KR20230132840A - 광학 신호 검출 장치 - Google Patents

광학 신호 검출 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230132840A
KR20230132840A KR1020237028279A KR20237028279A KR20230132840A KR 20230132840 A KR20230132840 A KR 20230132840A KR 1020237028279 A KR1020237028279 A KR 1020237028279A KR 20237028279 A KR20237028279 A KR 20237028279A KR 20230132840 A KR20230132840 A KR 20230132840A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
sample
optical signal
unit
contact surface
Prior art date
Application number
KR1020237028279A
Other languages
English (en)
Inventor
김진원
노진석
황순주
강동우
김상민
백승민
Original Assignee
주식회사 씨젠
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 씨젠 filed Critical 주식회사 씨젠
Publication of KR20230132840A publication Critical patent/KR20230132840A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/62—Detectors specially adapted therefor
    • G01N30/74—Optical detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N2021/6463—Optics
    • G01N2021/6467—Axial flow and illumination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N2021/6463—Optics
    • G01N2021/6471—Special filters, filter wheel
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6445—Measuring fluorescence polarisation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6452—Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/76—Chemiluminescence; Bioluminescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/063—Illuminating optical parts
    • G01N2201/0636—Reflectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/064—Stray light conditioning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/447—Systems using electrophoresis
    • G01N27/44704—Details; Accessories
    • G01N27/44717—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones
    • G01N27/44721—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones by optical means
    • G01N27/44726—Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones by optical means using specific dyes, markers or binding molecules
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/88—Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

본 명세서 개시는 샘플을 분석하기 위한 광학 신호 검출 장치에 관한 것으로서, 차단유닛에 반사된 여기광이 검출기에 도달하며 발생하는 노이즈를 저감함으로써 정확하게 광학 신호를 검출할 수 있게 된다.

Description

광학 신호 검출 장치
본 발명은 핵산 반응 검출을 위한 광학 신호 검출 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2021년 1월 26일에 대한민국 특허청에 출원된 대한민국 특허출원 제10-2021-0010673호의 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.
광원은 샘플들에 여기광을 방출하고, 여기광에 의해 여기된 상기 샘플들에 포함된 형광 물질은 형광을 방출한다. 그리고 검출기가 상기 형광 물질에서 방출된 방출광을 감지하도록 구성되어 증폭 반응을 분석한다. 이와 같은 형광 검출 방식의 장치에서는 샘플에 정확하게 여기광을 제공하고 검출기에 정확하게 방출광을 제공할 필요가 있다.
샘플에서 방출된 방출광은 빔스플리터에 의해 검출기로 안내된다. 광원에서 방출된 여기광은 빔스플리터를 투과하여 샘플에 제공되고, 샘플에서 방출된 방출광은 빔스플리터에 반사되어 검출기에 제공된다.
상기와 같은 구성에 있어서, 광원에서 방출된 여기광 중 빔스플리터에 반사된 광이 재반사되어 검출기에 도달하며 노이즈를 야기하는 경우가 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 여기광 및 방출광에게 광 경로를 제공하며 외부의 광을 차단하기 위한 차단 유닛을 구성하는 경우, 여기광 중 일부가 검출기에 도달함으로써 노이즈를 야기할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 1의 (a)와 같이 광원(11)에서 방출된 여기광이 빔스플리터(12)를 투과하여 샘플(10)에 도달하게 구성되는 경우, 여기광 중 일부가 빔스플리터(12)에 반사되고 차단 유닛(14)의 내측면에 재반사된 후 빔스플리터(12)를 통과하여 검출기(13)에 도달할 수 있다. 또는, 도 1의 (b)와 같이 광원(11)에서 방출된 여기광이 빔스플리터(12)에 반사되어 샘플(10)에 도달하게 구성되는 경우, 여기광 중 일부가 빔스플리터(12)를 투과하고 차단 유닛(14)의 내측면에 반사된 후 빔스플리터(12)에 재반사되어 검출기(13)에 도달할 수 있다. 따라서, 샘플에서 발생하는 광학 신호를 정확하게 검출하기 위해서는 상기와 같이 광원에서 검출기로 도달하는 여기광을 저감할 것이 요구된다.
전술한 배경에서, 본 발명자들은 광원에서 방출된 여기광이 검출기로 유입되며 발생하는 노이즈를 저감할 수 있는 새로운 광학 신호 검출 기술을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 여기광의 경로에 따라 배치되는 차단 유닛을 포함하는 차단 모듈을 형성하고 빔스플리터로부터 상기 차단 유닛에 도달하는 여기광이 상기 차단 유닛에 대해 반사되는 반사각을 조정함으로써 노이즈를 저감할 수 있는 광학 신호 검출 장치를 개발하였다.
따라서, 본 개시의 목적은 샘플 홀더에 수용된 샘플을 분석하기 위한 장치로서 빔스플리터로부터 차단 유닛에 도달하여 반사되는 여기광의 반사각을 조정하는 노이즈 저감 구조를 포함하는 광학 신호 검출 장치를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시는 샘플 홀더에 수용된 샘플을 분석하기 위한 광학 신호 검출 장치에 있어서, 상기 샘플 홀더에 여기광을 조사하도록 구성된 광원 유닛을 포함하는 광원 모듈, 상기 샘플 홀더에서 방출되는 방출광을 감지하도록 구성된 검출 유닛을 포함하는 검출 모듈, 및 빔스플리터를 포함하며 상기 빔스플리터에 의해 정의되는 상기 여기광의 경로를 수용하는 차단 유닛을 포함하는 차단 모듈을 포함하고, 상기 여기광의 경로는, 상기 빔스플리터에서 상기 샘플 홀더에 도달하는 제 1 광경로 및 상기 빔스플리터에서 상기 차단 유닛에 도달하는 제 2 광경로를 포함하며, 상기 차단 유닛은, 상기 검출 모듈로 향하는 여기광의 반사광의 양이 감소하도록, 상기 제 2 광경로를 따라 이동하며 상기 차단 유닛에 반사된 상기 여기광의 반사각을 조정하는 노이즈 저감 구조(noise-reducing structure)를 포함하는 광학 신호 검출 장치를 제공한다.
본 명세서의 개시에 의하면 차단 유닛에 반사된 여기광이 검출기에 도달하며 발생하는 노이즈를 저감함으로써 정확하게 광학 신호를 검출할 수 있게 된다.
