광 프로파일로부터 여기광 프로파일의 기여도가 제거된 프로파일이다. 상기 단계에 따라 수득한 방출광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 여기광에 의한 신호가 제거되고, 샘플수용 유닛에 위치한 샘플 내 광학표지에서 발생한 방출광에 의한 신호에 대한 광량정보만 남아 있는 프로파일이다. 이를 이용하여 샘플내 타겟 분석물질을 검출 한다.
(f) 상기 방출광 프로파일로부터 샘플 내 타겟 분석물질을 검출하는 단계.
상기 타겟 분석물질의 검출은 타겟 분석물질에 대하여 수득한 측정광 프로파일로부터 본 발명의 방법에 따라 제공된 방출광 프로파일을 이용하여 샘플 내 타겟 분석물질을 정성적 또는 정량적으로 검출 또는 분석하는 것이다. 정성적 또는 정량적 검출의 예는 타겟 분석물질의 존부, 함량, 또는 생물학적, 화학적 반응에 의한 함량 또는 상태의 변화 등을 검출 또는 분석하는 것이다.
타겟 분석물질의 분석 또는 검출 및 정성적/정량적 분석 또는 검출은 타겟 분석물질의 존부, 함량, 또는 생물학적, 화학적 반응에 의한 함량 또는 상태의 변화 등에 관한 정보를 수득하는 것을 의미하며, 상호 구별 없이 사용될 수 있다.
상기 검출은 상기 방출광 프로파일 자체를 이용하여 수행될 수 있다. 또는 상기 검출은 상기 방출광 프로파일을 가공하거나 변형하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 샘플에 대하여 일정한 규칙에 따라 2회 이상 서로 상이한 시간에 본 발명의 (a) 내지 (e) 단계를 반복할 수 있다. 이러한 반복 단계별로 수득한 복수의 방출광 프로파일들을 조합하여 샘플 내 타겟 분석물질을 검출할 수 있다.
상기 검출은 예를 들어, 상기 방출광 프로파일의 수준이 미리 결정된 임계값 이상인 경우 샘플 내 상기 방출광 프로파일에 대응하는 타겟 분석물질이 존재하는 것으로 결정하는 방법으로 수행될 수 있다. 또는 상기 검출은 반응이 반복될 때 마다 증가하는 방출광 프로파일의 수준의 변화량을 산출하여 이를 기준으로 타겟 분석물질의 존재 여부를 결정하는 방법으로 수행될 수 있다. 또는 (i) 상기 검출은 농도를 알고 있는 다양한 농도의 타겟 분석물질을 포함하는 기준 샘플을 이용하여 방출광 프로파일의 수준에 대한 표준곡선을 수득하고, (ii) 샘플을 이용하여 본 발명의 방법에 따라 제공된 방출광 프로파일의 수준을 상기 표준곡선과 비교하여 (iii) 각 샘플에 포함된 타겟 분석물질의 초기 양을 계산하는 방법으로 수행될 수 있다.
II. 분광 분석을 이용한 샘플 내 타겟 분석물질 검출 장치
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 광원유닛, 1 이상의 분광검출 유닛(optical spectrometer unit), 샘플수용유닛, 제1광경로 유닛 및 제2광경로 유닛을 포함하는 분광분석을 이용한 샘플 내 타겟 분석물질 검출 장치를 제공한다. 상기 샘플 내 타겟 분석물질 검출 장치는 샘플로부터 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 타겟 핵산 검출 장치일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 타겟 분석물질 검출 장치의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 검출 장치(10)는 광원유닛(100)을 포함한다. 상기 광원유닛(100)은 샘플 내 광학표지를 여기시키기 위한 광을 조사한다.
광원유닛(100)은 검출에 필요한 광에너지를 제공한다. 상기 광원유닛(100)은 광원을 포함한다.
