KR20240041310A - Apparatus for detecting target analyte including TIR lens - Google Patents

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KR20240041310A
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황순주
김상민
목영재
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주식회사 씨젠
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Abstract

본 발명에 따른 타깃 분석물 검출장치는 샘플을 수용할 수 있도록 형성되는 샘플 홀더, 상기 샘플 홀더에 수용되는 샘플에 여기광을 조사할 수 있도록 형성되는 발광모듈, 및 상기 샘플에서 방출되는 방출광을 검출할 수 있도록 형성되는 검출모듈을 포함하고, 상기 발광모듈은, 여기광을 발생시키는 광원소자, 및 상기 여기광을 안내하는 TIR(Total Internal Reflection) 렌즈를 포함한다.The target analyte detection device according to the present invention includes a sample holder configured to accommodate a sample, a light emitting module configured to irradiate excitation light to the sample accommodated in the sample holder, and emission light emitted from the sample. It includes a detection module configured to detect, and the light emitting module includes a light source element that generates excitation light, and a TIR (Total Internal Reflection) lens that guides the excitation light.

Description

TIR 렌즈를 포함하는 타깃 분석물 검출장치 {Apparatus for detecting target analyte including TIR lens}Target analyte detection device including TIR lens {Apparatus for detecting target analyte including TIR lens}

본 발명은 TIR 렌즈를 포함하는 타깃 분석물 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a target analyte detection device including a TIR lens.

현대인의 건강에 대한 관심이 높아지고, 기대 수명이 연장되면서, 병원균의 정확한 분석 및 환자의 유전자 분석 등 핵산 기반의 체외 분자진단에 대한 중요성이 높아지고 있으며, 그 수요가 증가하고 있는 실정이다. 핵산 기반의 분자진단은 검체 샘플로부터 핵산을 추출한 후, 추출된 핵산 중 타깃 핵산의 존재 유무를 확인하는 방식으로 이루어진다.As modern people's interest in health increases and life expectancy extends, the importance of nucleic acid-based in vitro molecular diagnosis, such as accurate analysis of pathogens and genetic analysis of patients, is increasing, and the demand for it is increasing. Nucleic acid-based molecular diagnosis is performed by extracting nucleic acids from a specimen sample and then confirming the presence or absence of target nucleic acids among the extracted nucleic acids.

중합효소 연쇄반응(Polymerase chain reaction: PCR)은 가장 널리 사용되는 핵산 증폭 반응으로서, 이중가닥 DNA의 변성, DNA 주형으로의 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).Polymerase chain reaction (PCR) is the most widely used nucleic acid amplification reaction, which involves repeated cycles of denaturation of double-stranded DNA, annealing of oligonucleotide primers to DNA templates, and primer extension by DNA polymerase. Includes (Mullis et al., US Pat. Nos. 4,683,195, 4,683,202 and 4,800,159; Saiki et al., (1985) Science 230, 1350-1354).

이러한 핵산 등의 타깃 분석물질을 검출하는 장치에서, 광원소자는 샘플들에 여기광을 조사하고, 여기광에 의해 여기된 상기 샘플들에 포함된 광학표지는 광학 신호를 방출한다. 그리고 광검출기가 상기 광학표지에서 방출된 방출광을 감지하도록 구성된다. 이와 같은 광학 신호 검출방식의 장치에서는 샘플에 정확하게 여기광을 제공하고 광검출기에 정확하게 방출광을 제공할 필요가 있다. 일반적으로, 샘플에서 방출된 방출광은 빔스플리터에 의해 광검출기로 안내된다. 즉, 광원소자에서 조사된 여기광은 빔스플리터를 투과하여 샘플에 제공되고, 샘플에서 방출된 방출광은 빔스플리터에 반사되어 광검출기에 제공된다.In a device for detecting target analytes such as nucleic acids, a light element irradiates excitation light to samples, and optical labels contained in the samples excited by the excitation light emit optical signals. And a photodetector is configured to detect the emission light emitted from the optical label. In such an optical signal detection device, it is necessary to accurately provide excitation light to the sample and accurately provide emission light to the photodetector. Typically, the emission light emitted from the sample is guided to a photodetector by a beam splitter. That is, the excitation light irradiated from the light source device passes through the beam splitter and is provided to the sample, and the emission light emitted from the sample is reflected by the beam splitter and provided to the photodetector.

이때, 광검출기에서의 신호대비잡음비(SNR)가 낮아 검출 정확성이 저하되는 경우가 종종 존재한다. 따라서, 광검출기에서의 신호대비잡음비(SNR)를 높여 검출 정확성을 향상시키기 위한 다양한 시도가 진행되고 있다.At this time, there are often cases where the signal-to-noise ratio (SNR) of the photodetector is low and detection accuracy is reduced. Therefore, various attempts are being made to improve detection accuracy by increasing the signal-to-noise ratio (SNR) of the photodetector.

이러한 배경에서, 본 발명은 TIR 렌즈를 포함하는 타깃 분석물 검출장치를 제공한다.Against this background, the present invention provides a target analyte detection device including a TIR lens.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은 샘플을 수용할 수 있도록 형성되는 샘플 홀더, 상기 샘플 홀더에 수용되는 샘플에 여기광을 조사할 수 있도록 형성되는 발광모듈, 및 상기 샘플에서 방출되는 방출광을 검출할 수 있도록 형성되는 검출모듈을 포함하고, 상기 발광모듈은, 여기광을 발생시키는 광원소자, 및 상기 여기광을 안내하는 TIR(Total Internal Reflection) 렌즈를 포함하는, 타깃 분석물 검출장치를 제공한다.In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is a sample holder formed to accommodate a sample, a light emitting module formed to irradiate excitation light to the sample accommodated in the sample holder, and Target analysis comprising a detection module configured to detect emitted emission light, wherein the light emission module includes a light source element that generates excitation light, and a TIR (Total Internal Reflection) lens that guides the excitation light. A water detection device is provided.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광모듈은, 상기 TIR 렌즈와 이격 배치되며 상기 TIR 렌즈에 의해 안내되는 여기광이 통과하도록 형성되는 여기광 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light emitting module is disposed spaced apart from the TIR lens and includes an excitation light filter formed to allow the excitation light guided by the TIR lens to pass through, detecting the target analyte. It could be a device.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 TIR 렌즈는, 16° 내지 24°의 빔각(θa)을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the TIR lens may be a target analyte detection device that is formed to have a beam angle (θ a ) of 16° to 24°.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 TIR 렌즈는, 18° 내지 22°의 빔각(θa)을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the TIR lens may be a target analyte detection device that is formed to have a beam angle (θ a ) of 18° to 22°.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 샘플 홀더의 상부에 광축으로 배치되어 상기 여기광을 평행하게 안내하는 하나 이상의 대물렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the target analyte detection device may include one or more objective lenses disposed along the optical axis on top of the sample holder to guide the excitation light in parallel.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 대물렌즈는, 광축으로 2개 배치되는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the objective lens may be a target analyte detection device, characterized in that two objective lenses are arranged along the optical axis.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원소자와 상기 대물렌즈의 사이의 각(θb)은, 10° 내지 15°인 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the angle (θ b ) between the light element and the objective lens may be a target analyte detection device, characterized in that it is 10° to 15°.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광원소자, 상기 TIR 렌즈, 상기 대물렌즈, 및 상기 샘플 홀더의 샘플 수용부는, 동일한 광축으로 배치되며, 상기 광원소자로부터 발생된 여기광은, 상기 TIR 렌즈, 상기 대물렌즈를 차례로 통과하여 상기 샘플 홀더의 샘플 수용부로 조사되는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light element, the TIR lens, the objective lens, and the sample receiving portion of the sample holder are arranged on the same optical axis, and the excitation light generated from the light element is generated by the TIR lens, It may be a target analyte detection device, characterized in that irradiation is sequentially passed through the objective lens and into the sample receiving portion of the sample holder.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 TIR 렌즈의 빔각(θa)과 상기 광원소자와 상기 대물렌즈 사이의 각(θb)은, 식 : 0.55 ≤ θba ≤ 0.75을 만족하는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the beam angle (θ a ) of the TIR lens and the angle (θ b ) between the light element and the objective lens satisfy the equation: 0.55 ≤ θ ba ≤ 0.75. Characterized by a target analyte detection device.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 샘플 홀더는, 복수의 샘플 영역으로 구분되고, 각 영역에는 복수의 샘플 수용부가 형성되며, 상기 발광모듈은, 복수의 광원소자를 포함하고, 각 광원소자는 각 샘플 영역에 여기광을 조사하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the sample holder is divided into a plurality of sample areas, a plurality of sample receiving portions are formed in each area, and the light emitting module includes a plurality of light element elements, each light element element It may be a target analyte detection device, characterized in that it is formed to irradiate excitation light to each sample area.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 검출모듈은, 복수의 광검출기를 포함하고, 각 광검출기는 각 샘플 영역에서 방출되는 방출광을 감지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the detection module is a target analyte detection device, characterized in that it includes a plurality of photodetectors, and each photodetector is configured to detect emission light emitted from each sample area. You can.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 여기광 필터부는, 복수의 필터가 원주 방향으로 배치되는 여기광 필터휠, 및 상기 여기광 필터휠을 회전 구동하는 여기광 필터휠 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the excitation light filter unit includes an excitation light filter wheel in which a plurality of filters are arranged in a circumferential direction, and an excitation light filter wheel driving unit that rotates the excitation light filter wheel. It may be a target analyte detection device.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 발광모듈은, 복수의 광원소자를 포함하고, 적어도 2개의 광원소자는 동일한 여기광 필터휠에 배치된 복수의 필터 중 서로 상이한 필터를 통과하는 여기광을 조사하도록 배치된 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light emitting module includes a plurality of light source elements, and at least two light source elements irradiate excitation light that passes through different filters among a plurality of filters arranged on the same excitation light filter wheel. It may be a target analyte detection device, characterized in that it is arranged to do so.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광모듈이 TIR 렌즈를 포함하고, TIR 렌즈의 빔각을 특정 범위로 제어함으로써, 샘플 영역의 구역별 광학 균일성을 저하하지 않으면서도 샘플 영역에 조사되는 여기광의 광도가 높아져 신호대비잡음비(SNR)가 개선될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the light emitting module includes a TIR lens, and the beam angle of the TIR lens is controlled to a specific range, so that the luminous intensity of the excitation light irradiated to the sample area without deteriorating the optical uniformity of each area of the sample area. By increasing, the signal-to-noise ratio (SNR) can be improved.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 일 실시예에 따른 타깃 분석물 검출장치의 측면도이다.
도 2의 (a)는 발광모듈에서 대물렌즈로 광이 조사되었을 때 대물렌즈의 중심에서 벗어나는 각도에 따라 측정되는 광의 상대적인 세기를 나타낸다. 도 2의 (b)는 발광모듈에서 발생된 여기광이 대물렌즈를 지나 샘플 영역으로 조사되는 경우를 나타내는 개념도이다.
도 3은 복수의 샘플 영역으로 구분되는 샘플 홀더와 복수의 광원소자를 구비하는 발광모듈의 위치관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 복수의 샘플 영역으로 구분되는 샘플 홀더와 여기광 필터부의 위치관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈, 스페이서, 필드스탑을 포함하는 렌즈 하우징의 분해도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈, 스페이서, 필드스탑을 포함하는 렌즈 하우징의 단면도이다.
도 7의 (a) 내지 (c)는 각각 필드스탑의 다양한 실시예에 따른 단면도를 나타낸다.
Figure 1 is a side view of a target analyte detection device according to an embodiment.
Figure 2(a) shows the relative intensity of light measured according to the angle away from the center of the objective lens when light is irradiated from the light emitting module to the objective lens. Figure 2(b) is a conceptual diagram showing a case where the excitation light generated from the light emitting module passes through the objective lens and is irradiated to the sample area.
FIG. 3 is a diagram for explaining the positional relationship between a sample holder divided into a plurality of sample areas and a light-emitting module including a plurality of light source elements.
Figure 4 is a diagram for explaining the positional relationship between a sample holder divided into a plurality of sample areas and an excitation light filter unit.
Figure 5 is an exploded view of a lens housing including a lens, a spacer, and a field stop according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a cross-sectional view of a lens housing including a lens, a spacer, and a field stop according to an embodiment of the present invention.
Figures 7 (a) to (c) each show cross-sectional views according to various embodiments of the field stop.

이하, 본 발명을 실시예와 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples and illustrative drawings. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention. .

또한, 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 설명을 생략한다. Additionally, when adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b), (i), (ⅱ) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.Additionally, in describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), (i), (ii), etc. may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected," "coupled," or "connected" to another component, that component may be directly connected or connected to the other component, but there is another component between each component. can be understood as being able to be “connected,” “coupled,” or “connected.”