또한, 본 명세서의 개시에 의하면 복수의 광원 유닛으로부터 복수의 샘플에 여기광을 조사하고 상기 복수의 샘플에서 방출되는 방출광을 검출하는 경우에 있어서 광 간의 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 상기 복수의 광원 유닛에서 방출되는 여기광이 반사되어 각각이 해당하는 복수의 검출기에 도달하며 발생하는 노이즈를 저감할 수 있다.
도 1은 종래의 광학 신호 검출 장치의 측면도이다.
도 2는 본 명세서 개시의 일 구현예에 따른 광학 신호 검출 장치의 측면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 명세서 개시의 일 구현예에 따른 광학 신호 검출 장치의 측면도이다.
도 6은 본 명세서 개시의 일 구현예에 따른 광학 신호 검출 장치의 측면도이다.
도 7은 본 명세서 개시의 일 구현예에 따른 광학 신호 검출 장치의 일부에 대한 사시도이다.
이하, 실시 예를 통하여 본 개시의 구성 및 효과를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 개시를 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 개시의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 본 개시의 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.
도 2는 본 명세서 개시의 일 실시 예에 따른 광학 신호 검출 장치(100)의 사시도이다. 본 명세서 개시에 따른 광학 신호 검출 장치(100)는 샘플 홀더(20)에 수용된 샘플을 분석하기 위해 샘플에서 발생하는 광학 신호를 검출한다.
샘플에서 발생하는 광학 신호는 예를 들어, 타겟 분석 물질의 특성(properties), 예컨대 활성, 양 또는 존재(또는 부존재), 구체적으로 존재(또는 부존재)에 의존적으로 발생하는 광학 신호일 수 있다. 광학 신호의 크기 또는 변화는 타겟 분석물질의 특성, 구체적으로 존재 또는 부존재를 정성적으로 또는 정량적으로 지시하는 지시자 역할을 한다. 타겟 분석물질은 예를 들어 타겟 핵산 서열 또는 이를 포함하는 타겟 핵산 분자일 수 있다. 따라서, 본 명세서 개시의 광학 신호 검출 장치(100)는 타겟 핵산서열 검출장치일 수 있다.
도 2를 참고하여 살펴보면, 본 발명의 광학 신호 검출 장치(100)는 광원 모듈(110), 검출 모듈(120), 및 차단 모듈(130)을 포함한다. 차단 모듈(130)에는 샘플 홀더(20)에서 방출되는 방출광을 검출 모듈(120)로 안내하기 위한 빔스플리터(140)가 포함된다. 차단 모듈(130)은 광원 모듈(110)에서 조사되어 빔스플리터(140)에 반사되는 여기광이 검출 모듈(120)에 도달하는 것을 저감하도록 반사광의 반사각을 조정하는 노이즈 저감 구조(150)를 포함한다.
본 명세서 개시에 따른 광원 모듈(110)은 샘플 홀더(20)에 수용된 샘플에 적절한 광학 자극을 공급하며, 검출 모듈(120)은 이에 반응하여 샘플로부터 발생하는 광학 신호를 감지한다.
광학 신호(optical signal)는 발광(luminescence), 인광(phosphorescence), 화학발광(chemiluminescence), 형광(fluorescence), 편광형광(polarized fluorescence) 또는 다른 유색 신호(colored signal)일 수 있다. 상기 광학 신호는 샘플에 광학 자극을 주고, 이에 반응하여 발생하는 광학 신호일 수 있다.
샘플 홀더(20)는 샘플을 수용한다. 본 명세서 개시의 광학 신호 검출 장치(100)에 수용되어 광학 신호 검출 반응의 대상이 되는 모든 물질은 본 개시의 샘플에 포함된다.
샘플 홀더(20)는 샘플을 직접 수용할 수 있도록 형성되거나, 샘플이 담긴 반응용기를 수용할 수 있도록 구성된다. 상기 반응용기는 하나의 샘플을 담을 수 있는 반응용기 및 복수의 샘플을 각각 구분하여 담을 수 있는 반응용기를 포함한다.
샘플 홀더(20)는 전도성 물질일 수 있다. 샘플 홀더(20)는 샘플 또는 반응용기가 수용되면, 샘플 홀더(20)로부터 샘플 또는 반응 용기에 열이 전달될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 샘플 홀더(20)는 알루미늄, 금, 은, 니켈 또는 구리 등 전도성 금속으로 제작될 수 있다. 또는 샘플 홀더(20)가 아닌 별도의 구성이 반응 용기에 직접 에너지를 공급하여 반응 용기 내 샘플들의 온도를 조절할 수 있다. 이러한 경우 상기 샘플 홀더(20)는 반응 용기들을 수용하지만, 반응 용기에 열을 전달하지 않도록 구성될 수 있다.
샘플 홀더(20)의 일 예는 열 블록이다. 열 블록은 복수의 홀들을 포함하고, 홀들에 반응 용기들이 위치할 수 있다.
샘플 홀더(20)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.
샘플 홀더(20)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.
샘플 홀더(20)는 복수의 샘플을 수용할 수 있도록 형성되며, 복수의 샘플의 온도를 조절하여 핵산 증폭 반응과 같은 검출을 위한 반응이 일어날 수 있게 한다. 일 예로, 샘플 홀더가 복수의 웰(well)이 형성된 열블록인 경우, 상기 샘플 홀더(20)는 하나의 열블록으로 형성되며, 상기 열블록의 모든 well은 서로 열적으로 독립되어 있지 않게 형성될 수 있다. 이러한 경우 상기 샘플 홀더(20)에서 샘플이 수용되는 모든 well들의 온도는 서로 동일하며, 수용된 샘플들을 서로 상이한 프로토콜에 따라 온도를 조절할 수 없다.
다른 일 예로, 상기 샘플 홀더(20)는 상기 샘플 홀더(20)에 수용되는 샘플들 중 일부를 상이한 프로토콜에 따라 온도를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 다시 말해 상기 샘플 홀더(20)는 열적으로 독립된 2 이상의 반응영역을 포함할 수 있다. 각각의 반응 영역들은 열적으로 독립적이다. 하나의 반응 영역에서 다른 반응 영역으로 열이 이동되지 않는다. 예를 들어, 반응 영역들의 사이에는 단열 물질(insulating material) 또는 에어 갭(air gap)이 존재할 수 있다. 반응 영역들 각각의 온도는 독립적으로 제어될 수 있다. 반응 영역들 각각에 대하여 온도 및 시간을 포함하는 반응 프로토콜을 개별적으로 설정할 수 있으며, 반응 영역들 각각은 독립적인 프로토콜에 의하여 반응을 수행할 수 있다. 반응 영역들에서는 독립적인 프로토콜에 의하여 반응이 진행되므로, 반응 영역들에서의 광 검출 시점은 서로 독립적이다.