일 예에서, 광원은 유기LED, 무기LED 및 양자점 LED를 포함하는 LED(Light Emitting Diode), tunable 레이저, He-Ne 레이저, Ar 레이저를 포함하는 레이저 유닛일 수 있다. 상기 광원은 예시적으로, 모노크로마틱 여기광 또는 폴리크로마틱 여기광을 발생시키는 광원을 이용할 수 있다. 모노크로마틱 여기와 관련하여, 모노크로마틱 LED(light emitting diode)(예컨대, 470 nm 청색 LED) 또는 모노크로마틱 레이저를 이용할 수 있다. 폴리크로마틱 여기와 관련하여, 백색 LED, 할로겐 램프, 제논 램프, 텅스텐-할로겐 램프 또는 석영 텅스텐-할로겐 램프를 이용할 수 있다. 폴리크로마틱 여기광을 발생시키는 광원을 이용하는 경우, 적합한 필터를 이용하여 목적하는 여기파장의 광이 제공되도록 할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 광원은 LED일 수 있다.
광원유닛(100)에 포함되는 광원은 복수의 광원일 수 있다. 상기 복수의 광원은 서로 상이한 파장범위의 광을 발생시키도록 구성될 수 있으며, 이러한 경우 광원에 선택적으로 전원을 인가하여 광원유닛(200)이 목적하는 여기파장의 광이 제공할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 광원유닛(200)은 서로 상이한 파장범위의 광을 제공하는 복수의 광원을 포함할 수 있다.
본 발명의 검출 장치(10)는 1 이상의 분광검출유닛(300)을 포함한다. 상기 분광검출유닛(300)은 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위 별 광량을 측정할 수 있도록 구성된다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 분광검출유닛(300)은 분광분석기를 포함할 수 있다. 상기 분광분석기는 입사광에 대하여 미리 정해진 프리셋 파장범위별로 광량신호를 송출한다. 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 분광검출유닛(300)은 1 이상의 검출기를 포함할 수 있다. 상기 1이상의 검출기는 CCD(Charge Coupled device), CMOSFET(Complementary Metal Oxide Semiconductor field effect transistor) 또는 photodiode 등일 수 있다. 상기 1 이상의 검출기는 서로 상이한 프리셋 파장범위의 광을 검출하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 분광검출유닛(300)은 복수의 분광검출유닛(300)일 수 있다. 도 1과 같이, 제1분광검출유닛(300A)은 레퍼런스광 프로파일을 수득하기 위하여 제1광경로와 연결되며, 제2분광검출유닛(300B)은 측정광 프로파일을 수득하기 위하여 제2광경로와 연결되도록 형성될 수 있다. 일 예로, 검출 장치(10)가 2개의 샘플수용 유닛(200)을 포함하는 경우, 상기 검출 장치(10)는 3개의 분광검출유닛(300)을 포함할 수 있다.
본 발명의 검출 장치(10)는 샘플수용유닛(200)을 포함한다.
샘플수용유닛(200)은 샘플을 수용한다. 상기 샘플은 샘플 자체가 샘플수용유닛(200)에 직접 수용될 수 있으며, 또는 샘플이 담긴 카트리지, 큐벳, 튜브와 같은 반응용기가 샘플수용유닛(200)에 수용될 수 있다. 상기 샘플수용유닛(200)은 샘플자리를 포함한다. 상기 샘플자리는 샘플 또는 반응용기가 샘플수용유닛(200)에 수용될 때, 샘플이 위치하는 공간이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 샘플수용유닛(200)은 샘플 또는 반응용기가 수용되면, 샘플수용유닛(200)으로부터 반응용기에 열이 전달되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 샘플수용유닛(200)은 알루미늄, 금, 은, 니켈 또는 구리 등 전도성 금속을 포함할 수 있다. 또는 샘플수용유닛(200)이 아닌 별도의 구성이 샘플 또는 반응용기에 직접 에너지를 공급하여 샘플의 온도를 조절할 수 있다. 이러한 경우 상기 샘플수용유닛(200)은 샘플 또는 반응용기를 수용하지만, 샘플 또는 반응용기에 열을 전달하지 않도록 구성될 수 있다.
샘플수용유닛(200)의 일 예는 열 블록이다. 열 블록은 복수의 홀들을 포함하고, 홀들에 반응 용기들이 위치할 수 있다.
샘플수용유닛(200)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.
샘플수용유닛(200)의 또 다른 일 예는 하나 이상의 칩(chip) 또는 카트리지(cartridge)를 수용할 수 있는 수용부이다. 카트리지의 예는 유체 채널(flow channel)을 포함하는 유체 카트리지이다.