본 발명은 샘플 내 타깃 분석물질을 검출하기 위한 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a detection device for detecting target analytes in a sample.

본 명세서에서 "샘플"은 생물학적 샘플 (예를 들어, 세포, 조직 및 생물학적 소스에서 나온 유체) 및 비생물학적 샘플 (예를 들어, 음식, 물 및 토양)을 포함할 수 있다. 상기 생물학적 샘플은 바이러스, 세균, 조직, 세포, 혈액 (예를 들어 전혈, 혈장 및 혈청), 림프, 골수액, 타액, 객담(sputum), 스왑(swab), 흡인액(aspiration), 젖, 소변, 분변, 안구액, 정액, 뇌 추출물, 척수액, 관절액, 흉선액, 기관지 세척액, 복수 및 양막액일 수 있다. 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.As used herein, “sample” may include biological samples (e.g., cells, tissues, and fluids from biological sources) and non-biological samples (e.g., food, water, and soil). The biological samples include viruses, bacteria, tissues, cells, blood (e.g. whole blood, plasma and serum), lymph, bone marrow fluid, saliva, sputum, swabs, aspiration, milk and urine. , feces, ocular fluid, semen, brain extract, spinal fluid, joint fluid, thymic fluid, bronchial lavage fluid, ascites, and amniotic fluid. Additionally, the sample may include natural and synthetic nucleic acid molecules isolated from biological sources. According to one embodiment of the present invention, the sample may include additional substances such as water, deionized water, saline solution, pH buffer, acidic solution, and basic solution.

타깃 분석물질은 분석 대상이 되는 분석물질(analyte)를 말한다. 상기 분석은 예를 들어, 샘플 내 분석물질의 존부, 함량, 농도, 서열, 활성 또는 특성에 대한 정보를 수득하는 것을 의미할 수 있다. 분석물질은 다양한 물질(예를 들어, 생물학적 물질 및 화합물과 같은 비생물학적 물질)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 분석물질은 핵산 분자(예를 들어, DNA 및 RNA), 단백질, 펩타이드, 탄수화물, 지질, 아미노산, 생물학적 화합물, 호르몬, 항체, 항원, 대사물질 및 세포와 같은 생물학적 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 분석물질은 핵산 분자일 수 있다.A target analyte refers to an analyte that is subject to analysis. The analysis may mean, for example, obtaining information about the presence, content, concentration, sequence, activity or characteristics of the analyte in the sample. Analytes can include a variety of substances (e.g., biological substances and non-biological substances such as compounds). Specifically, the analytes may include biological substances such as nucleic acid molecules (e.g., DNA and RNA), proteins, peptides, carbohydrates, lipids, amino acids, biological compounds, hormones, antibodies, antigens, metabolites, and cells. there is. According to one embodiment of the present invention, the analyte may be a nucleic acid molecule.

따라서 본 발명의 타깃 분석물 검출 장치는 타깃 핵산 검출 장치일 수 있다. 타깃 핵산 검출 장치는 샘플 내 핵산 반응이 진행되도록 하며, 이를 통하여 타깃 핵산을 검출한다.Therefore, the target analyte detection device of the present invention may be a target nucleic acid detection device. The target nucleic acid detection device allows the nucleic acid reaction in the sample to proceed and detects the target nucleic acid through this.

핵산 반응은 샘플 내 특정 서열의 핵산의 존재여부 또는 그 양에 의존적으로 신호를 발생시키는 일련의 물리적, 화학적 반응을 의미한다. 상기 핵산 반응은 샘플 내 특정 서열의 핵산과 다른 핵산 또는 물질과의 결합, 상기 샘플 내 특정 서열의 핵산의 복제, 절단 또는 분해를 포함하는 반응일 수 있다. 상기 핵산 반응은 핵산 증폭 반응을 수반하는 반응일 수 있다. 상기 핵산 증폭 반응은 타겟 핵산의 증폭을 포함할 수 있다. 상기 핵산 증폭 반응은 타깃 핵산을 특이적으로 증폭하는 반응일 수 있다.Nucleic acid reaction refers to a series of physical and chemical reactions that generate a signal depending on the presence or amount of nucleic acid of a specific sequence in a sample. The nucleic acid reaction may be a reaction including binding of a nucleic acid of a specific sequence in a sample to another nucleic acid or substance, or replication, cleavage, or decomposition of a nucleic acid of a specific sequence in the sample. The nucleic acid reaction may be a reaction involving a nucleic acid amplification reaction. The nucleic acid amplification reaction may include amplification of a target nucleic acid. The nucleic acid amplification reaction may be a reaction that specifically amplifies a target nucleic acid.

상기 핵산 반응은 샘플 내 타겟 핵산의 존재/부존재 또는 양에 의존적으로 신호를 발생시킬 수 있는 반응인 신호-발생 반응일 수 있다. 이러한 신호-발생 반응은 PCR, 실시간 PCR, 마이크로어레이와 같은 유전적 분석 과정일 수 있다. The nucleic acid reaction may be a signal-generating reaction, which is a reaction capable of generating a signal depending on the presence/absence or amount of the target nucleic acid in the sample. This signal-generating reaction may be a genetic analysis process such as PCR, real-time PCR, or microarray.

핵산 반응을 이용하여 타깃 핵산의 존재를 나타내는 광학적 신호를 발생시키는 다양한 방법이 알려져 있다. 대표적인 예는 다음을 포함한다: TaqManTM 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)), HybeaconsTM (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).Various methods are known for generating an optical signal indicating the presence of a target nucleic acid using a nucleic acid reaction. Representative examples include: the TaqManTM probe method (U.S. Patent No. 5,210,015), the molecular beacon method (Tyagi et al., Nature Biotechnology v.14 MARCH 1996), the Scorpion method (Whitcombe et al., Nature Biotechnology 17:804- 807 (1999)), Sunrise or Amplifluor method (Nazarenko et al., 2516-2521 Nucleic Acids Research, 25(12):2516-2521 (1997), and US Patent No. 6,117,635), Lux method (US Patent No. 7,537,886), CPT (Duck P, et al. Biotechniques, 9:142-148 (1990)), LNA method (US Patent No. 6,977,295), Plexor method (Sherrill CB, et al., Journal of the American Chemical Society, 126:4550-4556 (2004)), HybeaconsTM (D. J. French, et al., Molecular and Cellular Probes (2001) 13, 363-374 and U.S. Patent No. 7,348,141), double-labeled self- Quenched probe (Dual-labeled, self-quenched probe; U.S. Patent No. 5,876,930), hybridization probe (Bernard PS, et al., Clin Chem 2000, 46, 147-148), PTOCE (PTO cleavage and extension) method ( WO 2012/096523), PCE-SH (PTO Cleavage and Extension-Dependent Signaling Oligonucleotide Hybridization) method (WO 2013/115442), PCE-NH (PTO Cleavage and Extension-Dependent Non-Hybridization) method (PCT/KR2013/012312) and CER method (WO 2011/037306).

본 발명의 일 실시예에 따른 타깃 분석물 검출장치는 핵산 검출장치일수 있으며, 타깃 핵산 존재에 의존적으로 발생하는 신호를 검출할 수 있다. 핵산 검출장치는 핵산 증폭을 동반하여 신호를 증폭하여 검출할 수 있다. 또는 핵산 검출장치는 핵산 증폭을 동반하지 않고, 신호를 증폭하여 검출하는 것도 가능하다. 바람직하게는 핵산 증폭을 동반하여 신호를 검출한다.The target analyte detection device according to an embodiment of the present invention may be a nucleic acid detection device and can detect a signal that occurs depending on the presence of a target nucleic acid. A nucleic acid detection device can detect a signal by amplifying it along with nucleic acid amplification. Alternatively, the nucleic acid detection device may detect the signal by amplifying the signal without amplifying the nucleic acid. Preferably, the signal is detected accompanied by nucleic acid amplification.

본 발명의 일 실시예에 따른 타깃 분석물 검출장치(10)는 핵산 증폭장치를 포함할 수 있다.The target analyte detection device 10 according to an embodiment of the present invention may include a nucleic acid amplification device.

핵산 증폭장치는 특정 뉴클레오타이드 서열을 갖는 핵산을 증폭하는 핵산 증폭 반응을 수행할 수 있는 장치를 의미한다. 상기 핵산의 증폭을 위한 방법으로는 중합효소연쇄반응(the 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(rolling circle amplification, RCA) (Lisby, Mol. Biotechnol. 12(1):75-99 (1999); Hatch et al., Genet. Anal. 15(2):35-40 (1999)) 및 Q-beta 레플리카제(Q-Beta Replicase) (Lizardi et al., BiolTechnology 6:1197 (1988)) 등이 있다. A nucleic acid amplification device refers to a device that can perform a nucleic acid amplification reaction to amplify a nucleic acid having a specific nucleotide sequence. Methods for amplifying the nucleic acids include the polymerase chain reaction (PCR) and ligase chain reaction (LCR) (U.S. Patents Nos. 4,683,195 and 4,683,202; PCR Protocols: A) Guide to Methods and Applications (Innis et al., eds, 1990), strand displacement amplification (SDA) (Walker, et al. Nucleic Acids Res. 20(7):1691-6 (1992); Walker PCR Methods Appl 3(1):1-6 (1993)), transcription-mediated amplification (Phyffer, et al., J. Clin. Microbiol. 34:834-841 (1996); Vuorinen, et al., J. Clin. Microbiol. 33:1856-1859 (1995)), nucleic acid sequence-based amplification (NASBA) (Compton, Nature 350(6313):91-2 (1991) ), rolling circle amplification (RCA) (Lisby, Mol. Biotechnol. 12(1):75-99 (1999); Hatch et al., Genet. Anal. 15(2):35-40 (1999) )) and Q-Beta Replicase (Lizardi et al., BiolTechnology 6:1197 (1988)).

일 실시예에 따른 타깃 분석물 검출장치(10)는 온도의 변화를 수반하면서 핵산 증폭 반응을 수행하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 특정 염기 서열을 갖는 DNA(deoxyribonucleic acid)를 증폭하기 위해 핵산 증폭장치는 변성 단계(denaturing step), 어닐링 단계(annealing step), 연장 (혹은 증폭) 단계(extension step)를 실시할 수 있다.The target analyte detection device 10 according to one embodiment may be a device that performs a nucleic acid amplification reaction while changing temperature. For example, to amplify DNA (deoxyribonucleic acid) with a specific base sequence, a nucleic acid amplification device can perform a denaturing step, an annealing step, and an extension (or amplification) step. there is.

변성 단계는 주형 핵산인 이중 가닥의 DNA를 포함하는 시료 및 시약을 포함하는 용액을 특정 온도, 예를 들어 약 95℃로 가열하여 이중 가닥의 DNA를 단일 가닥의 DNA로 분리하는 단계이다. 어닐링 단계는 증폭하고자 하는 핵산의 뉴클레오타이드 서열과 상보적인 뉴클레오타이드 서열을 갖는 올리고뉴클레오티드(oligonucleotide) 프라이머를 제공하고, 분리된 단일 가닥의 DNA와 함께 특정 온도, 예를 들어 60℃로 냉각하여 단일 가닥의 DNA의 특정 뉴클레오타이드 서열에 프라이머를 결합시켜 부분적인 DNA-프라이머 복합체를 형성하는 단계이다. 연장 단계는, 어닐링 단계 이후 상기 용액을 특정 온도, 예를 들어 72℃로 유지하여 DNA 중합효소(polymerase)에 의해 부분적인 DNA-프라이머 복합체의 프라이머를 기초로 이중 가닥의 DNA를 형성하는 단계를 수행한다.The denaturation step is a step in which double-stranded DNA is separated into single-stranded DNA by heating a solution containing a sample containing double-stranded DNA, which is a template nucleic acid, and a reagent to a specific temperature, for example, about 95°C. The annealing step provides an oligonucleotide primer having a nucleotide sequence complementary to the nucleotide sequence of the nucleic acid to be amplified, cools the separated single-stranded DNA to a specific temperature, for example, 60°C, and amplifies the single-stranded DNA. This is the step of forming a partial DNA-primer complex by binding a primer to a specific nucleotide sequence. In the extension step, after the annealing step, the solution is maintained at a specific temperature, for example, 72°C, and a double-stranded DNA is formed based on the primer of the partial DNA-primer complex by DNA polymerase. do.