샘플 홀더(20)는 샘플을 미리 정해진 위치에 위치시켜, 광학 자극이 샘플에 도달하며, 샘플로부터 발생하는 광학 신호가 검출 모듈(200)에 도달하도록 한다. 또한 샘플 홀더(20)는 필요에 따라 샘플의 온도 조절 등 샘플로부터 광학 신호를 검출하기 위한 프로세스를 수행할 수 있다.
광원 모듈(110)은 샘플이 수용된 샘플 홀더(20)에 여기광을 조사하도록 구성된 광원 유닛(111)을 포함한다. 또한, 광원 모듈(110)은 광원 유닛(111)에서 조사되는 광을 필터하는 필터 유닛(112)을 포함할 수 있다.
광원 모듈(110)은 샘플에 포함된 광학표지를 여기시키기 위해 광을 방출한다. 광원 모듈(110)의 광원 유닛(111)이 방출하는 광은 여기광(excitation light)으로 표시될 수 있다. 샘플이 방출하는 광은 방출광(emission light)으로 표시될 수 있다. 각 광원 유닛(111)으로부터 방출된 여기광의 경로를 여기광 경로(excitation light path)로 표시될 수 있다. 샘플로부터 방출된 방출광의 경로는 방출광 경로(emission light path)로 표시될 수 있다. 광원 유닛(111)과 검출 유닛(121)은 샘플 홀더(20)에 대하여 정확한 광 경로를 유지하기 위하여 고정된 위치에 배치될 수 있다.
광원 유닛(111)은 광원 소자(미도시)를 포함할 수 있다. 하나의 광원 유닛(111)에는 하나 이상의 광원 소자가 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 광원 소자는 유기 LED, 무기 LED 및 양자점 LED를 포함하는 LED(Light Emitting Diode), tunable 레이저, He-Ne 레이저, Ar 레이저를 포함하는 레이저 유닛일 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 광원 소자는 LED일 수 있다.
필터 유닛(112)은 광원 유닛(111)에서 조사되는 광을 필터하여 특정 파장영역의 광이 샘플에 도달하도록 한다. 필터 유닛(112)은 하나 이상의 필터를 포함한다.
필터 유닛(112)은 광원 유닛(111)으로부터 방출되는 광을 필터한다. 상기 필터(filtration)는 광원 유닛(111)으로부터 방출되는 광 중 특정 파장영역의 광을 선택적으로 통과시키거나, 특정 파장영역의 광을 선택적으로 통과시키지 않는 것을 의미한다. 상기 선택적으로 통과시킨다는 것은 목적하는 파장영역의 광의 광량의 50%, 60%, 70%, 80%, 또는 90% 이상을 통과시키는 것을 의미한다. 상기 선택적으로 통과시키지 않는다는 것은 목적하는 파장영역의 광의 광량의 50%, 60%, 70%, 80%, 또는 90% 이상을 통과시키지 않고 막는 것을 의미한다.
본 명세서 개시의 필터 유닛(112)은 상기 광원 유닛(111)으로부터 방출되는 광 중 특정 파장영역의 광을 선택적으로 통과시켜 샘플에 조사되도록 한다. 이로서 샘플 내 포함된 광학표지 중 특정 광학표지만이 광학 신호를 발생하게 된다.
필터 유닛(112)은 복수개 구비될 수 있으며, 각 필터 유닛은 필터를 포함하여 상기 광학표지 중 적어도 하나를 여기시킬 수 있는 파장영역의 광을 통과시킨다.
본 개시의 필터 유닛(112)이 포함하는 필터는 밴드패스 필터일 수 있다. 상기 밴드패스 필터는 일정 파장영역의 광을 선택적으로 투과시키는 필터를 의미한다. 상기 밴드패스 필터를 투과하는 광의 파장영역을 상기 필터의 패스밴드(passband)라고 한다. 상기 패스밴드는 파장영역의 형태로 표시될 수 있다. 특정 패스밴드를 포함하는 필터란 상기 특정 패스밴드에 포함되는 파장의 광을 통과시키는 필터를 의미한다. 일 예로, 복수개의 필터 유닛은 제 1 패스밴드의 필터를 포함하는 필터 유닛, 제 2 패스밴드의 필터를 포함하는 필터 유닛을 포함할 수 있다. 상기 제1패스밴드 및 제2패스밴드는 각각 특정 광학표지를 여기시킬 수 있는 광의 파장영역을 포함할 수 있다. 특히 상기 광학표지는 FAM, CAL Fluor Red 610, HEX, Quasar 670, Quasar 705로 이루어진 군에서 선택된 광학표지일 수 있다. 복수개의 필터 유닛(112) 각각은 서로 상이한 광학표지를 여기시킬 수 있는 광을 통과시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 구현예에 의하면, 복수개의 필터 유닛 각각의 패스밴드는 서로 중첩되지 않을 수 있다. 필터 유닛 각각은 서로 상이한 광학표지를 선택적으로 여기시키기 위하여 배치된 것일 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 각 필터유닛의 패스밴드는 서로 상이할 수 있다.
본 개시의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 장치(100)는 복수의 필터 유닛들을 이동시킬 수 있는 이동수단(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 이동수단은 예를 들어 모터를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 모터는 예를 들어 AC 모터, DC 모터, 스텝모터, 서보모터 또는 리니어 모터 일 수 있으며, 바람직하게는 스텝모터 일 수 있다. 상기 이동수단에 의해 광원 유닛(111)에는 각 필터 유닛들이 교대로 배치될 수 있다.
검출 모듈(120)은 광학 신호를 검출한다. 검출 모듈(120)은 샘플로부터 발생하는 광학 신호인 형광을 검출한다.
검출 모듈(120)은 샘플이 수용된 샘플 홀더(20)에서 방출되는 방출광을 감지하도록 구성된 검출 유닛(121)을 포함한다. 검출 모듈(120)은 샘플 홀더(20)에서 방출되는 방출광을 필터하는 필터 유닛(122)을 포함한다. 검출 유닛(121)은 광을 감지하는 검출기를 포함한다.