본 발명의 검출 장치(10)는 제1광경로 유닛 및 제2광경로 유닛을 포함한다.
제1광경로 유닛(410, 420)은 상기 광원유닛(100) 및 상기 분광검출유닛(300)을 광학적으로 연결하는 제1광경로를 형성한다. 상기 제1광경로를 통하여 레퍼런스광 프로파일이 수득된다.
제2광경로 유닛(410, 430, 440)은 상기 광원유닛(100), 상기 샘플수용 유닛(200)에 수용되는 샘플 및 상기 분광검출유닛(300)을 순차적으로 광학적으로 연결하는 제2광경로를 형성한다. 상기 제2광경로를 통하여 측정광 프로파일이 수득된다.
상기 제1광경로 및 제2광경로는 전통적인 방식으로 렌즈 및 빔스플리터를 통하여 형성될 수 있다. 이 경우 상기 광경로 유닛은 렌즈 및 빔스플리터를 포함하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 광경로 유닛은 광케이블(optic cable), 광섬유(optic fiber)와 같은 광전달자(optic transmitter)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1광경로 유닛 및 제2광경로 유닛은 일부 구성을 공유할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 검출 장치(10)는 제1광전달자(410) 및 제2광전달자(420)을 포함하는 제1광경로 유닛을 포함하며, 제1광전달자(410), 제3광전달자(430) 및 제4광전달자(440)을 포함하는 제2광경로 유닛을 포함한다. 상기 도 1에 도시된 일 구현예에 따른 검출 장치(10)의 제1광경로 유닛 및 제2광경로 유닛은 제1광전달자(410)을 공유한다.
상기 공유를 위하여 본 발명의 검출 장치(10)는 어댑터(450)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 검출 장치(10)는 어댑터(450)를 포함할 수 있다. 상기 어댑터(450)는 2 이상의 광섬유와 같은 광전달자의 말단을 접촉시켜 광이 상기 2 이상의 광전달자들 사이를 이동할 수 있도록 한다. 본 발명의 일 구현예에 따른 어댑터(450)는 제1광전달자(410)는 제1광전달자(410)의 일말단을 제2광전달자(420) 및 제3광전달자(430)의 일말단과 접촉시켜 제1광전달자(410)의 광이 제2광전달자(420) 및 제3광전달자(430)에 배분되도록 구성된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 제1광전달자(410)는 일 말단이 광원유닛(100)에 광학적으로 연결되며, 다른 일 말단이 제2광전달자(420) 및 제3광전달자(430)에 동시에 광학적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 상기 광전달자 사이의 광학적 연결은 상기 설명한 어댑터(450)를 이용하여 달성될 수 있다.
또한 제1광전달자(410)와 연결되지 아니한 제2광전달자(420)의 다른 일 말단은 분광검출유닛(300A)과 광학적으로 연결될 수 있다. 이로서 제1광경로가 형성되며, 분광검출유닛(300A)은 광원유닛(100)의 광을 프리셋 파장영역별로 측정하여 레퍼런스광 프로파일을 제공한다.