전술한 3 단계들을 예를 들어 10회 내지 50회로 반복함으로써 상기 특정 뉴클레오타이드 서열을 갖는 DNA를 기하급수적으로 증폭할 수 있다. 경우에 따라, 핵산 증폭장치는 어닐링 단계와 연장 단계를 동시에 수행할 수 있다. 이 경우 핵산 증폭장치는 변성 단계와 어닐링/연장 단계로 구성된 2 단계들을 수행함으로써 제1 순환을 완성할 수도 있다.By repeating the three steps described above, for example, 10 to 50 times, DNA having the specific nucleotide sequence can be amplified exponentially. In some cases, the nucleic acid amplification device may perform the annealing step and the extension step simultaneously. In this case, the nucleic acid amplification device may complete the first cycle by performing two steps consisting of a denaturation step and an annealing/extension step.

특히, 일 실시예에 따른 타깃 분석물 검출장치(10)는 온도의 변화를 수반하면서 핵산 증폭 반응 및 핵산의 존재에 의존적으로 광학 신호를 발생시키는 반응을 수행하고 발생되는 광학 신호를 검출하는 장치일 수 있다.In particular, the target analyte detection device 10 according to one embodiment is a device that performs a nucleic acid amplification reaction and a reaction that generates an optical signal depending on the presence of the nucleic acid while accompanied by a change in temperature and detects the generated optical signal. You can.

도 1은 일 실시예에 따른 타깃 분석물 검출장치의 측면도이다.Figure 1 is a side view of a target analyte detection device according to an embodiment.

일 실시예에 따른 타깃 분석물 검출장치(10)는 샘플 홀더(100), 발광모듈(200) 및 검출모듈(300)을 포함한다.The target analyte detection device 10 according to one embodiment includes a sample holder 100, a light emitting module 200, and a detection module 300.

샘플은 타깃 분석물을 검출하고자 하는 물질을 의미한다. 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.A sample refers to a substance for which the target analyte is to be detected. The samples include biological samples (e.g., cells, tissues, and fluids from biological sources) and non-biological samples (e.g., food, water, and soil). Biological samples include viruses, bacteria, tissues, cells, blood, serum, plasma, lymph, sputum, swab, aspiration, bronchoalveolar lavage fluid, milk, urine, feces, ocular fluid, saliva, Including, but not limited to, semen, brain extract, spinal fluid (SCF), appendix, spleen and tonsil tissue extract, amniotic fluid and ascites. Additionally, the sample may include natural and synthetic nucleic acid molecules isolated from biological sources.

본 발명에 있어서 샘플은 타깃 분석물 검출에 필요한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 샘플은 물, 탈 이온수, 식염수, pH 완충액, 산성 용액, 염기성 용액과 같은 추가 물질을 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 샘플은 광학표지를 포함할 수 있다. 상기 광학표지는 타깃 핵산의 존재에 따라 광학 신호를 발생시키는 표지를 의미한다. 상기 광학표지는 형광표지일 수 있다. 본 발명에서 유용한 상기 형광표지는 당업계에 알려진 어떠한 분자도 포함할 수 있다.In the present invention, the sample may contain substances necessary for detecting the target analyte. For example, the sample may include additional substances such as water, deionized water, saline solution, pH buffer, acidic solution, basic solution. Additionally, according to one embodiment of the present invention, the sample may include an optical label. The optical label refers to a label that generates an optical signal depending on the presence of a target nucleic acid. The optical label may be a fluorescent label. The fluorescent label useful in the present invention may include any molecule known in the art.

본 발명에 따른 발광모듈(200)은 샘플 홀더(100)에 수용된 샘플에 적절한 광학 자극을 공급하며, 검출모듈(300)은 이에 반응하여 샘플로부터 발생하는 광학 신호를 감지한다.The light emitting module 200 according to the present invention supplies appropriate optical stimulation to the sample accommodated in the sample holder 100, and the detection module 300 detects an optical signal generated from the sample in response to this.

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.The optical signal may be luminescence, phosphorescence, chemiluminescence, fluorescence, polarized fluorescence, or other colored signal. The optical signal may be an optical signal generated in response to optical stimulation applied to the sample.

샘플 홀더(100)는 샘플을 수용하는 샘플 수용부가 형성된다. 즉, 샘플 홀더(100)는 샘플 수용부에 샘플을 직접 수용하거나 샘플을 포함하는 반응 용기를 수용하는 부품(component)이다. The sample holder 100 is formed with a sample receiving portion that accommodates the sample. That is, the sample holder 100 is a component that directly accommodates the sample in the sample receiving unit or accommodates a reaction vessel containing the sample.

본 명세서에서, 표현 "샘플 홀더(100)는 샘플을 수용할 수 있다"는 샘플 홀더(100)가 샘플 수용부에 직접 샘플을 수용하거나 샘플을 포함하는 반응 용기를 수용하는 경우를 포괄적으로 나타내기 위하여 사용될 수 있다.As used herein, the expression “sample holder 100 is capable of receiving a sample” generically refers to cases where the sample holder 100 receives a sample directly in a sample receiving portion or receives a reaction vessel containing a sample. can be used for

샘플 홀더(100)는 샘플을 미리 정해진 위치에 위치시켜, 발광모듈(200)로부터 광학 자극이 샘플에 도달하며, 샘플로부터 발생하는 광학 신호가 검출모듈(300)에 도달하도록 한다. The sample holder 100 positions the sample at a predetermined position so that optical stimulation from the light emitting module 200 reaches the sample and an optical signal generated from the sample reaches the detection module 300.

샘플 홀더(100)에는 열 발생 소자에 의하여 열이 공급될 수 있으며, 샘플 홀더(100)에 직접 수용된 샘플 또는 반응 용기에 수용된 샘플에 열이 전달된다.Heat may be supplied to the sample holder 100 by a heat generating element, and the heat is transferred to the sample accommodated directly in the sample holder 100 or the sample accommodated in the reaction vessel.

반응 용기는 다양한 소재, 예를 들어, 플라스틱, 세라믹, 유리, 또는 금속으로 제작될 수 있다. Reaction vessels can be made of a variety of materials, such as plastic, ceramic, glass, or metal.

반응 용기를 수용하는 샘플 홀더(100)는 블록 또는 플레이트의 형상을 가질 수 있다. 반응 용기를 수용하는 샘플 홀더(100)는 상기 반응 용기를 수용하는 리세스(recess), 예를 들어 웰(well)을 포함하거나 평평한 표면을 가질 수 있다. 반응 용기를 수용하는 샘플 홀더(100)는 반응 용기의 위치를 가이드하거나 샘플 반응 용기를 고정시킬 수 있는 구조를 가질 수 있다.The sample holder 100 that accommodates the reaction vessel may have the shape of a block or plate. The sample holder 100 accommodating the reaction vessel may include a recess accommodating the reaction vessel, for example a well, or may have a flat surface. The sample holder 100 that accommodates the reaction vessel may have a structure that guides the position of the reaction vessel or fixes the sample reaction vessel.

하나의 샘플 홀더(100)는 하나 이상의 샘플을 수용할 수 있도록 형성된다.One sample holder 100 is configured to accommodate one or more samples.

반응 용기를 수용하는 샘플 홀더(100)의 대표적인 일 예는 열 블록이다. 열 블록은 복수의 웰들 또는 홀들을 포함하고, 웰들 또는 홀들에 반응 용기들이 수용될 수 있다.A representative example of a sample holder 100 that accommodates a reaction vessel is a thermal block. The thermal block includes a plurality of wells or holes, in which reaction vessels may be accommodated.

샘플 홀더(100)가 샘플 반응 용기들을 수용한다는 것은 샘플 반응 용기들이 샘플 홀더(100)에 형성된 복수의 웰들에 놓인 상태 또는 샘플 홀더 상의 배정된 위치에 놓인 상태를 의미할 수 있다. That the sample holder 100 accommodates the sample reaction vessels may mean that the sample reaction vessels are placed in a plurality of wells formed in the sample holder 100 or in an assigned position on the sample holder.

반응 용기는 분석하고자 하는 샘플을 수용하기 위하여 사용되며, 다양한 형태의 용기, 예를 들어, 튜브(tube), 바이알(vial), 복수 개의 단일 튜브가 연결된 스트립(strip), 복수 개의 튜브가 연결된 플레이트(plate), 마이크로카드(microcard), 칩(chip), 큐벳(cuvette) 또는 카트리지(cartridge)를 포함한다.The reaction vessel is used to accommodate the sample to be analyzed, and may be of various types, such as a tube, a vial, a strip connected to a plurality of single tubes, or a plate connected to a plurality of tubes. Includes a plate, microcard, chip, cuvette, or cartridge.

샘플을 직접 수용하는 샘플 홀더(100)는 상술한 반응 용기의 형상을 가질 수 있고, 상술한 반응 용기의 소재로 형성될 수 있다.The sample holder 100 that directly accommodates the sample may have the shape of the reaction vessel described above and may be formed of the material of the reaction vessel described above.

일 실시예에서, 샘플 홀더(100)는 열 전도성을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 샘플 홀더(100)가 샘플과 직접 접촉하거나 또는 반응 용기들과 접촉하면, 샘플 홀더(100)로부터 샘플 또는 반응 용기 내의 샘플에 열이 전달될 수 있다.In one embodiment, the sample holder 100 may be formed of a thermally conductive material. When the sample holder 100 is in direct contact with a sample or with reaction vessels, heat may be transferred from the sample holder 100 to the sample or the sample in the reaction vessel.

샘플 홀더(100)는 알루미늄, 금, 은, 니켈 또는 구리 등 금속으로 제작되거나 플라스틱 또는 세라믹으로 제작될 수 있다.The sample holder 100 may be made of metal such as aluminum, gold, silver, nickel, or copper, or may be made of plastic or ceramic.

이와 같이 샘플 홀더(100)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 홀더(100)가 복수의 웰이 형성된 열블록인 경우, 상기 샘플 홀더(100)는 하나의 열블록으로 형성되며, 상기 열블록의 모든 웰은 서로 열적으로 독립되어 있지 않게 형성될 수 있다. 이러한 경우 상기 샘플 홀더(100)에서 샘플이 수용되는 모든 웰들의 온도는 서로 동일하며, 수용된 샘플들을 서로 상이한 프로토콜에 따라 온도를 조절할 수 없다.In this way, the sample holder 100 is formed to accommodate a plurality of samples, and the temperature of the plurality of samples is adjusted to enable a reaction for detection, such as a nucleic acid amplification reaction, to occur. As an example, when the sample holder 100 is a thermal block in which a plurality of wells are formed, the sample holder 100 is formed as one thermal block, and all wells of the thermal block are formed not to be thermally independent from each other. You can. In this case, the temperatures of all wells in which samples are received in the sample holder 100 are the same, and the temperatures of the received samples cannot be adjusted according to different protocols.

다른 일 예로, 샘플 홀더(100)는 상기 샘플 홀더(100)에 수용되는 샘플들 중 일부를 상이한 프로토콜에 따라 온도를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 다시 말해 샘플 홀더(100)는 열적으로 독립된 2 이상의 반응 영역을 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.As another example, the sample holder 100 may be configured to control the temperature of some of the samples accommodated in the sample holder 100 according to different protocols. In other words, the sample holder 100 may include two or more thermally independent reaction regions. Each reaction zone is thermally independent. Heat does not transfer from one reaction zone to another. For example, there may be an insulating material or an air gap between the reaction regions. The temperature of each reaction zone can be controlled independently. A reaction protocol including temperature and time can be individually set for each of the reaction zones, and each of the reaction zones can perform the reaction according to an independent protocol. Since the reaction proceeds according to an independent protocol in the reaction regions, the time points of light detection in the reaction regions are independent of each other.

일 실시예에 따르면, 샘플 홀더(100)은 복수의 샘플 영역(110)으로 구분될 수 있다. 상기 샘플 영역(110)은 발광모듈(200)의 여기광 조사 영역에 의하여 구분되는 영역이다. According to one embodiment, the sample holder 100 may be divided into a plurality of sample areas 110. The sample area 110 is an area divided by the excitation light irradiation area of the light emitting module 200.