검출 유닛(121)은 광학신호의 세기에 따라 전기신호를 발생시켜 광학신호를 검출할 수 있다. 검출 유닛(121)은 샘플에 포함된 광학표지에서 방출되는 방출광을 감지할 수 있도록 형성된다. 검출 유닛(121)은 광의 파장을 구분하여 파장별 광량을 감지하거나, 파장에 상관없이 총 광량을 감지하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 검출 유닛(121)은 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.
필터 유닛(122)은 샘플 홀더(20)에서 방출되는 광을 필터하여 특정 파장영역의 광이 검출 유닛(121)에 도달하도록 한다. 필터 유닛(122)은 하나 이상의 필터를 포함한다.
필터 유닛(122)은 복수개 구비될 수 있으며, 방출광의 파장에 따라 변경되며 다른 필터 유닛(122)이 방출광을 필터할 수 있다. 필터 유닛(122)의 필터는 샘플에 포함된 광학 표지에서 방출되는 방출광을 선택적으로 통과시키기 위한 필터이다. 샘플에 포함된 광학표지에서 방출되는 방출광 외 다른 파장영역의 광이 검출 유닛(121)에 감지되는 경우 광학신호를 정확하게 검출할 수 없다. 필터 유닛(122)의 필터는 광학표지에서 방출되는 방출광을 선택적으로 통과시켜 타겟을 정확하게 검출할 수 있게 한다.
빔스플리터(140)는 광원 유닛(111)으로부터 입사된 빛을 반사 및 투과시키며, 빔스플리터(140)는 샘플로부터의 방출광을 반사 및 투과시킨다. 따라서, 광원 유닛(111)으로부터의 여기광이 샘플 홀더(20)에 도달하고 샘플 홀더(20)로부터의 방출광이 검출 유닛(121)에 도달한다.
도 2에는 광원 유닛(111)과 샘플 홀더(20)가 대향되게 배치되는 본 명세서 개시의 일구현예가 도시되어 있다. 상기 일구현예에 의하면, 광원 유닛(111)으로부터 조사된 광이 빔스플리터(140)를 투과하여 샘플 홀더(20)에 도달하고 샘플 홀더(20)에서 방출된 광이 빔스플리터(140)에 반사되어 검출 유닛(121)에 도달할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 본 개시의 다른 구현예에 의하면, 검출 유닛(121)과 샘플 홀더(20)가 대향되게 배치되어 광원 유닛(111)으로부터 조사된 광이 빔스플리터(140)에 반사되어 샘플 홀더(20)에 도달하고 샘플 홀더(20)에서 방출된 광이 빔스플리터(140)를 투과하여 검출 유닛(121)에 도달할 수 있다. 상기 구현예들에서 모두, 빔스플리터(140)에 의해 분할된 여기광은 빔스플리터(140)에서 샘플 홀더(10)에 도달하는 제 1 광경로(21) 및 빔스플리터(140)에서 차단 유닛(131)에 도달하는 제 2 광경로(22)를 형성한다. 상기 제 2 광경로(22)는 제 2 광경로(22) 상의 광이 차단 유닛(131)에 반사되고 빔스플리터(140)를 통과하거나 빔스플리터(140)에 반사된 후 검출 유닛(121)에 도달할 수 있는 광경로이다.
차단 모듈(130)은, 빔스플리터(140)를 포함하며 빔스플리터(140)에 의해 정의되는 여기광의 경로를 수용하는 차단 유닛(131)을 포함한다. 차단 유닛(131)은 여기광의 경로 및 방출광의 경로에 따라 배치될 수 있다. 차단 유닛(131)은 상기 여기광의 경로를 수용하는 내부 통로(132)를 형성한다. 내부 통로(132)는 상기 여기광의 경로 및 방출광의 경로에 의해 정해질 수 있다.
차단 유닛(131)은 광원 모듈(110)로부터 샘플에 조사된 여기광 및 검출 모듈(120)로 방출되는 방출광이 차단 유닛(131)의 내부 통로(132)을 통해 통과되도록 한다. 이때, 각 내부 공간의 일부 구간에서는 여기광 및 방출광이 동일한 경로를 통해 통과할 수 있다. 여기광이 조사되어야만 방출광이 방출되므로 상기 여기광 및 방출광의 두 경로가 겹쳐지지는 않지만 동일한 경로를 통해 통과될 수 있다. 샘플 홀더(20)에 광이 조사되면 이에 반응하여 광이 조사된 샘플 홀더(20)의 반응 자리에서 방출광이 방출되기 때문에 차단 유닛(131)에 수용된 빔스플리터에 방출광이 도달되기 전까지의 방출광 경로와 여기광이 샘플에 조사되기까지의 경로가 동일할 수 있다.
이와 같이, 본 명세서 개시에서 여기광 경로란 광원 유닛(111)으로부터 조사되는 여기광이 지나가는 영역이고, 방출광의 경로란 샘플 홀더(20)로부터 방출되어 검출 유닛(121)에 도달하는 방출광이 지나가는 영역을 말한다.
여기광의 경로는 빔스플리터(140)에서 샘플 홀더(20)에 도달하는 제 1 광경로(21) 및 빔스플리터(140)에서 차단 유닛(131)에 도달하는 제 2 광경로(22)를 포함한다. 제 1 광경로(21)는 여기광이 빔스플리터(140)에서 샘플 홀더(20)에 도달하는 광경로이며, 제 2 광경로(22)는 여기광이 빔스플리터(140)에서 차단 유닛(131)에 도달하는 광경로이다. 여기광은 광원 유닛(111)으로부터 빔스플리터(140)에 도달한 후 제 1 광경로(21) 및 제 2 광경로(22)로 나뉘어진다. 일 구현예에 의하면, 제 1 광경로(21)의 광은 빔스플리터(140)를 투과하는 여기광일 수 있으며 제 2 광경로(22)의 광은 빔스플리터(140)에 반사되는 여기광일 수 있다. 다른 구현예에 의하면, 제 1 광경로(21)의 광은 빔스플리터(140)에 반사되는 여기광일 수 있으며 제 2 광경로(22)의 광은 빔스플리터(140)를 투과하는 여기광일 수 있다.
차단 유닛(131)은 광원 유닛(111)을 향하여 개구되는 개구부(133), 샘플 홀더(20)를 향하여 개구되는 개구부(135) 및 검출 유닛(121)을 향하여 개구되는 개구부(134)를 포함하며, 상기 개구부(133,134,135) 및 내부 통로(132)를 통해 여기광이 광원 유닛(111)에서 조사되어 샘플 홀더(20)에 도달하고 방출광이 샘플 홀더(20)에서 방출되어 검출 유닛(121)에 도달한다.