제1광전달자(410)와 연결되지 아니한 제3광전달자(430)의 다른 일 말단은 샘플수용 유닛(200)과 광학적으로 연결될 수 있다. 제4광전달자(440)의 일 말단은 상기 제3광전달자(430)이 광학적으로 연결되고, 다른 일 말단은 분광검출유닛(300B)에 광학적으로 연결될 수 있다. 이로서 상기 광원유닛, 상기 샘플수용 유닛에 수용되는 샘플 및 상기 분광검출유닛을 순차적으로 광학적으로 연결하는 제2광경로가 형성되며, 분광검출유닛(300B)은 상기 샘플수용 유닛(200)에 수용되는 샘플에서의 광을 측정하여 측정광 프로파일을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 두 광경로를 통하여 전달된 레퍼런스광과 측정광은 동일한 분광검출유닛(300)에 의하여 측정될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 분광검출유닛은 복수의 분광검출유닛이며, 상기 제1광경로와 제2광경로는 서로 상이한 분광검출유닛(300A, 300B)과 연결될 수 있다. 도 1의 일 구현예는 제1광경로와 제2광경로가 서로 상이한 분광검출유닛(300A, 300B)과 연결된 것을 나타낸 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 분석 장치(10)는 상기 제1광경로 및 제2광경로가 동일한 광원유닛(100)에서 동시에 광을 공급받을 수 있도록 구성될 수 있다. 이로서 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일은 동일 광원유닛을 이용하여 동시에 수득될 수 있다. 동일 광원유닛을 이용하여 동시에 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하는 경우 더욱 정확한 측정이 가능하다. 상기 제1광경로 및 제2광경로가 동일한 광원유닛(100)에서 동시에 광을 공급받기 위하여 제1광경로 및 제2광경로는 광원유닛(100)과 광학적으로 연결되는 제1광전달자(410)를 공유할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 분석장치(10)는 상기 1 이상의 분광검출유닛에 의해 감지되는 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 신호를 수집 및 분석하는 분석 유닛(analysis unit)(500)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 분석 유닛(500)은 분광검출유닛(300A, 300B)에서 수득한 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수집하고 본 발명의 방법에 따라 분석하여 샘플에서 발생한 방출광 프로파일을 제공하고, 샘플 내 타겟 분석물질을 검출한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 분석 유닛(500)은 다음의 단계를 포함하는 샘플 내 타겟 분석물질 검출 방법을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다:
(a) 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하는 단계; 상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋(preset) 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위 별 광량정보들을 포함하며; 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보들을 포함하며; (b) 상기 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 광량으로부터 수학적 관계성을 결정하는 단계; 상기 기준 프리셋 파장범위는 방출광의 파장범위를 포함하지 않는 파장범위이며; (c) 상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도(contribution) 를 결정하는 단계; (d) 상기 결정된 기여도 및 상기 측정광 프로파일로부터 방출광 프로파일을 수득하는 단계; 및 (e) 상기 방출광 프로파일로부터 샘플 내 타겟 분석물질을 검출하는 단계.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 분석장치(10)는 분광검출유닛(300)과 샘플수용 유닛(200) 사이의 광경로에 필터가 배치되지 않을 수 있다. 상기 필터는 상기 샘플수용 유닛(200)에서 분광검출유닛(300)으로 전달되는 광 중에서 특정 파장범위의 광이 전달되지 못하게 하는 필터일 수 있다. 본 발명의 분석장치(10)는 측정광으로부터 본 발명의 방법을 이용하여 방출광 프로파일을 효과적으로 제공할 수 있으므로, 광학적으로 방출광을 분리하기 위한 필터를 사용하지 않아도 타겟 분석물질의 검출이 가능하다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 분석장치(10)는 컨트롤러(600)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러(600)는 광원유닛(100) 및 분광검출유닛(300)에 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 상기 컨트롤러(600)는 상기 광원유닛(100) 및 분광검출유닛(300)의 동작을 각각 독립적으로 조절한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 컨트롤러(600)는 제2광경로를 통하여 측정광 프로파일을 측정할 때, 제1광경로를 통하여 레퍼런스광 프로파일을 측정하도록 장치의 구동을 제어할 수 있도록 구성될 수 있다.