즉, 본 개시의 발광모듈(200)은 복수의 광원소자(210)를 포함할 수 있으므로, 샘플 홀더(100)는 복수의 샘플 영역으로 구분될 수 있다. 복수의 샘플 영역(110) 각각은, 동일한 광원소자(210)에 의하여 광학 신호 검출 반응이 진행되는 샘플들이 위치하는 샘플 홀더(100) 상의 영역을 의미한다. 다시 말해 본 개시의 샘플 영역(110)은 샘플 홀더(100)에 포함되는 복수의 반응자리 중 동일한 광원소자(210)에 의하여 광학 신호 검출 반응이 진행되는 반응자리의 그룹을 의미한다. 즉, 샘플 영역(110)은 광원소자(210)의 여기광 조사 영역에 의하여 구분되는 영역이다. 각 샘플 영역(110)에는 하나 이상의 웰 또는 홀이 형성될 수 있다. 도 1에는 샘플 홀더(100)가 2개의 샘플 영역(110a, 110b)으로 구분된 예를 도시하고 있으나, 본 발명의 샘플 홀더(100)는 이에 제한되지 아니한다. 본 발명의 샘플 홀더(100)는 예를 들어, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 8개, 10개, 12개, 16개, 20개, 24개의 샘플영역을 포함하는 샘플 홀더(100) 일 수 있다.That is, since the light emitting module 200 of the present disclosure may include a plurality of light source elements 210, the sample holder 100 may be divided into a plurality of sample areas. Each of the plurality of sample areas 110 refers to an area on the sample holder 100 where samples in which an optical signal detection reaction is performed by the same light element 210 are located. In other words, the sample area 110 of the present disclosure refers to a group of reaction sites where an optical signal detection reaction is performed by the same light element 210 among a plurality of reaction sites included in the sample holder 100. That is, the sample area 110 is an area divided by the excitation light irradiation area of the light element 210. One or more wells or holes may be formed in each sample area 110. Figure 1 shows an example in which the sample holder 100 is divided into two sample areas 110a and 110b, but the sample holder 100 of the present invention is not limited thereto. The sample holder 100 of the present invention includes, for example, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, and 24 sample areas. It may be a sample holder 100.

일 실시예에 따르면, 샘플 홀더(100)가 열블록인 경우 열 용량을 줄이기 위해 웰들 사이에 형성된 빈 공간이 존재할 수 있다.According to one embodiment, when the sample holder 100 is a thermal block, empty spaces may exist between wells to reduce thermal capacity.

일 실시예에 따르면, 샘플 홀더(100)에서 복수의 웰들 또는 복수의 홀들은 규칙적인 배열로 형성되어 있다. 예를 들어, 복수의 웰은 열(column)과 행(row)을 이루는 매트릭스(matrix) 형태로 형성되어 있다. 4 x 4 형태의 16-웰, 6 x 4 형태의 24-웰, 4 x 8 형태의 32-웰, 5 x 12 형태의 60-웰, 5 x 18 형태의 90-웰, 8 x 12 형태의 96-웰 등 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 이들로 제한되지 않지만 16-웰, 32-웰, 96-웰이 주로 사용될 수 있다. 웰들의 형상, 크기 등은 수용되는 반응 용기에 적합하도록 결정될 수 있다.According to one embodiment, a plurality of wells or a plurality of holes in the sample holder 100 are formed in a regular arrangement. For example, a plurality of wells are formed in a matrix form consisting of columns and rows. 16-well in 4 x 4 format, 24-well in 6 x 4 format, 32-well in 4 x 8 format, 60-well in 5 x 12 format, 90-well in 5 x 18 format, 8 x 12 well in format. It can be formed in various shapes such as 96-well, and is not limited to these, but 16-well, 32-well, and 96-well can be mainly used. The shape, size, etc. of the wells may be determined to suit the receiving reaction vessel.

일 실시예에 따르면, 타깃 분석물 검출장치(10)는 써멀모듈(410), 써멀리드(420), 방열플레이트(430) 및 냉각팬(440)을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the target analyte detection device 10 may include a thermal module 410, a thermal lid 420, a heat dissipation plate 430, and a cooling fan 440.

써멀모듈(410)은 샘플 홀더(100)의 온도를 높이거나 낮출 수 있다. 써멀모듈(410)은 샘플 홀더(100)의 아래에 배치되고, 샘플 홀더(100)와 접촉하여 샘플 홀더(100)에 열을 전달하거나 샘플 홀더(100)로부터 열을 흡수할 수 있다. 일 예로, 써멀모듈(410)은 펠티어 소자 또는 열선일 수 있고, 이들이 연결된 FPCB 기판을 포함할 수 있다. The thermal module 410 can increase or decrease the temperature of the sample holder 100. The thermal module 410 is disposed below the sample holder 100 and may contact the sample holder 100 to transfer heat to the sample holder 100 or absorb heat from the sample holder 100. As an example, the thermal module 410 may be a Peltier element or a heat wire, and may include an FPCB board to which they are connected.

써멀모듈(410)은 샘플 홀더(100)의 실시예 또는 전기를 공급하는 방식에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 샘플 홀더(100)의 특정 영역을 커버할 수 있는 정도의 면적을 가지는 다각 형상의 플레이트 형상, 전기 전도성 단자를 선형태로 압착한 열선 형상일 수 있으며, 이러한 써멀모듈(410)들은 파워 모듈과 전기적으로 연결되어 파워 모듈로부터 제공받은 전력을 이용하여 발열할 수 있다.The thermal module 410 may have various shapes depending on the embodiment of the sample holder 100 or the method of supplying electricity. For example, it may be a polygonal plate shape with an area sufficient to cover a specific area of the sample holder 100, or a heat wire shape in which electrically conductive terminals are pressed together in a linear form. These thermal modules 410 may be It is electrically connected to the power module and can generate heat using the power provided from the power module.

써멀리드(420)는 샘플 홀더(100)에 수용된 반응 용기들에 열 및 압력 중 하나 이상을 제공한다. 써멀리드(420)는 반응 용기들의 커버에 접촉하고, 반응 용기들의 커버를 눌러서 반응 용기들에 압력을 제공할 수 있다. 또한, 써멀리드(420)는 고온을 유지할 수 있다. 예를 들어, 써멀리드(420)는 105℃의 온도를 유지하는 히트 플레이트(heat plate, 미도시)를 포함할 수 있다. The thermal lid 420 provides one or more of heat and pressure to the reaction vessels accommodated in the sample holder 100. The thermal lid 420 may contact the covers of the reaction vessels and provide pressure to the reaction vessels by pressing the covers of the reaction vessels. Additionally, the thermal lid 420 can maintain a high temperature. For example, the thermal lid 420 may include a heat plate (not shown) that maintains a temperature of 105°C.

써멀리드(420)는 복수의 홀들을 포함한다. 써멀리드(420)의 홀들은 샘플 홀더(100)의 웰들과 대응되는 위치에 형성된다. 여기광 및 방출광은 써멀리드(420)의 홀을 통과하여 지나갈 수 있다.The thermal lid 420 includes a plurality of holes. The holes of the thermal lid 420 are formed at positions corresponding to the wells of the sample holder 100. Excitation light and emission light may pass through the hole of the thermal lid 420.

방열플레이트(430)는 샘플 홀더(100) 또는 써멀모듈(410)의 아래에 위치할 수 있다.  방열플레이트(430)는 수동 열 교환기(passive heat exchanger)로서 샘플 홀더(100) 또는 써멀모듈(410)의 아래에 배치되어 샘플 홀더(100) 또는 써멀모듈(410)로부터 열을 외부로 효율적으로 방출한다.The heat dissipation plate 430 may be located below the sample holder 100 or the thermal module 410. The heat dissipation plate 430 is a passive heat exchanger and is disposed below the sample holder 100 or thermal module 410 to efficiently radiate heat from the sample holder 100 or thermal module 410 to the outside. do.

방열플레이트(430)은 금속, 세라믹 또는 플라스틱으로 형성될 수 있다. 방열플레이트(430)은 방열 면적을 넓히기 위한 복수개의 방열핀을 포함할 수 있다. 복수개의 방열핀은 방열플레이트(430)의 베이스부에 수직으로 일렬 배치되거나, 방사상으로 배열될 수 있다. 방열플레이트(430)에 형성된 방열핀은 실시 형태에 따라 다양한 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 스트레이트 핀(straight fin)이 방열플레이트(130)의 베이스부의 X축 또는 Y축 방향으로 배열될 수 있다.The heat dissipation plate 430 may be formed of metal, ceramic, or plastic. The heat dissipation plate 430 may include a plurality of heat dissipation fins to expand the heat dissipation area. A plurality of heat dissipation fins may be arranged vertically in a row or radially on the base portion of the heat dissipation plate 430. Heat dissipation fins formed on the heat dissipation plate 430 may be arranged in various directions depending on the embodiment. For example, straight fins may be arranged in the X-axis or Y-axis direction of the base portion of the heat dissipation plate 130.

냉각팬(440)은 방열플레이트(430)를 냉각하도록 외기를 제공한다. 냉각팬(440)은 샘플 홀더(100)를 직접 냉각시키는 것 보다는 샘플 홀더(100)에 열적으로 연결된 방열플레이트(430)을 냉각시켜 상기 샘플 홀더(100)를 냉각시킬 수 있다. 냉각팬(440)은 공지된 다양한 종류의 냉각팬을 사용할 수 있다. 예를 들어, 축류팬(axial fans), 원심팬(centrifugal fans) 및 크로스 플로우 팬(cross flow fans)을 사용할 수 있다.The cooling fan 440 provides external air to cool the heat dissipation plate 430. The cooling fan 440 may cool the sample holder 100 by cooling the heat dissipation plate 430 thermally connected to the sample holder 100 rather than directly cooling the sample holder 100. The cooling fan 440 may use various types of known cooling fans. For example, axial fans, centrifugal fans, and cross flow fans can be used.

한편, 본 발명의 타깃 분석물 검출장치(10)는 발광모듈(200) 및 대물렌즈(600)를 포함한다. 상기 발광모듈(200)은 광원소자(210), TIR 렌즈(220) 및 여기광 필터부(230)를 포함한다.Meanwhile, the target analyte detection device 10 of the present invention includes a light emitting module 200 and an objective lens 600. The light emitting module 200 includes a light element 210, a TIR lens 220, and an excitation light filter unit 230.

발광모듈(200)은 샘플에 포함된 광학표지를 여기시키기 위해 광을 방출한다. 발광모듈(200)의 광원소자(210)가 방출하는 광은 여기광(excitation light)으로 표시될 수 있다. 샘플이 방출하는 광은 방출광(emission light)으로 표시될 수 있다. 각 광원소자(210)로부터 방출된 여기광의 경로는 여기 경로(excitation path)로 표시될 수 있다. 샘플로부터 방출된 방출광의 경로는 방출 경로(emission path)로 표시될 수 있다. 광원소자(210)와 광검출기(310)는 샘플 홀더(100)에 대하여 정확한 광 경로를 유지하기 위하여 고정된 위치에 배치될 수 있다.The light emitting module 200 emits light to excite the optical label included in the sample. Light emitted by the light element 210 of the light emitting module 200 may be displayed as excitation light. The light emitted by the sample can be expressed as emission light. The path of the excitation light emitted from each light element 210 may be expressed as an excitation path. The path of the emission light emitted from the sample can be expressed as an emission path. The light source element 210 and the photodetector 310 may be placed at fixed positions to maintain an accurate optical path with respect to the sample holder 100.

광원소자(210)는 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 광원소자(210)는 LED일 수 있다.The light source device 210 may be a laser unit including a light emitting diode (LED) including an organic LED, an inorganic LED, and a quantum dot LED, a tunable laser, a He-Ne laser, and an Ar laser. According to one embodiment of the present invention, the light source device 210 may be an LED.

일 실시예에 따르면, 발광모듈(200)은 광원소자(210)를 고정시키기 위한 광원소자 지지체(240)를 추가로 포함할 수 있다. 광원소자 지지체(240)는 광원소자(210)가 목적하는 샘플 영역에 고르게 광을 공급할 수 있도록 광원소자(210)를 배열하고 고정시킨다. 상기 광원소자 지지체(240)는 외부로부터 전압이 인가될 수 있도록 배선이 형성되어 있는 기판, 즉 PCB(Printed Circuit Board)일 수 있다. According to one embodiment, the light emitting module 200 may further include a light source element support 240 for fixing the light source element 210. The light source element support 240 arranges and fixes the light source elements 210 so that the light source elements 210 can evenly supply light to the target sample area. The light element support 240 may be a board on which wiring is formed so that a voltage can be applied from the outside, that is, a printed circuit board (PCB).

일 실시예에 따르면, 발광모듈(200)이 복수의 광원소자(210)를 포함하는 경우, 복수의 광원소자(210)는 각각 샘플 홀더(100)의 상이한 샘플 영역(110)에 광을 조사하도록 형성된다. 즉, 각 광원소자(210)는 개별적으로 할당된 샘플 영역(110)에 여기광을 조사한다. 이때, 검출모듈(300)은 복수의 광검출기(310)를 포함할 수 있으며, 복수의 광검출기(310)는 각각 샘플 홀더(100)의 상이한 샘플 영역(110) 중 각각 할당된 샘플 영역(110)에서 방출되는 방출광을 감지하도록 형성된다. 각 광검출기(310)는 할당된 샘플 영역(110)에서 발생하는 광학 신호를 검출할 수 있다. According to one embodiment, when the light emitting module 200 includes a plurality of light source elements 210, each of the plurality of light source elements 210 irradiates light to a different sample area 110 of the sample holder 100. is formed That is, each light element 210 radiates excitation light to the individually assigned sample area 110. At this time, the detection module 300 may include a plurality of photodetectors 310, and each of the plurality of photodetectors 310 is assigned a sample area 110 among the different sample areas 110 of the sample holder 100. ) is formed to detect the emission light emitted from the. Each photodetector 310 can detect an optical signal occurring in the assigned sample area 110.