차단 유닛(131)은 상기 검출 모듈(120)로 향하는 여기광의 반사광의 양이 감소하도록, 상기 제 2 광경로(22)를 따라 이동하며 상기 차단 유닛(131)에 반사된 상기 여기광의 상기 반사광의 반사각을 조정하는 노이즈 저감 구조(150, noise-reducing structure)를 포함한다.
차단 유닛(131)에 도달하는 제 2 광경로(22)의 광은 차단 유닛(131)에 흡수 및 차단될 수 있으며, 노이즈 저감 구조(150)에 의해 차단 유닛(131)에 흡수되지 못하고 반사되는 반사광이 검출 모듈(120)에 도달하는 것이 저감되고 노이즈 성능이 개선된다. 노이즈 저감 구조(150)에 의해 차단 유닛(131)에서 반사된 반사광이 빔스플리터(140)를 투과하거나 빔스플리터(140)에 반사되어 검출 모듈(120)에 도달하는 것이 저감된다. 따라서, 노이즈 저감 구조(150)는 빔스플리터(140)와 대향되게 위치할 수 있다. 상기 노이즈 저감 구조(150)를 포함하지 않는 경우, 도 1에서 살펴본 종래의 장치와 같이 차단 유닛(151)의 내측면에서 반사된 제 2 광경로(22)의 광이 빔스플리터(140)를 투과하거나 빔스플리터(140)에 반사되어 검출 유닛(121)에 도달할 수 있다. 일구현예에 의하면, 노이즈 저감 구조(150)는 빔스플리터(140)를 사이에 두고 검출 유닛(121)을 향하는 개구부(134)의 반대측에 위치할 수 있다. 다른 구현예에 의하면, 노이즈 저감 구조(150)는 빔스플리터(140)를 사이에 두고 광원 유닛(111)을 향하는 개구부(133)의 반대측에 위치할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 차단 유닛(131)에 도달하는 제 2 광경로(22)의 광이 입사된 방향과 평행한 반대방향으로 반사되고 빔스플리터(140)를 투과하거나 빔스플리터(140)에 반사되어 검출 모듈(120)에 도달한다. 도 2에 도시된 일 구현예를 참고하여 살펴보면, 상기 반사광의 반사각이 상기 입사된 방향에 평행하지 않도록 조정되어, 검출 모듈(120)을 향하는 반사광의 양이 감소 될 수 있다.
본 개시의 일구현예에 따르면, 노이즈 저감 구조(150)는 제 2 광경로(22)의 광을 입사되는 방향에 대해 경사진 방향으로 반사시킬 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 노이즈 저감 구조(150)에 의해 상기 반사광은 상기 입사된 방향에 대해 상측 또는 하측을 향하게 반사되어 검출 모듈(120)에 도달하는 것이 저감될 수 있다. 상기 반사광의 반사각이 조정되는 방향은 도면에 도시된 구현예에 한정되지 않으며, 상기 반사광은 상기 입사된 방향에 대해 좌측 또는 우측을 향하게 반사될 수도 있다.
따라서, 샘플 홀더(20)에 도달하지 못하고 차단 유닛(131)에 도달하는 제 2 광경로(22)의 광이 차단 유닛(131)에 반사되고 검출 모듈(120)에 도달하여 노이즈를 발생시키는 것을 노이즈 저감 구조(150)에 의해 저감할 수 있다. 또한, 검출 모듈(120)은 정확하게 샘플 홀더(20)에서 방출되는 방출광을 감지할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이 차단 유닛(131)은 여기광의 경로를 수용하는 내부 통로(132)를 형성하며, 노이즈 저감 구조(150)는 차단 유닛(131)의 내측면에 위치하는 제 2 광경로(22)에 대한 접촉면(contact surface, 151)을 포함할 수 있다. 즉, 제 2 광경로(22)의 광은 차단 유닛(131)의 접촉면(151)에 도달한다. 접촉면(151)은 내부 통로(132)를 형성하는 차단 유닛(131)의 내측면에 형성된다. 제 2 광경로(22)의 광은 접촉면(151)에 도달하고 반사되며, 이 반사광은 입사된 방향에 대해 경사진 방향으로 반사된다.
접촉면(151)은 제 2 광경로(22)의 광이 2 이상의 서로 상이한 방향으로 반사되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 접촉면(151)은 제 2 광경로(22)의 광이 입사되는 방향에 대해 상기 반사광이 상측 및 하측으로 또는 좌측 및 우측으로 반사되게 형성될 수 있다.
접촉면(151)은 차단 유닛(131)의 내측면에서 빔스플리터(140)와 대향되는 면에 형성된다. 즉, 접촉면(151)은 빔스플리터(140)를 사이에 두고 개구부(134)의 반대측면에 위치할 수 있다. 따라서, 빔스플리터(140)에서 차단 유닛(131)에 도달하는 제 2 광경로(22)의 광이 접촉면(151)에 도달한다.
반사각이 조정되는 반사광의 양이 증가되도록 접촉면(151)은 넓은 면적을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 접촉면(151)은 차단 유닛(131)에 형성된 검출 모듈(120)을 향하여 개구되는 개구부(134)보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 접촉면(151)에 의해 반사각이 조정되는 반사광의 양이 증가될수록 검출 모듈(120)에 도달하는 반사광이 저감된다.
접촉면(151)의 적어도 일부는 제 2 광경로(22)에 대하여 수직하지 않도록 형성될 수 있다. 즉, 접촉면(151)의 적어도 일부는 제 2 광경로(22)의 광이 입사되는 방향에 대하여 수직하지 않게 형성되고, 따라서 상기 접촉면(151)의 적어도 일부에 반사된 반사광은 입사되는 방향에 대해 평행하지 않은 방향으로 반사되고, 검출 모듈(120)에 반사광이 도달하는 것이 저감된다. 접촉면(151)은 제 2 광경로(22)에 수직한 방향에 대해 경사지게 형성될 수 있다.
도 3을 참고하여 살펴보면, 접촉면(151)은 차단 유닛(131)의 내측면이 경사지며 형성될 수 있다. 접촉면(151)이 경사지게 형성됨으로써 접촉면(151)에 도달하는 제 2 광경로(22)의 광이 입사되는 방향에 대해 경사지게 반사된다. 즉, 접촉면(151)이 경사진 정도에 따라 상기 반사광의 반사각이 조정된다.