III. 기록 매체, 장치 및 컴퓨터 프로그램
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 샘플 내 타겟 분석물질 분석방법을 실행하기 위한 프로세서를 구현하는 지시를 포함하는 컴퓨터 해독 가능한 기록매체를 제공하며, 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
(a) 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수신하는 단계;
상기 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일은 타겟 분석물질 검출 장치의 광원유닛에서 광을 발생시켜 샘플에 광을 조사하는 단계를 통하여 수득되며; 상기 타겟 분석물질 검출 장치는 광원유닛, 분광검출유닛(optical spectrometer unit) 및 샘플 수용 유닛을 포함하며;
상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋(preset) 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위 별 광량정보들을 포함하며; 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보들을 포함하며;
(b) 상기 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 광량으로부터 수학적 관계성을 결정하는 단계; 상기 기준 프리셋 파장범위는 방출광의 파장범위를 포함하지 않는 파장범위이며;
(c) 상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도(contribution extend)를 결정하는 단계;
(d) (i) 상기 결정된 기여도 및 (ii) 상기 측정광 프로파일로부터 방출광 프로파일을 수득하는 단계; 및
(e) 상기 방출광 프로파일로부터 샘플 내 타겟 분석물질을 검출하는 단계.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 샘플 내 타겟 분석물질 분석방법을 실행하기 위한 프로세서를 구현하는, 컴퓨터 해독가능한 기록매체에 저장되는 컴퓨터 프로그램을 제공하며, 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
(a) 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수신하는 단계;
상기 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일은 타겟 분석물질 검출 장치의 광원유닛에서 광을 발생시켜 샘플에 광을 조사하는 단계를 통하여 수득되며; 상기 타겟 분석물질 검출 장치는 광원유닛, 분광검출유닛(optical spectrometer unit) 및 샘플 수용 유닛을 포함하며;
상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋(preset) 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위 별 광량정보들을 포함하며; 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보들을 포함하며;
(b) 상기 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 광량으로부터 수학적 관계성을 결정하는 단계; 상기 기준 프리셋 파장범위는 방출광의 파장범위를 포함하지 않는 파장범위이며;
(c) 상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도(contribution extend)를 제공하는 단계;
(d) (i) 상기 결정된 기여도 및 (ii) 상기 측정광 프로파일로부터 방출광 프로파일을 수득하는 단계; 및
(e) 상기 방출광 프로파일로부터 샘플 내 타겟 분석물질을 검출하는 단계.
프로그램 지시들은 프로세서에 의하여 실행될 때, 프로세서가 상술한 본 발명의 방법을 실행하도록 한다. 상기 샘플 내 타겟 분석물질의 분석 방법에 대한 프로그램 지시들은 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수신하는 지시, 상기 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 광량으로부터 수학적 관계성을 결정하는 지시, 상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도(contribution)를 제공하는 지시, 및 (i) 상기 결정된 기여도 및 (ii) 상기 측정광 프로파일로부터 방출광 프로파일을 제공하는 지시를 포함할 수 있다.
상기 기술한 본 발명의 방법은 독립 실행형 컴퓨터, 네트워크 부착 컴퓨터 또는 실시간 PCR 장치와 같은 데이터 수집 장치에 있는 프로세서와 같은 프로세서에 내장될 수 있다.
컴퓨터 해독가능한 기록매체는 당업계에 공지된 다양한 저장 매체, 예를 들어, 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.
데이터 세트는 다양한 방식으로 수집될 수 있다. 예를 들어, 데이터 세트는 PCR 데이터 수집 장치에 있는 프로세서에 의해 수집될 수 있다. 데이터 세트는 실시간으로 프로세서에 제공될 수 있고 또는 메모리 유닛 또는 버퍼에 저장되고 실험 완료 후 프로세서에 제공될 수 있다. 유사하게는, 데이터 세트는, 상기 수집 장치와의 네트워크 연결(예컨대, LAN, VPN, 인터넷 및 인트라넷) 또는 직접 연결(예컨대, USB 또는 다른 직접 유선 연결 또는 무선 연결)에 의해 데스크탑 컴퓨터 시스템과 같은 별도의 시스템에 제공될 수 있고, 또는 CD, DVD, 플로피 디스크 및 포터블 HDD와 같은 포터블 매체 상에 제공될 수 있다. 유사하게, 데이터 세트는, 노트북 또는 데스크탑 컴퓨터 시스템과 같은 클라이언트에 네트워크 연결(예컨대, LAN, VPN, 인터넷, 인트라넷 및 무선 통신 네트워크)을 통하여 서버 시스템에 제공될 수 있다.