TIR(Total Internal Reflection) 렌즈(220)는 광원소자(210)와 인접하게 배치 또는 결합되어 상기 광원소자(210)에서 조사되는 여기광을 안내한다. 상기 TIR 렌즈(220)는 광원소자(210)에서 조사되는 여기광의 광도(LI, Luminous Intensity), 즉 여기광의 세기를 높이기 위해 내부 전반사를 통해 상기 여기광을 안내하도록 형성된다. 즉, 상기 TIR 렌즈(220)는 광원소자(210)로부터 광범위하게 조사되는 광을 모으는 기능을 수행한다. 상기 TIR 렌즈(220)를 이용하여 광원소자(210)에서 조사되는 여기광의 세기를 높이면 광검출기(310)에서의 신호대비잡음비(SNR, Signal to Noise Ratio)가 높아져 타깃 분석물 검출의 정확도가 높아질 수 있다. 한편, 상기 광원소자(210)에서 조사되는 여기광을 시준(collimating)하는, 즉 평행광으로 만들어주는 시준렌즈가 상기 TIR 렌즈(220) 대신에 사용될 수도 있다. The TIR (Total Internal Reflection) lens 220 is disposed or combined adjacent to the light source element 210 and guides the excitation light emitted from the light source element 210. The TIR lens 220 is formed to guide the excitation light through total internal reflection in order to increase the luminous intensity (LI) of the excitation light emitted from the light source element 210, that is, the intensity of the excitation light. That is, the TIR lens 220 performs a function of collecting light emitted broadly from the light element 210. If the intensity of the excitation light irradiated from the light source element 210 is increased using the TIR lens 220, the signal to noise ratio (SNR) in the photodetector 310 increases, thereby increasing the accuracy of target analyte detection. You can. Meanwhile, a collimating lens that collimates the excitation light emitted from the light source element 210, that is, turns it into parallel light, may be used instead of the TIR lens 220.

발광모듈(200)이 복수의 광원소자(210) 및 복수의 TIR 렌즈(220)를 포함하는 경우, 각 광원소자(210)에는 각 TIR 렌즈(220)가 인접하게 배치 또는 결합될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광원소자(210)와 TIR 렌즈(220)는 하나의 조립체(assembly)로 형성될 수 있으며, 상기 조립체는 목적하는 샘플 영역에 고르게 광을 공급할 수 있도록 광원소자 지지체(240)에 배열 및 고정될 수 있다.When the light emitting module 200 includes a plurality of light elements 210 and a plurality of TIR lenses 220, each TIR lens 220 may be disposed or coupled to each light element element 210 adjacent to each other. According to one embodiment, the light source element 210 and the TIR lens 220 may be formed as one assembly, and the assembly includes a light element support 240 to evenly supply light to the target sample area. Can be arranged and fixed.

대물렌즈(600)는 상기 샘플 홀더(100)의 상부에 광축으로 배치되며, 상기 발광모듈(200)로부터 조사되는 여기광이 상기 샘플 홀더(100)의 샘플 수용부를 향하도록 평행하게 안내하거나 집광하도록 형성된다. 상기 대물렌즈(600)는 광축으로 하나 이상 배치될 수 있으며, 바람직하게는 광축으로 2개 배치될 수 있다.The objective lens 600 is disposed along the optical axis at the top of the sample holder 100 and guides or condenses the excitation light emitted from the light emitting module 200 in parallel toward the sample receiving portion of the sample holder 100. is formed The objective lens 600 may be disposed at least one along the optical axis, and preferably, two objective lenses 600 may be disposed along the optical axis.

한편, 샘플 홀더(100)가 복수의 샘플 영역(110)으로 구분되는 경우, 각 샘플 영역(110)의 상부에는 각 대물렌즈(600)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 대물렌즈(600)는 상기 샘플 영역(110)에 대응되는 평면 형상을 갖도록 형성될 수 있다.Meanwhile, when the sample holder 100 is divided into a plurality of sample areas 110, each objective lens 600 may be placed on top of each sample area 110. At this time, the objective lens 600 may be formed to have a planar shape corresponding to the sample area 110.

도 2의 (a)는 발광모듈에서 대물렌즈로 광이 조사되었을 때 대물렌즈의 중심에서 벗어나는 각도에 따라 측정되는 광의 상대적인 세기를 나타내고, 도 2의 (b)는 발광모듈에서 발생된 여기광이 대물렌즈를 지나 샘플 영역으로 조사되는 경우를 나타내는 개념도이다.Figure 2(a) shows the relative intensity of light measured according to the angle away from the center of the objective lens when light is irradiated from the light emitting module to the objective lens, and Figure 2(b) shows the excitation light generated from the light emitting module. This is a conceptual diagram showing the case where irradiation passes through the objective lens and into the sample area.

도 2를 참조하면, 광원소자(210), TIR 렌즈(220), 대물렌즈(600) 및 각 샘플 영역(110)의 샘플 수용부는, 동일한 광축, 즉 수직 방향으로 배치될 수 있다. 상기 광원소자(210)로부터 발생된 여기광은, 상기 TIR 렌즈(220), 상기 대물렌즈(600)를 차례로 통과하여 상기 샘플 영역(110)의 샘플 수용부로 조사될 수 있다.Referring to FIG. 2, the light element 210, the TIR lens 220, the objective lens 600, and the sample receiving portion of each sample area 110 may be arranged along the same optical axis, that is, in the vertical direction. Excitation light generated from the light source element 210 may sequentially pass through the TIR lens 220 and the objective lens 600 and be irradiated to the sample receiving portion of the sample area 110.

일 실시예에 따르면, 상기 샘플 영역(110)은 4 X 4 형태의 16-샘플 수용부를 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 샘플 영역(110)은 상기 여기광이 도달하는 구역에 따라 A ZONE, B ZONE, C ZONE으로 구분될 수 있다. A ZONE은 중앙부 4개의 샘플 수용부를 포함하는 구역이고, B ZONE은 측면부 6개의 샘플 수용부를 포함하는 구역이며, C ZONE은 모서리부 4개의 샘플 수용부를 포함하는 구역이다.According to one embodiment, the sample area 110 may be formed to have a 16-sample receiving portion in a 4 x 4 shape. At this time, the sample area 110 may be divided into A ZONE, B ZONE, and C ZONE depending on the area where the excitation light reaches. A ZONE is a zone containing 4 sample accommodating units in the center, B ZONE is a zone containing 6 sample accommodating units on the sides, and C ZONE is a zone containing 4 sample accommodating units in the corners.

도 2를 참조하면, TIR 렌즈(220)는 광원소자(210)로부터 상기 샘플 영역(110)으로 광범위하게 조사되는 광을 일정한 빔각(Beam angle, θa)을 이루도록 제어하여 안내한다.Referring to FIG. 2, the TIR lens 220 controls and guides the light widely irradiated from the light source element 210 to the sample area 110 to form a constant beam angle (θ a ).

이때, TIR 렌즈의 빔각(θa)이란, 광원소자(210)에서 조사되는 광이 TIR 렌즈(220)를 지나 대물렌즈(600)까지의 거리(L)에 해당하는 영역에 도달했을 때, 해당 영역의 중심부(O)에서 측정되는 상대적인 광도(Relative Intensity)의 50%에 해당하는 광도를 갖는 지점과 광원소자(210)가 이루는 각도의 하프각(half angle)을 의미한다. 그리고, 광원소자와 대물렌즈 사이의 각(

Figure pat00001
b)이란, 대물렌즈(600)의 최외곽과 광원소자(210)가 이루는 각도의 하프각(half angle)을 의미한다. 도 1에서, 샘플 홀더(100)를 향하여 개구되는 차단모듈(500)의 개구부(512)가 대물렌즈(600) 보다 작게 도시되었으나, 실질적으로 개구부(512)는 대물렌즈의 크기와 대응되는 크기를 갖도록 형성될 수 있다. At this time, the beam angle (θ a ) of the TIR lens is when the light emitted from the light element 210 passes through the TIR lens 220 and reaches the area corresponding to the distance (L) to the objective lens 600. It refers to the half angle of the angle formed between the light source element 210 and a point having a luminous intensity corresponding to 50% of the relative luminous intensity measured at the center (O) of the area. And, the angle between the light element and the objective lens (
Figure pat00001
b ) means the half angle of the angle formed between the outermost edge of the objective lens 600 and the light source element 210. In FIG. 1, the opening 512 of the blocking module 500 that opens toward the sample holder 100 is shown to be smaller than the objective lens 600, but in reality, the opening 512 has a size corresponding to the size of the objective lens. It can be formed to have.

일 실시예에 따르면, TIR 렌즈의 빔각(θa)은 16° 내지 24°일 수 있으며, 바람직하게는 18° 내지 22°일 수 있다. 그리고, 광원소자와 대물렌즈 사이의 각(θb)은 10° 내지 15°일 수 있다. According to one embodiment, the beam angle (θ a ) of the TIR lens may be 16° to 24°, and preferably 18° to 22°. And, the angle (θ b ) between the light element and the objective lens may be 10° to 15°.

일 실시예에 따르면, TIR 렌즈의 빔각(θa)과 광원소자와 대물렌즈 사이의 각(θb)은, 하기 식을 만족할 수 있다.According to one embodiment, the beam angle (θ a ) of the TIR lens and the angle (θ b ) between the light element and the objective lens may satisfy the following equation.

식 : 0.55 ≤ θba ≤ 0.75Formula: 0.55 ≤ θ ba ≤ 0.75

θba 가 0.75 보다 크면, 샘플 영역(110)에 조사되는 여기광의 광도(LI)가 높아지고 광검출기(310)에서의 신호대비잡음비(SNR)가 개선되어 타깃 분석물 검출의 정확도가 향상될 수 있으나, 샘플 영역(110)의 A ZONE과 C ZONE 사이의 상대적인 광도 차이가 커져 구역별 광학 균일성(Optical Uniformity)이 낮아질 수 있다.When θ ba is greater than 0.75, the luminous intensity (LI) of the excitation light irradiated to the sample area 110 increases and the signal-to-noise ratio (SNR) in the photodetector 310 is improved, thereby improving the accuracy of detecting the target analyte. However, the relative luminance difference between the A zone and the C zone of the sample area 110 may increase, thereby lowering the optical uniformity for each zone.

θba 가 0.55 보다 작으면, 샘플 영역(110)의 A ZONE과 C ZONE 사이의 상대적인 광도 차이가 작아져 구역별 광학 균일성(Optical Uniformity)이 높아질 수 있으나, 샘플 영역(110)에 조사되는 여기광의 광도(LI)가 충분하지 않아 광검출기(310)에서의 신호대비잡음비(SNR)가 개선되지 않을 수 있다.If θ ba is less than 0.55, the relative luminance difference between the A ZONE and C ZONE of the sample area 110 becomes smaller and the optical uniformity for each zone can be increased, but in the sample area 110 Since the luminous intensity (LI) of the irradiated excitation light is not sufficient, the signal-to-noise ratio (SNR) in the photodetector 310 may not be improved.

여기광 필터부(230)는 광원소자(210)로부터 조사되는 광을 필터(filtration)한다. 필터는 광원소자(210)로부터 조사되는 광 중 특정 파장대역의 광을 선택적으로 통과시키거나, 특정 파장대역의 광을 선택적으로 통과시키지 않는 것을 의미한다. 여기광 필터부(230)는 상기 광원소자(210)로부터 조사되는 광 중 특정 파장대역의 광을 선택적으로 통과시켜 샘플에 조사되도록 한다. 이로써, 샘플 내 포함된 광학표지 중 특정 광학표지만이 광학 신호를 발생하게 된다.The excitation light filter unit 230 filters the light emitted from the light source element 210. The filter means that among the light emitted from the light source element 210, selectively passes light in a specific wavelength band or does not selectively pass light in a specific wavelength band. The excitation light filter unit 230 selectively passes light in a specific wavelength band among the light emitted from the light source element 210 to be irradiated to the sample. As a result, only specific optical labels among the optical labels included in the sample generate optical signals.

여기광 필터부(230)는 TIR 렌즈(220)와 이격 배치되며 상기 TIR 렌즈(220)에 의해 안내되는 여기광이 통과하도록 형성된다.The excitation light filter unit 230 is spaced apart from the TIR lens 220 and is formed to allow the excitation light guided by the TIR lens 220 to pass through.