접촉면(151)은 차단 유닛(131)의 내측면에서 경사지게 돌출되거나 경사지게 함몰되며 형성될 수 있다. 즉, 접촉면(151)은 제 2 광경로(22)의 광이 입사되는 방향 및 그 반대방향으로 돌출되거나 함몰될 수 있다. 접촉면(151)은 돌출되는 높이 또는 함몰되는 깊이가 일방향으로 증가하며 경사지게 형성될 수 있다. 도 3에는 접촉면(151)이 하측에서 상측을 향하는 방향으로 돌출되는 높이가 증가하는 구현예가 도시되어 있다.
일 구현예에 의하면, 접촉면(151)은 하측에서 상측으로 갈수록 돌출되는 높이가 높아지며 경사지게 형성될 수 있다. 다른 구현예에 의하면 접촉면(151)은 상측에서 하측으로 갈수록 돌출되는 높이가 높아지며 경사지게 형성될 수 있다. 다른 구현예에 의하면, 접촉면(151)은 하측에서 상측으로 갈수록 또는 상측에서 하측으로 갈수록 함몰되는 깊이가 깊어지며 경사지게 형성될 수 있다. 다른 구현예에 의하면, 접촉면(151)은 제 2 광경로(22)의 광이 입사되는 방향에서 볼 때 좌측으로 갈수록 또는 우측으로 갈수록 돌출되는 높이가 높아지거나 함몰되는 깊이가 깊어지며 경사지게 형성될 수 있다.
다른 구현예에 의하면, 접촉면(151)은 둘 이상의 방향으로 경사지게 돌출되거나 함몰될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 접촉면(151)은 하측에서 상측으로 갈수록 높이가 증가하는 경사면(도면번호 151a 참조) 및 상측에서 하측으로 갈수록 높이가 증가하는 경사면(도면번호 151b 참조)을 포함할 수 있다. 다른 구현예에 의하면, 접촉면(151)은 경사지게 돌출된 일부와 경사지게 함몰된 일부를 포함할 수 있다. 접촉면(151)이 복수개의 경사면을 포함함으로써 경사진 면의 면적과 경사진 각도를 확보하면서도 차단 유닛(131)의 내측면에서 돌출되는 높이를 감소시킬 수 있다. 이로서, 광학 신호 검출에 필요한 광이 돌출된 접촉면(151)에 의해 차단되는 것을 방지할 수 있다. 상기 차단될 수 있는 광학 신호에 필요한 광은 광원 유닛(111)이 샘플 홀더(20)와 대향하는 구조의 장치인 경우에는 광원 유닛(111)에서 조사되어 샘플 홀더(20)에 도달하는 여기광의 일부일 수 있으며, 검출 유닛(121)이 샘플 홀더(20)와 대향하는 구조의 장치인 경우에는 샘플 홀더(20)에서 방출되어 검출 유닛(121)에 도달하는 방출광의 일부일 수 있다. 다른 구현예에 의하면, 접촉면(151)은 다수의 돌출, 함몰 구조를 포함할 수 있다. 상기 돌출, 함몰 구조 각각이 경사면을 포함하여 반사광의 반사각을 조정할 수도 있다.
도 5를 참고하여 살펴보면, 노이즈 저감 구조(150)는 접촉면(151)을 포함하며 차단 유닛(131)의 내측면에 구비되는 경사부재(310)일 수 있다. 즉, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 노이즈 저감 구조(150)는 차단 유닛(131)의 내측면에 일체로 형성되거나, 도 5에 도시된 바와 같이 노이즈 저감 구조(150)는 차단 유닛(131)과 별개로 형성되어 차단 유닛(131)의 내측면에 결합되는 것일 수 있다. 경사부재(310)는 일방향으로 두께가 증감하며 접촉면(151)의 경사를 형성할 수 있으며, 또는 둘 이상의 방향으로 두께가 증감하며 접촉면(151)의 경사를 형성할 수 있다.
상기와 같이 형성될 수 있는 접촉면(151)은, 접촉면(151)에 대한 반사광의 반사각이 10도 이상이 되도록 형성될 수 있다. 검출 모듈(120)에 도달하는 것을 저감하여 노이즈 성능 개선 효과를 얻기 위해서는 상기 반사광의 반사각이 10도 이상이 되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 반사광은 제 2 광경로(22)에 대해 20도 이상의 사이각을 가지게 반사될 수 있다. 상기 접촉면(151)에 대한 반사광의 반사각은 이에 제한되지 아니하나, 예를 들어 10도 이상, 20도 이상, 30도 이상, 40도 이상, 45도 이상, 50도 이상 또는 60도 이상일 수 있다. 상기 접촉면(151)에 대한 반사광의 반사각은 90도 이하, 80도 이하 또는 70도 이하일 수 있다. 상기 접촉면(151)에 대한 반사광의 반사각이 지나치게 높아질 경우 광학 신호 검출에 필요한 광이 돌출된 접촉면(151)에 의하여 차단될 수 있다. 하지만, 접촉면(151)에 복수의 돌출 구조를 구비하는 경우 높은 반사각을 확보하면서도 접촉면에 의해 광이 차단되지 않도록 구성할 수 있다.
도 6을 참고하여 살펴보면, 샘플 홀더(20)는 복수의 샘플 영역으로 구분될 수 있다. 광원 모듈(110)은 광원 유닛(111)을 복수개 포함할 수 있다. 각 광원 유닛(111)은 각 샘플 영역에 여기광을 조사하도록 구성될 수 있다. 검출 모듈(120)은 검출 유닛(121)을 복수개 포함할 수 있다. 각 검출 유닛(121)은 각 샘플 영역에서 방출되는 방출광을 감지하도록 구성될 수 있다. 차단 모듈(130)은 차단 유닛(131)을 복수개 포함할 수 있다. 각 차단 유닛(131)은 각 샘플 영역에 조사되는 여기광의 경로에 따라 배치될 수 있다.
각 샘플 영역은 동일한 광원 유닛(111)에 의하여 광학 신호 검출 반응이 진행되는 샘플들이 위치하는 샘플 홀더(20) 상의 영역을 의미한다. 다시 말해 본 명세서 개시의 상기 샘플 영역은 샘플 홀더(20)에 포함되는 복수의 반응자리의 그룹을 의미한다. 즉, 상기 샘플 영역은 광원 유닛(111)의 여기광 조사 영역에 의하여 구분되는 영역이다.