본 발명을 실행하는 프로세서에 구현된 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 및 XML과 같은 다양한 코딩 언어로 실행될 수 있다. 또한, 다양한 언어 및 프로토콜은 본 발명에 따른 데이터와 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, 샘플 내 타겟 분석물질 분석 장치(device)를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 장치는 광원유닛, 분광검출유닛(optical spectrometer unit) 및 샘플이 위치할 수 있도록 형성된 샘플 수용 유닛을 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 컴퓨터 프로세서는 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수신하며, 상기 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 광량으로부터 수학적 관계성을 결정하고, 상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도(contribution)를 결정하고, 상기 여기광 프로파일의 기여도 및 상기 측정광 프로파일로부터 방출광 프로파일을 제공하여 샘플 내 타겟 분석물질을 검출할 수 있다. 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 일 구현에에 따르면, 상기 프로세서는 타겟 분석물질(예컨대, 타겟 핵산분자)의 검출에 이용되는 종래의 장치(예컨대, 실시간 PCR 장치)에 소프트웨어를 인스톨 하여 구현시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하고, 이들의 기준 프리셋 파장범위의 광량들로부터 관계성 함수를 결정하고, 이를 이용하여 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도(contribution)을 산출하여 상기 측정광 프로파일로부터 방출광 프로파일을 수득하여 샘플 내 타겟 분석물질이 검출된다.
실시예
본 실시예에서는 광학표지를 이용하여 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하고, 이로부터 본 발명의 방법에 따라 측정광 프로파일에 포함된 방출광 프로파일이 도출되는지 확인하였다.
레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일 수득
실시예에 사용된 타겟 분석물질은 FAM분자가 결합된 프로브를 사용하였다. 측정에 사용된 검출 장치의 검출모듈은 도 1에 도시된 바와 같이 구성하였다. 광원유닛은 LED를 사용하였으며, 약 400nm - 590nm의 파장범위의 광을 조사한다. 분광검출유닛은 3개 채널을 통하여 감지되는 광을 총 18개의 프리셋 파장범위로 나누어 광량을 측정할 수 있다. 측정되는 프리셋 파장범위는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같다. 2개의 동일한 분광검출유닛을 사용하여 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 각각 별개의 분광검출유닛에서 수득하였다.
샘플수용 유닛에 샘플을 위치시키고, 광원에 전원을 인가하여 광을 발생시켰다. 샘플수용 유닛을 거치지 않은 분광검출유닛A 및 샘플수용 유닛을 거쳐서 광이 측정되는 분광검출유닛B에서 각각 프리셋 파장범위별로 광량을 측정하였다.
도 4A는 분광검출유닛A에서 수득한 레퍼런스광 프로파일의 프리셋 파장범위별 광량을 표시한 그래프이다. 도 4B는 분광검출유닛B에서 수득한 측정광 프로파일의 프리셋 파장범위별 광량을 표시한 그래프이다. 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 레퍼런스광(광원)은 제1프리셋 파장범위에서 제7프리셋 파장범위까지 총 7개 프리셋 파장범위에서 광량이 측정되었으며, 측정광은 제1프리셋 파장범위에서 제11프리셋 파장범위까지 총 11개 프리셋 파장범위에서 광량이 측정되었다.
수학적 관계성 결정
상업적으로 사용되는 광학표지의 방출광 파장범위는 알려져 있다. FAM의 방출광 파장범위는 약 460nm에서 700nm이다. 따라서, 기준 프리셋 파장범위는 방출광의 파장범위를 포함하지 않는 프리셋 파장범위인 제2프리셋 파장범위 및 제3프리셋 파장범위로 결정하였다.
다음으로 상기 수득한 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일의 제2프리셋 파장범위 및 제3프리셋 파장범위의 광량을 비교하여 관계성을 산출하였다. 도 4A 및 도 4B에서 제2프리셋 파장범위 및 제3프리셋 파장범위의 광량을 오픈써클로 표시하였다.
산출 결과, 레퍼런스광과 측정광의 제2프리셋 파장범위의 광량은 3:1 비율의 관계성이 있으며, 제3프리셋 파장범위의 광량도 3:1 비율의 관계성이 있음을 확인하였다. 따라서, 본 샘플 및 광학표지에 대한 수학적 관계성은 기준 프리셋 파장범위로 지정되는 프리셋 파장범위에 선택에 영향을 받지 않는 것을 확인하였다. 따라서, 수학적 관계성은 프리셋 파장범위에 대한 계수가 0이며, [측정광 내의 여기광의 광량 = 레퍼런스광 프로파일의 광량 X 3]으로 결정되었다.