여기광 필터부(230)는 파장대역을 달리하는 복수의 필터(231)가 원주 방향으로 배치되는 여기광 필터휠(232) 및 상기 여기광 필터휠(232)을 회전 구동하는 여기광 필터휠 구동부(234)를 포함할 수 있다. The excitation light filter unit 230 includes an excitation light filter wheel 232 in which a plurality of filters 231 having different wavelength bands are arranged in the circumferential direction, and an excitation light filter wheel driver that rotates the excitation light filter wheel 232. It may include (234).

필터(231)는 밴드패스 필터일 수 있다. 상기 밴드패스 필터는 일정 파장대역의 광을 선택적으로 투과시키는 필터를 의미한다. 상기 밴드패스 필터를 투과하는 광의 파장대역을 상기 필터(231)의 패스밴드(passband)라고 한다. 상기 패스밴드는 파장대역의 형태로 표시될 수 있다. 특정 패스밴드를 포함하는 필터(231)란 상기 특정 패스밴드에 포함되는 파장의 광을 통과시키는 필터를 의미한다. Filter 231 may be a bandpass filter. The bandpass filter refers to a filter that selectively transmits light in a certain wavelength band. The wavelength band of light passing through the bandpass filter is called the passband of the filter 231. The passband may be displayed in the form of a wavelength band. The filter 231 including a specific passband refers to a filter that passes light of a wavelength included in the specific passband.

여기광 필터휠(232)에 배치되는 복수개의 필터(231) 각각은 서로 상이한 광학표지를 여기시킬 수 있는 광을 통과시킬 수 있다. 따라서, 일 실시예에 의하면, 복수개의 필터(231) 각각의 패스밴드는 서로 중첩되지 않거나 서로 상이할 수 있다. 복수개의 필터(231) 각각은 서로 상이한 광학표지를 선택적으로 여기시키기 위하여 배치된 것일 수 있다.Each of the plurality of filters 231 disposed on the excitation light filter wheel 232 can pass light that can excite different optical labels. Therefore, according to one embodiment, the passbands of each of the plurality of filters 231 may not overlap or may be different from each other. Each of the plurality of filters 231 may be arranged to selectively excite different optical labels.

여기광 필터휠 구동부(234)는 여기광 필터휠(232)의 회전축(233)과 연결되어 상기 여기광 필터휠(232)을 회전 구동시킨다. 상기 여기광 필터휠 구동부(234)는 예를 들어 모터를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 모터는 예를 들어 AC 모터, DC 모터, 스텝모터, 서보모터 또는 리니어 모터 일 수 있으며, 바람직하게는 스텝모터일 수 있다. 상기 여기광 필터휠 구동부(234)에 의해 광원소자(210)에는 여기광 필터휠(232)의 각 필터(231)들이 교대로 배치될 수 있다.The excitation light filter wheel driving unit 234 is connected to the rotation shaft 233 of the excitation light filter wheel 232 and rotates the excitation light filter wheel 232. The excitation light filter wheel driving unit 234 may include, for example, a motor. The motor may be, for example, an AC motor, DC motor, step motor, servo motor, or linear motor, and is preferably a step motor. Each filter 231 of the excitation light filter wheel 232 may be alternately arranged on the light source element 210 by the excitation light filter wheel driving unit 234.

일 실시예에 따르면, 발광모듈(200)이 복수의 광원소자(210)를 포함하는 경우, 적어도 2개의 광원소자(210)는 동일한 여기광 필터휠(232)에 배치된 복수의 필터(231) 중 서로 상이한 필터를 통과하는 여기광을 조사하도록 배치될 수 있다.According to one embodiment, when the light emitting module 200 includes a plurality of light source elements 210, at least two light source elements 210 are connected to a plurality of filters 231 disposed on the same excitation light filter wheel 232. It may be arranged to irradiate excitation light that passes through different filters.

도 3은 복수의 샘플 영역으로 구분되는 샘플 홀더와 복수의 광원소자를 구비하는 발광모듈의 위치관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 복수의 샘플 영역으로 구분되는 샘플 홀더와 여기광 필터부의 위치관계를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining the positional relationship between a sample holder divided into a plurality of sample areas and a light-emitting module having a plurality of light element elements, and FIG. 4 is a diagram showing the position of the sample holder divided into a plurality of sample areas and the excitation light filter unit. This is a drawing to explain the relationship.

도 3 및 도 4를 참조하면, 일 실시예 따른 샘플 홀더(100)는 8 X 12 형태의 96-샘플 수용부를 포함하며, 6개의 샘플 영역(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)으로 구분될 수 있다. 상기 샘플 영역(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)은 각각 4 X 4 형태의 16-샘플 수용부를 포함할 수 있다.Referring to Figures 3 and 4, the sample holder 100 according to one embodiment includes a 96-sample receiving portion in the form of 8 can be distinguished. The sample areas 110a, 110b, 110c, 110d, 110e, and 110f may each include a 16-sample receiving portion in a 4 x 4 shape.

일 실시예에 따른 발광모듈(200)은 광원소자 지지체(240)에 고정된 6개의 광원소자(210)를 포함할 수 있다. 각 광원소자(210)에는 TIR 렌즈(220)가 인접하게 배치 또는 결합될 수 있다. 6개의 광원소자(210)는 각각 샘플 홀더(100)의 상이한 샘플 영역(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)에 광을 조사하도록 형성된다. 즉, 각 광원소자(210)는 개별적으로 할당된 샘플 영역(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)에 여기광을 조사한다. The light emitting module 200 according to one embodiment may include six light element elements 210 fixed to the light element support 240. A TIR lens 220 may be disposed or combined adjacent to each light element 210. The six light elements 210 are formed to irradiate light to different sample areas 110a, 110b, 110c, 110d, 110e, and 110f of the sample holder 100, respectively. That is, each light element 210 irradiates excitation light to individually assigned sample areas 110a, 110b, 110c, 110d, 110e, and 110f.

6개의 광원소자(210)는 2개의 여기광 필터부(230)를 통해 6개의 샘플 영역(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)으로 조사될 수 있다. 즉, 4개의 광원소자(210)는 하나의 여기광 필터부(230)에 형성된 복수의 필터(231) 중 서로 상이한 필터(231)를 통과하여 4개의 샘플 영역(110a, 110b, 110c, 110d)으로 조사될 수 있고, 2개의 광원소자(210)는 다른 하나의 여기광 필터부(230)에 형성된 복수의 필터(231)중 서로 상이한 필터(231)를 통과하여 2개의 샘플 영역(110e, 110f)으로 조사될 수 있다.Six light source elements 210 can be irradiated to six sample areas 110a, 110b, 110c, 110d, 110e, and 110f through two excitation light filter units 230. That is, the four light source elements 210 pass through different filters 231 among the plurality of filters 231 formed in one excitation light filter unit 230 to produce four sample areas 110a, 110b, 110c, and 110d. can be irradiated, and the two light element elements 210 pass through different filters 231 among the plurality of filters 231 formed in the other excitation light filter unit 230 to produce two sample areas 110e and 110f. ) can be investigated.

한편, 도 3과 도 4에는 하나의 광원소자(210)가 하나의 샘플 영역(110)에 대응되는 것으로 도시하였지만, 이와 달리 복수의 광원소자가 하나의 샘플 영역에 대응될 수도 있다.Meanwhile, in FIGS. 3 and 4, one light source element 210 is shown as corresponding to one sample area 110, but differently, a plurality of light element elements may correspond to one sample area.

또한, 도 3과 도 4에는 4개의 광원소자(210)가 하나의 여기광 필터휠(232)을 공유하고, 여기광 필터휠(232)에는 4개의 필터(231)가 마련되는 것을 도시하였다. 그러나 이와 달리 4개 보다 적은 복수의 광원소자가 하나의 여기광 필터휠을 공유하거나, 5개 이상의 복수의 광원소자가 하나의 여기광 필터휠을 공유하는 것도 가능하다.In addition, Figures 3 and 4 show that four light source elements 210 share one excitation light filter wheel 232, and four filters 231 are provided on the excitation light filter wheel 232. However, unlike this, it is also possible for a plurality of light source elements less than four to share one excitation light filter wheel, or for a plurality of light source elements of five or more to share one excitation light filter wheel.

또한, 하나의 여기광 필터휠에는 4개 보다 적은 복수의 필터가 마련되거나, 5개 이상의 복수의 필터가 마련되는 것도 가능하다. 예를 들어, 4개의 광원소자는 5개의 필터를 구비하는 하나의 여기광 필터휠을 공유하도록 마련될 수 있다. 그리고 5개의 필터 각각은 여기광 필터휠의 회전축을 중심으로 동일 반경 상에 배치되되, 원주 방향 등간격으로 8 등분한 위치들 중 어느 하나의 위치에 마련될 수 있다.In addition, it is possible for one excitation light filter wheel to be provided with a plurality of filters less than four, or a plurality of filters with five or more filters. For example, four light elements may be arranged to share one excitation light filter wheel having five filters. Each of the five filters is disposed on the same radius around the rotation axis of the excitation light filter wheel, and may be provided at any one of eight positions divided at equal intervals in the circumferential direction.

한편, 위에서 설명한 광원소자(210)와 여기광 필터휠(230)에 대한 설명은 광검출기(310)와 방출광 필터휠(320)에 적용될 수 있다. 그리고 광원소자(210)와 여기광 필터휠(230)의 대응구조는 광검출기(310)와 방출광 필터휠(320)의 대응구조와 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 그리고 여기광 필터휠(230)의 필터 개수 및 배치형상은 방출광 필터휠(320)의 필터 개수 및 배치형상과 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.Meanwhile, the description of the light source element 210 and the excitation light filter wheel 230 described above can be applied to the photodetector 310 and the emission light filter wheel 320. And the corresponding structure of the light source element 210 and the excitation light filter wheel 230 may be the same as or different from the corresponding structure of the photodetector 310 and the emission light filter wheel 320. Additionally, the number and arrangement of filters of the excitation light filter wheel 230 may be the same as or different from the number and arrangement of filters of the emission light filter wheel 320.

한편, 도 1에 따르면, 본 발명의 타깃 분석물 검출장치(10)는 검출모듈(300)을 포함한다. 상기 검출모듈(300)은 샘플 홀더(100)에 수용된 샘플로부터 발생하는 광학 신호를 감지한다. 상기 검출모듈(300)은 광검출기(310), 방출광 필터부(320), 복수의 렌즈(330), 필드스탑(340) 및 스페이서(350)를 포함한다.Meanwhile, according to Figure 1, the target analyte detection device 10 of the present invention includes a detection module 300. The detection module 300 detects an optical signal generated from a sample accommodated in the sample holder 100. The detection module 300 includes a photodetector 310, an emission light filter unit 320, a plurality of lenses 330, a field stop 340, and a spacer 350.

광검출기(310)는 광학 신호의 세기에 따라 전기 신호를 발생시켜 광학 신호를 검출할 수 있다. 광검출기(310)는 샘플에 포함된 광학표지에서 방출되는 방출광을 감지할 수 있도록 형성된다. 광검출기(310)는 광의 파장을 구분하여 파장별 광량을 감지하거나, 파장에 상관없이 총 광량을 감지하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 광검출기(310)는 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.The photodetector 310 may detect an optical signal by generating an electric signal according to the intensity of the optical signal. The photodetector 310 is configured to detect light emitted from an optical label included in the sample. The photodetector 310 may detect the amount of light for each wavelength by distinguishing the wavelengths of light, or may detect the total amount of light regardless of the wavelength. Specifically, the photodetector 310 may use, for example, a photo diode, a photo diode array, a photo multiplier tube (PMT), a CCD image sensor, a CMOS image sensor, or an avalanche photodiode (APD).

방출광 필터부(320)는 광검출기(310)와 이격 배치되며 상기 샘플로부터 방출되는 방출광이 통과하도록 형성된다.The emission light filter unit 320 is spaced apart from the photodetector 310 and is formed to allow emission light emitted from the sample to pass through.

방출광 필터부(320)는 파장대역을 달리하는 복수개의 필터(321)가 원주 방향으로 배치되는 방출광 필터휠(322) 및 상기 방출광 필터휠(322)을 회전 구동하는 방출광 필터휠 구동부(324)를 포함할 수 있다. The emission light filter unit 320 includes an emission light filter wheel 322 in which a plurality of filters 321 having different wavelength bands are arranged in the circumferential direction, and an emission light filter wheel driver that rotates the emission light filter wheel 322. It may include (324).