샘플 홀더(20)는 열적으로 독립된 2 이상의 반응영역을 포함하는 경우 각 샘플 영역은 둘 이상의 반응영역에 걸쳐서 정의되지 않고, 하나의 반응영역에 포함되거나, 하나의 반응영역과 동일한 영역으로 정의될 수 있다. 상기 샘플 영역이 이와 같이 정의되는 경우, 광 검출 시점은 서로 독립적인 상기 열적으로 독립된 2 이상의 반응영역은 서로 상이한 광원 유닛 및 필터 유닛에 의하여 광학신호 검출이 수행될 수 있다. 본 개시의 일 구현예에 따르면, 상기 샘플 홀더(20)는 열적으로 서로 독립된 2 이상의 반응영역을 포함할 수 있으며, 상기 각 샘플 영역은 상기 열적으로 서로 독립된 2 이상의 반응영역 중 어느 하나의 반응영역에 포함되도록 정의 될 수 있다.
도 6에는 샘플 홀더(20)가 2개의 샘플 영역(20a,20b)으로 구분된 예를 도시하고 있으나, 본 명세서 개시의 샘플 홀더(20)는 이에 제한되지 아니한다. 본 개시의 샘플 홀더는 예를 들어, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 8개, 10개, 12개, 16개, 20개, 24개의 샘플영역을 포함하는 샘플 홀더 일 수 있다.
복수의 광원 유닛(111)은 각각 상이한 샘플 영역에 광을 조사하도록 구성된다. 즉, 각 광원 유닛(111)은 개별적으로 할당된 샘플 영역에 여기광을 조사한다. 복수의 검출 유닛(121)은 샘플 홀더(20)의 복수의 샘플 영역 중 각각 할당된 샘플 영역에서 방출되는 방출광을 감지하도록 구성된다. 각 검출 유닛(121)은 할당된 샘플 영역에서 발생하는 복수의 신호를 검출할 수 있다. 따라서, 각 광원 유닛(111)에서 조사되어 대응되는 샘플 영역에 도달하는 여기광의 경로가 각각 형성되고, 각 샘플 영역에서 방출되어 대응되는 검출 유닛(121)에 도달하는 방출광의 경로가 각각 형성된다.
복수의 광원 유닛(111)이 각각 서로 상이한 샘플 영역에 여기광을 조사하는 경우, 각 광원 유닛(111)이 동일한 광 경로를 유지하는 것이 어려워 이로 인한 오차가 발생할 수 있다. 또한, 복수의 광원 유닛(111)이 복수의 샘플 영역에 동시에 광을 조사하는 경우 크로스토크(cross-talk)의 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 복수의 광원 유닛(111)의 각각이 서로 상이한 샘플 영역에 광을 조사할 때 이웃하는 샘플 영역들 사이에서 여기광들이 서로 섞이거나, 여기광들 간 간섭이 발생할 수 있고, 정해진 샘플 영역이 아닌 다른 샘플 영역에 광이 조사될 수도 있다. 이 경우, 특정 샘플 영역에 제공되어야 하는 광이 다른 영역에 조사되는 광과 크로스토크되어 정해진 샘플 영역에 위치하는 샘플들에 광이 정확히 제공되지 않고, 광 자극에 의해 반응하여 발생하는 광학 검출 신호도 그 정확성을 보장할 수 없다.
이로서 차단 모듈(130)은 복수의 샘플 영역 각각에 조사되는 여기광의 경로 및 상기 복수의 샘플 영역 각각에서 방출되는 방출광의 경로에 따라 각 샘플 영역에 배치된 복수의 차단 유닛(131)을 포함할 수 있다.
본 명세서 개시에 따른 차단 모듈(130)은 복수의 광원 유닛(111)의 각각이 서로 상이한 샘플 영역에 광을 조사할 때 이웃하는 샘플 영역들 사이에서 여기광들이 서로 섞여 크로스토크(cross-talk) 현상이 발생하는 것을 방지하도록 상이한 샘플 영역별 여기광 경로를 기준으로 위치하도록 형성된다.
노이즈 저감 구조(150)는 복수의 차단 유닛(131) 각각에 형성되어, 각 여기광의 경로가 포함하는 제 2 광경로(22) 광의 반사광이 검출 모듈(120)에 도달하는 것을 저감하도록 반사광의 반사각을 조정할 수 있다.
즉, 복수의 차단 유닛(131)은 각각 노이즈 저감 구조(150)를 포함하며, 각 광원 유닛(111)에서 각 차단 유닛(131)으로 조사되는 여기광이 빔스플리터(140)에 반사되거나 빔스플리터(140)를 투과하여 각 검출 유닛(121)에 도달하는 것을 저감한다. 따라서, 각 노이즈 저감 구조(150)는 제 2 광경로(22)의 광을 입사되는 방향에 대해 경사진 방향으로 반사시킴으로써 반사광이 검출 유닛(121)에 도달하는 것을 저감한다. 각 노이즈 저감 구조(150)는 각 차단 유닛(131)의 내측면에 위치하는 제 2 광경로(22)에 대한 접촉면(151)을 포함한다. 각 접촉면(151)은 각 차단 유닛(131)의 내측면이 경사지며 형성될 수 있으며, 또는 각 차단 유닛(131)의 내측면에는 접촉면(151)을 포함하는 경사부재(310)가 구비될 수 있다.