여기광 프로파일의 기여도 제공
상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도를 결정하였다. 상기 여기광 프로파일의 기여도는 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량정보를 포함하는 형식으로 제공된다.
레퍼런스광 프로파일의 각 프리셋 파장범위의 광량을 상기 결정된 수학적 관계성에 적용하여 각 프리셋 파장범위별로 변환된 광량을 수득하여 여기광 프로파일의 기여도를 수득하였다.
그 결과, 도 4B에 도시된 측정광 프로파일 내에 포함된 여기광 프로파일의 기여도는 도 4C와 같이 산출되었다.
방출광 프로파일 제공
상기 제공된 여기광 프로파일의 기여도를 이용하여 상기 측정광 프로파일로부터 방출광 프로파일을 산출하였다.
상기 산출은 도 4B에 도시된 방출광 프로파일로부터 도 4C에 도시된 여기광 프로파일의 기여도를 차감하는 방식으로 진행하였다.
그 결과, 도 4D에 도시된 바와 같이 방출광 프로파일을 산출하였다.
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.
[관련 출원에 대한 상호 참조]
본 특허출원은 2020년 12월 30일자로 대한민국 특허청에 출원된 대한민국 특허 출원번호 제10-2020-0188382호에 대하여 우선권을 주장하며, 상기 특허출원의 개시사항은 본 명세서에 참조로서 삽입된다.
Claims (14)
- 다음의 단계를 포함하는 샘플 내 타겟 분석물질 검출 방법;
(a) 타겟 분석물질 검출 장치의 광원유닛에서 광을 발생시켜 샘플에 광을 조사하는 단계; 상기 타겟 분석물질 검출 장치는 광원유닛, 분광검출유닛(optical spectrometer unit) 및 샘플 수용 유닛을 포함하며;
(b) 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하는 단계; 상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋(preset) 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량정보들을 포함하며; 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보들을 포함하며;
(c) 상기 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 광량으로부터 수학적 관계성을 결정하는 단계; 상기 기준 프리셋 파장범위는 방출광의 파장범위를 포함하지 않는 파장범위이며;
(d) 상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도(contribution extend)를 결정하는 단계;
(e) (i) 상기 결정된 기여도 및 (ii) 상기 측정광 프로파일로부터 방출광 프로파일을 수득하는 단계; 및
(f) 상기 방출광 프로파일로부터 샘플 내 타겟 분석물질을 검출하는 단계.
- 제1항에 있어서, 상기 (e) 방출광 프로파일 수득 단계는
(e1) 상기 프리셋 파장범위 세트의 각 프리셋 파장범위에 대하여, 상기 측정광 프로파일의 광량으로부터 상기 결정된 기여도 광량을 차감하는 단계; 및
(e2) 상기 (e1)의 결과로부터 상기 프리셋 파장범위의 각 프리셋 파장범위에 대한 여기광 프로파일의 광량을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일은 동일 광원유닛을 이용하여 수득되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일은 동일 광원유닛을 이용하여 동시에 수득되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일은 상이한 분광검출유닛을 이용하여 수득되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 레퍼런스 프로파일 및 측정광 프로파일을 수득하는 것은 상이한 측정 조건 하에서 복수의 레퍼런스 프로파일 및 복수의 측정광 프로파일을 수득하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 다음을 포함하는 분광 분석을 이용한 샘플 내 타겟 분석물질 검출 장치:
광원유닛;
1 이상의 분광검출유닛(optical spectrometer unit); 상기 분광검출유닛은 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위 별 광량을 측정할 수 있으며;
샘플을 수용하도록 구성된 샘플 수용 유닛;
상기 광원유닛 및 상기 분광검출유닛(optical spectrometer unit)을 광학적으로 연결하는 제1광경로를 정의하는 제1광경로 유닛; 상기 제1광경로를 통하여 레퍼런스광 프로파일이 수득되며; 및
상기 광원유닛, 상기 샘플 수용 유닛에 수용되는 샘플 및 상기 분광검출유닛(optical spectrometer unit)을 순차적으로 광학적으로 연결하는 제2광경로를 정의하는 제2광경로 유닛; 상기 제2광경로를 통하여 측정광 프로파일이 수득되며;
상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋 파장범위들 세트(a set of preset wavelengths)의 각 프리셋 파장범위 별 광량정보들을 포함하며; 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보들을 포함한다.