방출광 필터휠(322)에 배치되는 복수개의 필터(321)는 샘플에 포함된 광학 표지에서 방출되는 방출광을 선택적으로 통과시키기 위한 필터이다. 샘플에 포함된 광학표지에서 방출되는 방출광 외 다른 파장대역의 광이 광검출기(310)에 감지되는 경우 광학 신호를 정확하게 검출할 수 없다. 필터(321)는 광학표지에서 방출되는 방출광을 선택적으로 통과시켜 타깃 분석물을 정확하게 검출할 수 있게 한다.The plurality of filters 321 disposed on the emission light filter wheel 322 are filters for selectively passing emission light emitted from the optical label included in the sample. If light in a different wavelength band other than the emission light emitted from the optical label included in the sample is detected by the photodetector 310, the optical signal cannot be accurately detected. The filter 321 allows the target analyte to be accurately detected by selectively passing the emission light emitted from the optical label.

방출광 필터휠 구동부(324)는 방출광 필터휠(322)의 회전축(323)과 연결되어 상기 방출광 필터휠(322)을 회전 구동시킨다. 상기 방출광 필터휠 구동부(324)는 예를 들어 모터를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 모터는 예를 들어 AC 모터, DC 모터, 스텝모터, 서보모터 또는 리니어 모터 일 수 있으며, 바람직하게는 스텝모터일 수 있다. 상기 방출광 필터휠 구동부(324)에 의해 광검출기(310)에는 방출광 필터휠(322)의 각 필터(321)들이 교대로 배치될 수 있다.The emission light filter wheel driving unit 324 is connected to the rotation shaft 323 of the emission light filter wheel 322 and rotates the emission light filter wheel 322. The emission light filter wheel driving unit 324 may include, for example, a motor. The motor may be, for example, an AC motor, DC motor, step motor, servo motor, or linear motor, and is preferably a step motor. Each filter 321 of the emission light filter wheel 322 may be alternately arranged in the photodetector 310 by the emission light filter wheel driving unit 324.

일 실시예에 따르면, 검출모듈(300)은 복수의 광검출기(310)를 포함하고, 적어도 2개의 광검출기(310)는 동일한 방출광 필터휠(322)에 배치된 복수의 필터(321) 중 서로 상이한 필터를 통과한 방출광을 감지하도록 배치될 수 있다.According to one embodiment, the detection module 300 includes a plurality of photodetectors 310, and at least two photodetectors 310 are selected from among the plurality of filters 321 disposed on the same emission light filter wheel 322. It may be arranged to detect emitted light that has passed through different filters.

복수의 렌즈(330)는 광검출기(310)로 진입하는 방출광의 광축으로 배치되며, 상기 방출광이 상기 광검출기(310)에 상으로 맺히도록 초점을 조절한다. 즉, 샘플로부터 방출되는 방출광은 상기 복수의 렌즈(330) 및 상기 방출광 필터부(320)를 차례로 통과하여 상기 광검출기(310)에 결상될 수 있다. 복수의 렌즈(330)는 상기 방출광의 초점 조절 정도에 따라 2개, 3개, 4개, 5개 등 다양한 개수로 구성될 수 있다. 또한, 복수의 렌즈(330)는 하나 이상의 오목렌즈 및 하나 이상의 볼록렌즈를 포함하는 조합으로 구성될 수 있다.The plurality of lenses 330 are arranged along the optical axis of the emitted light entering the photodetector 310, and adjust the focus so that the emitted light is focused on the photodetector 310. That is, the emission light emitted from the sample may sequentially pass through the plurality of lenses 330 and the emission light filter unit 320 and form an image on the photodetector 310. The plurality of lenses 330 may be configured in various numbers, such as 2, 3, 4, or 5, depending on the degree of focus control of the emitted light. Additionally, the plurality of lenses 330 may be composed of a combination including one or more concave lenses and one or more convex lenses.

스페이서(350)는 상기 복수의 렌즈(330)의 각 렌즈 사이에 배치되어, 각 렌즈 사이의 간격을 일정하게 유지시키도록 형성된다. 일 예로, 상기 스페이서(350)는 간격조절 링일 수 있다. 스페이서(350)는 상기 복수의 렌즈(330)의 개수에 대응하여 복수개가 배치될 수 있다. The spacer 350 is disposed between each lens of the plurality of lenses 330 to maintain a constant distance between each lens. As an example, the spacer 350 may be a gap adjustment ring. A plurality of spacers 350 may be arranged corresponding to the number of lenses 330.

필드스탑(340)은 상기 복수의 렌즈(330) 사이 특정 위치에 배치되어, 방출광 이외의 광이 광검출기(310)에 상으로 맺히는 것을 차단하도록 형성된다. 일 예로, 상기 필드스탑(340)은 시야 조리개일 수 있으며, 상기 필드스탑(340)의 내경(D)은 스페이서(350)의 내경보다 작게 형성될 수 있다. 즉, 상기 필드스탑(340)은 샘플에서 방출되는 방출광이 아닌, 예를 들어 써멀리드(420) 등에서 반사되는 광이 광검출기(310)에 도달하는 것을 방지하여 광학적 노이즈를 감소시킬 수 있다. 한편, 필드스탑(340)은 렌즈 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 기능도 수행할 수 있다. 즉, 필드스탑(340)은 방출광 이외의 광을 차단하는 기능과 렌즈 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 기능 중 1 이상을 수행할 수 있다.The field stop 340 is disposed at a specific position between the plurality of lenses 330 to block light other than the emitted light from being focused on the photodetector 310. For example, the field stop 340 may be a field stop, and the inner diameter D of the field stop 340 may be smaller than the inner diameter of the spacer 350. That is, the field stop 340 can reduce optical noise by preventing light reflected from, for example, the thermal lid 420, rather than the emitted light emitted from the sample, from reaching the photodetector 310. Meanwhile, the field stop 340 can also perform the function of maintaining a constant distance between lenses. That is, the field stop 340 can perform one or more of the functions of blocking light other than the emitted light and maintaining the distance between the lenses constant.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈, 스페이서, 필드스탑을 포함하는 렌즈 하우징의 분해도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈, 스페이서, 필드스탑을 포함하는 렌즈 하우징의 단면도이다. Figure 5 is an exploded view of a lens housing including a lens, a spacer, and a field stop according to an embodiment of the present invention, and Figure 6 is a cross-sectional view of a lens housing including a lens, a spacer, and a field stop according to an embodiment of the present invention. am.

도 5 및 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 본 발명의 검출모듈(300)은 서로 축 방향으로 결합되며 각각 하나 이상의 렌즈를 수용하는 제1 렌즈 하우징(361) 및 제2 렌즈 하우징(362)을 포함한다. 이때, 상기 제1 렌즈 하우징(361)은 상기 광검출기(310)로부터 원위측에 배치되고, 상기 제2 렌즈 하우징(362)은 상기 광검출기(310)로부터 근위측에 배치될 수 있다. 제1 렌즈 하우징(361)과 제2 렌즈 하우징(362)은 서로의 결합을 용이하게 하는 다양한 결합 방식이 적용될 수 있으나, 바람직하게는 나사 결합 방식으로 결합될 수 있다.5 and 6, the detection module 300 of the present invention according to one embodiment includes a first lens housing 361 and a second lens housing 362 that are axially coupled to each other and each accommodate one or more lenses. ) includes. At this time, the first lens housing 361 may be disposed on the distal side from the photodetector 310, and the second lens housing 362 may be disposed on the proximal side from the photodetector 310. The first lens housing 361 and the second lens housing 362 may be coupled using various coupling methods to facilitate coupling with each other, but are preferably coupled using a screw coupling method.

일 실시예에 따르면, 필드스탑(340)은 상기 제1 렌즈 하우징(361) 내부에서 상기 광검출기(310)로부터 근위측에 배치되는 렌즈와 상기 제2 렌즈 하우징(362) 내부에서 상기 광검출기(310)로부터 원위측에 배치되는 렌즈 사이에 위치할 수 있다. According to one embodiment, the field stop 340 includes a lens disposed proximally from the photodetector 310 inside the first lens housing 361 and a photodetector ( 310) may be located between the lenses disposed on the distal side.

보다 구체적으로, 제1 렌즈 하우징(361)은 광검출기(310)로부터 원위측에서부터 차례로 제1 렌즈(331), 제1 스페이서(351), 제2 렌즈(332) 및 필드스탑(340)을 수용할 수 있다. 이때, 필드스탑(340)은 상기 제1 렌즈 하우징(361) 내부로 삽입 결합되면서 상기 제1 하우징(361) 내부의 상기 제1 렌즈(331)와 상기 제2 렌즈(332)를 가압하여 정해진 위치에 고정될 수 있도록 한다. 일 예로, 필드스탑(340)과 제1 렌즈 하우징(361)의 결합은 나사 결합일 수 있으며, 필드스탑(340)이 제1 렌즈 하우징(361)과 나사 결합될 때, 토크를 측정하여 제1 렌즈(331)와 제2 렌즈(332)가 정해진 위치에 있는지 여부를 판단할 수 있다.More specifically, the first lens housing 361 sequentially accommodates the first lens 331, the first spacer 351, the second lens 332, and the fieldstop 340 from the distal side from the photodetector 310. can do. At this time, the field stop 340 is inserted and coupled into the first lens housing 361 and presses the first lens 331 and the second lens 332 inside the first housing 361 to a predetermined position. so that it can be fixed to . As an example, the coupling between the field stop 340 and the first lens housing 361 may be a screw coupling, and when the field stop 340 is screw coupled with the first lens housing 361, the torque is measured to form the first lens housing 361. It can be determined whether the lens 331 and the second lens 332 are at a predetermined position.

제2 렌즈 하우징(362)은 광검출기(310)로부터 근위측에서부터 차례로 제3 렌즈(333), 제2 스페이서(352), 제4 렌즈(334), 제3 스페이서(353), 제5 렌즈(335) 및 제4 스페이서(354)을 수용할 수 있다. 이때, 제4 스페이서(354)는 상기 제2 렌즈 하우징(362) 내부로 삽입 결합되면서 상기 제2 하우징(362) 내부의 상기 제3 렌즈(333), 제4 렌즈(334) 및 상기 제5 렌즈(335)를 가압하여 정해진 위치에 고정될 수 있도록 한다. 일 예로, 제4 스페이서(354)와 제2 렌즈 하우징(362)의 결합은 나사 결합일수 있으며, 제4 스페이서(354)가 제2 렌즈 하우징(362)과 나사 결합될 때, 토크를 측정하여 제3 렌즈(333), 제4 렌즈(334) 및 제5 렌즈(335)가 정해진 위치에 있는지 여부를 판단할 수 있다. The second lens housing 362 includes a third lens 333, a second spacer 352, a fourth lens 334, a third spacer 353, and a fifth lens ( 335) and a fourth spacer 354 can be accommodated. At this time, the fourth spacer 354 is inserted and coupled into the second lens housing 362 and the third lens 333, fourth lens 334, and fifth lens inside the second housing 362. Pressurize (335) so that it can be fixed in the designated position. As an example, the fourth spacer 354 and the second lens housing 362 may be coupled by screwing, and when the fourth spacer 354 is screwed with the second lens housing 362, the torque is measured and the fourth spacer 354 is screwed together with the second lens housing 362. It can be determined whether the third lens 333, fourth lens 334, and fifth lens 335 are at designated positions.

이처럼, 검출모듈(300)이 각각 하나 이상의 렌즈를 수용하는 제1 렌즈 하우징(361)과 제2 렌즈 하우징(362)을 포함하고, 제1 렌즈 하우징(361)과 제2 렌즈 하우징(362)의 결합 부위에 필드스탑(340)이 마련됨으로써 각 렌즈의 결합 및 정위치 고정이 용이하며, 유지보수가 용이할 수 있다.As such, the detection module 300 includes a first lens housing 361 and a second lens housing 362 each accommodating one or more lenses, and the first lens housing 361 and the second lens housing 362 Since the field stop 340 is provided at the coupling area, it is easy to combine and fix each lens in position, and maintenance can be easy.

도 7의 (a) 내지 (c)는 각각 필드스탑의 다양한 실시예에 따른 단면도를 나타낸다. 도 7에 따르면, 제2 렌즈(332)는 광검출기(310) 방향으로 볼록한 렌즈일 수 있으며, 필드스탑(340)은 상기 제2 렌즈(332)의 볼록한 측면을 지지하는 일측이 단차지게 형성되거나(도 7의 (a)), 경사지게 형성되거나(도 7의 (b)), 상기 제2 렌즈의 곡면에 대응하는 곡면으로 형성될 수 있다(도 7의 (c)). 즉, 제2 렌즈(332)의 볼록한 측면과 필드스탑(340)의 접촉부위를 넓힘으로써 상기 제2 렌즈(332)에 가해지는 압력을 분산시켜 상기 제2 렌즈(332)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. Figures 7 (a) to (c) each show cross-sectional views according to various embodiments of the field stop. According to FIG. 7, the second lens 332 may be a convex lens in the direction of the photodetector 310, and the field stop 340 may be formed to have a step on one side supporting the convex side of the second lens 332. (Figure 7(a)), may be formed inclinedly (Figure 7(b)), or may be formed with a curved surface corresponding to the curved surface of the second lens (Figure 7(c)). That is, by expanding the contact area between the convex side of the second lens 332 and the field stop 340, the pressure applied to the second lens 332 is distributed to prevent the second lens 332 from being damaged. You can.