도 7에는 차단 모듈(130)이 6개의 차단 유닛(131)을 포함하며, 각 노이즈 저감 구조(150)의 접촉면(151)이 경사지게 돌출되는 일 구현예가 도시되어 있다. 각 차단 유닛(131)은 빔스플리터(140)를 포함하며, 대응되는 검출 유닛(121)을 향하도록 개구부(134)가 형성되어 있다. 각 노이즈 저감 구조(150)는 대응되는 개구부(134)와 마주보게 위치될 수 있으며, 따라서 노이즈 저감 구조(150)의 위치는 개구부(134)가 형성되는 방향에 따라 변경될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 여기에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상으로 본 개시의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 개시의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 개시의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
10: 샘플 홀더 11: 광원
12: 빔스플리터 13: 검출기
14: 차단 유닛 20: 샘플 홀더
20a,20b: 샘플 영역 21: 제 1 광경로
22: 제 2 광경로 100: 광학 신호 검출 장치
110: 광원 모듈 111: 광원 유닛
112: 필터 유닛 120: 검출 모듈
121: 검출 유닛 122: 필터 유닛
130: 차단 모듈 131: 차단 유닛
132: 내부 통로 133,134,135: 개구부
140: 빔스플리터 150: 노이즈 저감 구조
151: 접촉면 310: 경사부재

Claims (10)

  1. 샘플 홀더에 수용된 샘플을 분석하기 위한 광학 신호 검출 장치에 있어서,
    상기 샘플 홀더에 여기광을 조사하도록 구성된 광원 유닛을 포함하는 광원 모듈;
    상기 샘플 홀더에서 방출되는 방출광을 감지하도록 구성된 검출 유닛을 포함하는 검출 모듈; 및
    빔스플리터를 포함하며 상기 빔스플리터에 의해 정의되는 상기 여기광의 경로를 수용하는 차단 유닛을 포함하는 차단 모듈;
    을 포함하고,
    상기 여기광의 경로는, 상기 빔스플리터에서 상기 샘플 홀더에 도달하는 제 1 광경로 및 상기 빔스플리터에서 상기 차단 유닛에 도달하는 제 2 광경로를 포함하며,
    상기 차단 유닛은, 상기 검출 모듈로 향하는 여기광의 반사광의 양이 감소하도록, 상기 제 2 광경로를 따라 이동하며 상기 차단 유닛에 반사된 상기 여기광의 반사광의 반사각을 조정하는 노이즈 저감 구조(noise-reducing structure)를 포함하는 광학 신호 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플 홀더는 복수의 샘플 영역으로 구분되며,
    상기 광원 모듈은 상기 광원 유닛을 복수개 포함하며 각 광원 유닛은 각 샘플 영역에 여기광을 조사하도록 구성되고,
    상기 검출 모듈은 상기 검출 유닛을 복수개 포함하며 각 검출 유닛은 각 샘플 영역에서 방출되는 방출광을 감지하도록 구성되고,
    상기 차단 모듈은 상기 차단 유닛을 복수개 포함하며 각 차단 유닛은 각 샘플 영역에 조사되는 여기광의 경로를 수용하는 것을 특징으로 하는 광학 신호 검출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 차단 유닛은 각각 상기 노이즈 저감 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 신호 검출 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노이즈 저감 구조는 상기 제 2 광경로의 광을 입사되는 방향에 대해 경사진 방향으로 반사시키는 것을 특징으로 하는 광학 신호 검출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단 유닛은 상기 여기광의 경로를 수용하는 내부 통로를 형성하며,
    상기 노이즈 저감 구조는 상기 차단 유닛의 내측면에 위치하는 상기 제 2 광경로에 대한 접촉면(contact surface)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 신호 검출 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 접촉면은 상기 차단 유닛의 내측면이 경사지며 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 신호 검출 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 접촉면은 상기 차단 유닛의 내측면에서 경사지게 돌출되거나 경사지게 함몰되며 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 신호 검출 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 노이즈 저감 구조는 상기 접촉면을 포함하며 상기 차단 유닛의 내측면에 구비되는 경사부재인 것을 특징으로 하는 광학 신호 검출 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 접촉면의 적어도 일부는 상기 제 2 광경로에 대하여 수직하지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 신호 검출 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 접촉면은 상기 접촉면에 대한 상기 반사광의 반사각이 10도 이상이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 신호 검출 장치.
KR1020237028279A 2021-01-26 2022-01-25 광학 신호 검출 장치 KR20230132840A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210010673 2021-01-26
KR20210010673 2021-01-26
PCT/KR2022/001312 WO2022164176A1 (en) 2021-01-26 2022-01-25 Optical signal detection device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230132840A true KR20230132840A (ko) 2023-09-18

Family

ID=82654021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237028279A KR20230132840A (ko) 2021-01-26 2022-01-25 광학 신호 검출 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20230132840A (ko)
WO (1) WO2022164176A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6884988B2 (en) * 2001-12-21 2005-04-26 Landrex Technologies Co., Ltd. Automated optical inspection system with light trap
US7148043B2 (en) * 2003-05-08 2006-12-12 Bio-Rad Laboratories, Inc. Systems and methods for fluorescence detection with a movable detection module
US7375821B2 (en) * 2004-12-03 2008-05-20 Veeco Instruments, Inc. Profilometry through dispersive medium using collimated light with compensating optics
KR101761128B1 (ko) * 2016-04-18 2017-07-25 전자부품연구원 바이오센서용 형광광학계
US20220364990A1 (en) * 2019-06-25 2022-11-17 Molecular Devices, Llc Analysis of oscillatory fluorescence from biological cells

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022164176A1 (en) 2022-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2708542C2 (ru) Системы и способы оценки биологических проб
EP2315005B1 (en) Fluorometry device and method for detection in biological samples
KR101334183B1 (ko) 미세 반응을 위한 형광 검출 모듈과 이를 구비한 형광 검출시스템
EP2201352B1 (en) Fluorescence excitation and detection system and method
US7968856B2 (en) Fluorometer with low heat-generating light source
US7859670B2 (en) System and method for detecting fluorescence in microfluidic chip
JP2009526997A (ja) 複数のソースからの光学信号をリアルタイムで同時に監視する方法及びシステム
WO2001035079A1 (en) Fluorometer with low heat-generating light source
JP2005526253A (ja) 励起波長による複数の蛍光シグナルを分化するための装置および方法
WO2006104785A2 (en) Combining multi-spectral light from spatially separated sources
KR20190007094A (ko) 핵산 증폭 기기 및 형광 검출 장치
KR20230132840A (ko) 광학 신호 검출 장치
US20190358637A1 (en) Apparatus for amplificating nucleic acid and fluorescence-detecting device
JP2007518109A (ja) 生物学的サンプルにおける蛍光検出のための装置および方法
US8427637B2 (en) Optical detection system
US11504717B2 (en) Method and device for optically exciting a plurality of analytes in an array of reaction vessels and for sensing fluorescent light from the analytes
KR20230042345A (ko) 광학 신호 검출 장치
TWI728885B (zh) 導光模組與應用此導光模組之生物檢測設備
KR20230131936A (ko) 광학 신호 검출 장치
CN114705665A (zh) 荧光检测装置及荧光检测方法
KR20230046616A (ko) Tir 렌즈를 포함하는 타깃 분석물 검출장치
KR20230043438A (ko) 다채널 등온 증폭 시스템
KR20220000907A (ko) 광 검출 장치 및 방법