- 제7항에 있어서, 상기 장치는 상기 1 이상의 분광검출유닛(optical spectrometer unit)에 의해 감지되는 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량정보를 수집 및 분석하는 분석 유닛(analysis unit)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 1 이상의 분광검출유닛(optical spectrometer unit)은 복수의 분광검출유닛이며, 상기 제1광경로와 제2광경로는 서로 상이한 분광검출유닛(optical spectrometer unit)과 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 장치는
컨트롤러를 추가로 포함하며, 상기 컨트롤러는 제2광경로를 통하여 측정광 프로파일을 수득할 때, 제1광경로를 통하여 레퍼런스광 프로파일을 수득하도록 장치의 구동을 제어할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 장치는 상기 제1광경로 및 제2광경로가 동일한 광원유닛에서 동시에 광을 공급받을 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 샘플 내 타겟 분석물질 분석방법을 실행하기 위한 프로세서를 구현하는 지시를 포함하는 컴퓨터 해독가능한 기록매체로서, 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
(a) 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수신하는 단계;
상기 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일은 타겟 분석물질 검출 장치의 광원유닛에서 광을 발생시켜 샘플에 광을 조사하는 단계를 통하여 수득되며; 상기 타겟 분석물질 검출 장치는 광원유닛, 분광검출유닛(optical spectrometer unit) 및 샘플 수용 유닛을 포함하며;
상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋(preset) 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량정보들을 포함하며; 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보들을 포함하며;
(b) 상기 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 광량으로부터 수학적 관계성을 결정하는 단계; 상기 기준 프리셋 파장범위는 방출광의 파장범위를 포함하지 않는 파장범위이며;
(c) 상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도(contribution extend)를 결정하는 단계;
(d) (i) 상기 결정된 기여도 및 (ii) 상기 측정광 프로파일로부터 방출광 프로파일을 수득하는 단계; 및
(e) 상기 방출광 프로파일로부터 샘플 내 타겟 분석물질을 검출하는 단계.
- (a) 컴퓨터 프로세서, 및 (b) 상기 컴퓨터 프로세서에 커플링된 상기 제12항의 컴퓨터 해독가능한 기록매체를 포함하는, 샘플 내 타겟 분석물질 분석 장치.
- 샘플 내 타겟 분석물질 분석 방법을 실행하기 위한 프로세서를 구현하는, 컴퓨터 해독가능한 기록매체에 저장되는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
(a) 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일을 수신하는 단계;
상기 레퍼런스광 프로파일 및 측정광 프로파일은 타겟 분석물질 검출 장치의 광원유닛에서 광을 발생시켜 샘플에 광을 조사하는 단계를 통하여 수득되며; 상기 타겟 분석물질 검출 장치는 광원유닛, 분광검출유닛(optical spectrometer unit) 및 샘플 수용 유닛을 포함하며;
상기 레퍼런스광 프로파일은 광원유닛에서 발생한 광에 대한 프리셋(preset) 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량정보들을 포함하며; 상기 측정광 프로파일은 샘플에서 측정된 광에 대한 상기 프리셋 파장범위들 세트의 각 프리셋 파장범위별 광량 정보들을 포함하며;
(b) 상기 레퍼런스광 프로파일의 기준 프리셋 파장범위의 광량과 측정광 프로파일의 상기 기준 프리셋 파장범위의 광량으로부터 수학적 관계성을 결정하는 단계; 상기 기준 프리셋 파장범위는 방출광의 파장범위를 포함하지 않는 파장범위이며;
(c) 상기 레퍼런스광 프로파일 및 상기 결정된 수학적 관계성으로부터 측정광 프로파일에서의 여기광 프로파일의 기여도(contribution extend)를 제공하는 단계;
(d) (i) 상기 결정된 기여도 및 (ii) 상기 측정광 프로파일로부터 방출광 프로파일을 수득하는 단계; 및
(e) 상기 방출광 프로파일로부터 샘플 내 타겟 분석물질을 검출하는 단계.
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