한편, 한편, 도 1에 따르면, 본 발명의 타깃 분석물 검출장치(10)는 차단모듈(500)을 포함한다.On the other hand, according to FIG. 1, the target analyte detection device 10 of the present invention includes a blocking module 500.

차단모듈(500)은 빔스플리터(520) 및 상기 빔스플리터(520)에 의해 형성되는 여기광 및 방출광의 경로에 따라 배치되는 차단부(510)를 포함한다. The blocking module 500 includes a beam splitter 520 and a blocking unit 510 disposed along the path of excitation light and emission light formed by the beam splitter 520.

빔스플리터(520)는 발광모듈(200)로부터 입사된 여기광을 반사 및 투과시키며, 샘플로부터의 방출광을 반사 및 투과시킨다. 따라서, 발광모듈(200)로부터의 여기광이 샘플 홀더(100)에 수용된 샘플에 도달하고 샘플로부터의 방출광이 검출모듈(300)에 도달한다.The beam splitter 520 reflects and transmits excitation light incident from the light emitting module 200 and reflects and transmits light emitted from the sample. Accordingly, the excitation light from the light emitting module 200 reaches the sample accommodated in the sample holder 100 and the emission light from the sample reaches the detection module 300.

차단부(510)는 여기광의 경로 및 방출광의 경로에 따라 배치될 수 있다. 차단부(510)는 상기 여기광의 경로에 의해 정해지는 내부 통로를 형성한다. 내부 통로는 여기광의 경로 및 방출광의 경로에 의해 정해질 수 있다.The blocking unit 510 may be arranged according to the path of excitation light and the path of emission light. The blocking portion 510 forms an internal passage determined by the path of the excitation light. The internal passage can be determined by the path of excitation light and the path of emission light.

차단부(510)는 발광모듈(200)로부터 샘플에 조사된 여기광 및 검출모듈(300)로 방출되는 방출광이 차단부(510)의 내부 통로를 통해 통과되도록 한다. 이때, 각 내부 통로의 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(100)에 광이 조사되면 이에 반응하여 광이 조사된 샘플 홀더(100)의 샘플에서 방출광이 방출되기 때문에 차단부(510)에 수용된 빔스플리터(520)에 방출광이 도달되기 전까지의 방출광 경로와 여기광이 샘플에 조사되기까지의 경로가 동일할 수 있다.The blocking unit 510 allows the excitation light irradiated to the sample from the light emitting module 200 and the emission light emitted to the detection module 300 to pass through the internal passage of the blocking unit 510. At this time, in some sections of each internal passage, excitation light and emission light may pass through the same path. Since the emission light is emitted only when the excitation light is irradiated, the two paths of the excitation light and the emission light do not overlap, but can pass through the same path. When light is irradiated to the sample holder 100, emission light is emitted from the sample of the irradiated sample holder 100 in response to this until the emission light reaches the beam splitter 520 accommodated in the blocking unit 510. The path of the emission light and the path until the excitation light is irradiated to the sample may be the same.

여기광의 경로는 빔스플리터(520)에서 샘플 홀더(100)에 도달하는 제1 광경로 및 빔스플리터(520)에서 차단부(510)에 도달하는 제2 광경로를 포함한다. 즉, 제1 광경로는 여기광이 빔스플리터(520)에서 샘플 홀더(100)에 도달하는 광경로이며, 제2 광경로는 여기광이 빔스플리터(520)에서 차단부(510)에 도달하는 광경로이다. 여기광은 발광모듈(200)로부터 빔스플리터(520)에 도달한 후 제1 광경로 및 제2 광경로로 나뉘어진다. 일 실시예에 의하면, 제1 광경로의 광은 빔스플리터(520)를 투과하는 여기광일 수 있으며 제2 광경로의 광은 빔스플리터(520)에 반사되는 여기광일 수 있다. The path of the excitation light includes a first optical path from the beam splitter 520 to the sample holder 100 and a second optical path from the beam splitter 520 to the blocking unit 510. That is, the first optical path is the optical path through which the excitation light reaches the sample holder 100 from the beam splitter 520, and the second optical path is the optical path through which the excitation light reaches the blocking unit 510 from the beam splitter 520. It is a light path. After the excitation light reaches the beam splitter 520 from the light emitting module 200, it is divided into a first optical path and a second optical path. According to one embodiment, the light in the first optical path may be excitation light that passes through the beam splitter 520, and the light in the second optical path may be excitation light that is reflected in the beam splitter 520.

차단부(510)는 발광모듈(200)을 향하여 개구되는 개구부(511), 샘플 홀더(100)를 향하여 개구되는 개구부(512) 및 검출모듈(300)을 향하여 개구되는 개구부(513)를 포함하며, 상기 개구부(511, 512, 513) 및 내부 통로를 통해 여기광이 발광모듈(200)에서 조사되어 샘플 홀더(100)에 도달하고 방출광이 샘플 홀더(100)에서 방출되어 검출모듈(300)에 도달한다.The blocking portion 510 includes an opening 511 opening toward the light emitting module 200, an opening 512 opening toward the sample holder 100, and an opening 513 opening toward the detection module 300. , Excitation light is irradiated from the light emitting module 200 through the openings 511, 512, and 513 and the internal passage to reach the sample holder 100, and the emission light is emitted from the sample holder 100 to reach the detection module 300. reaches.

차단모듈(500)은 차단부(510)에 의한 제2 광경로 광의 반사광이 검출모듈(300)에 도달하는 것을 저감하도록 상기 반사광의 반사각을 조정하는 노이즈 저감 구조(530, noise-decreasing structure)를 포함한다.The blocking module 500 has a noise-reducing structure 530 that adjusts the reflection angle of the reflected light to reduce the reflected light of the second optical path light by the blocking unit 510 from reaching the detection module 300. Includes.

차단부(510)에 도달하는 제 2 광경로의 광은 차단부(510)에 흡수 및 차단될 수 있으며, 노이즈 저감 구조(530)에 의해 차단부(510)에 흡수되지 못하고 반사되는 반사광이 검출모듈(300)에 도달하는 것이 저감되고 노이즈 성능이 개선될 수 있다. 노이즈 저감 구조(530)에 의해 차단부(510)에서 반사된 반사광이 빔스플리터(520)를 투과하거나 빔스플리터(520)에 반사되어 검출모듈(300)에 도달하는 것이 저감된다. 따라서, 노이즈 저감 구조(530)는 빔스플리터(520)와 대향되게 위치할 수 있다. 상기 노이즈 저감 구조(530)를 포함하지 않는 경우, 차단부(510)의 내측면에서 반사된 제2 광경로의 광이 빔스플리터(520)를 투과하거나 빔스플리터(520)에 반사되어 검출모듈(300)에 도달할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 노이즈 저감 구조(530)는 빔스플리터(520)를 사이에 두고 검출모듈(300)을 향하는 개구부(513)의 반대측에 위치할 수 있다. The light of the second optical path reaching the blocking unit 510 may be absorbed and blocked by the blocking unit 510, and the reflected light that is not absorbed by the blocking unit 510 and is reflected by the noise reduction structure 530 is detected. Reaching the module 300 may be reduced and noise performance may be improved. The noise reduction structure 530 reduces the reflected light reflected from the blocking unit 510 from passing through the beam splitter 520 or being reflected from the beam splitter 520 to reach the detection module 300. Accordingly, the noise reduction structure 530 may be positioned opposite the beam splitter 520. When the noise reduction structure 530 is not included, the light of the second optical path reflected from the inner surface of the blocking unit 510 passes through the beam splitter 520 or is reflected by the beam splitter 520 and is transmitted to the detection module ( 300) can be reached. According to one embodiment, the noise reduction structure 530 may be located on the opposite side of the opening 513 facing the detection module 300 with the beam splitter 520 in between.

일 실시예에 따르면, 노이즈 저감 구조(530)는 차단부(510)의 내측면에 경사지게 형성될 수 있다. 노이즈 저감 구조(530)가 경사지게 형성됨으로써 차단부(510)에 도달하는 제2 광경로의 광이 입사되는 방향에 대해 경사지게 반사된다. 즉, 노이즈 저감 구조(530)는 경사진 정도에 따라 상기 반사광의 반사각을 조정할 수 있다.According to one embodiment, the noise reduction structure 530 may be formed to be inclined on the inner surface of the blocking portion 510. Since the noise reduction structure 530 is formed at an angle, the light of the second optical path reaching the blocking unit 510 is reflected at an angle with respect to the incident direction. That is, the noise reduction structure 530 can adjust the reflection angle of the reflected light depending on the degree of inclination.

차단모듈(500)은 복수의 샘플 영역(110) 각각에 조사되는 여기광의 경로 및 상기 복수의 샘플 영역(110) 각각에서 방출되는 방출광의 경로에 따라 각 샘플 영역(110)에 배치된 복수의 차단부(510)를 포함할 수 있다.The blocking module 500 includes a plurality of blocking modules arranged in each sample area 110 according to the path of the excitation light irradiated to each of the plurality of sample areas 110 and the path of the emission light emitted from each of the plurality of sample areas 110. It may include unit 510.

차단모듈(500)은 복수의 광원 소자(210)의 각각이 서로 상이한 샘플 영역(110)에 광을 조사할 때 이웃하는 샘플 영역들 사이에서 여기광들이 서로 섞여 크로스토크(cross-talk) 현상이 발생하는 것을 방지하도록 상이한 샘플 영역(110)별 여기광 경로를 기준으로 위치하도록 형성된다.The blocking module 500 is configured so that when each of the plurality of light source elements 210 irradiates light to different sample areas 110, the excitation light is mixed between neighboring sample areas and a cross-talk phenomenon occurs. It is formed to be positioned based on the excitation light path for each different sample area 110 to prevent this from occurring.

노이즈 저감 구조(530)는 복수의 차단부(510) 각각에 형성되어, 각 여기광의 경로가 포함하는 제2 광경로 광의 반사광이 검출모듈(300)에 도달하는 것을 저감하도록 반사광의 반사각을 조정할 수 있다.The noise reduction structure 530 is formed in each of the plurality of blocking units 510, and can adjust the reflection angle of the reflected light to reduce the reflected light of the second optical path light included in each excitation light path from reaching the detection module 300. there is.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential quality of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention shall be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto shall be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

10: 타깃 분석물 검출장치 100: 샘플 홀더
110: 샘플 영역 200: 발광모듈
210: 광원소자 220: TIR 렌즈
230: 여기광 필터부 231: 필터
232: 여기광 필터휠 233: 회전축
234: 여기광 필터휠 구동부 300: 검출모듈
310: 광검출기 320: 방출광 필터부
321: 필터 322: 방출광 필터휠
323: 회전축 324: 방출광 필터휠 구동부
330: 렌즈 340: 필드스탑
350: 스페이서 361: 제1 렌즈 하우징
362: 제2 렌즈 하우징 410: 써멀모듈
420: 써멀리드 430: 방열플레이트
440: 냉각팬 500: 차단모듈
510: 차단부 520: 빔스플리터
530: 노이즈 저감 구조 600: 대물렌즈
10: Target analyte detection device 100: Sample holder
110: sample area 200: light emitting module
210: light source element 220: TIR lens
230: excitation light filter unit 231: filter
232: excitation light filter wheel 233: rotation axis
234: Excitation light filter wheel driving unit 300: Detection module
310: photodetector 320: emission light filter unit
321: Filter 322: Emitted light filter wheel
323: Rotating shaft 324: Emitted light filter wheel driving unit
330: Lens 340: Fieldstop
350: spacer 361: first lens housing
362: Second lens housing 410: Thermal module
420: Thermal lid 430: Heat dissipation plate
440: Cooling fan 500: Blocking module
510: Blocking unit 520: Beam splitter
530: Noise reduction structure 600: Objective lens

Claims (13)

샘플을 수용할 수 있도록 형성되는 샘플 홀더;
상기 샘플 홀더에 수용되는 샘플에 여기광을 조사할 수 있도록 형성되는 발광모듈; 및
상기 샘플에서 방출되는 방출광을 검출할 수 있도록 형성되는 검출모듈을 포함하고,
상기 발광모듈은, 여기광을 발생시키는 광원소자, 및 상기 여기광을 안내하는 TIR(Total Internal Reflection) 렌즈를 포함하는, 타깃 분석물 검출장치.
a sample holder configured to accommodate a sample;
a light emitting module configured to irradiate excitation light to a sample accommodated in the sample holder; and
It includes a detection module configured to detect emission light emitted from the sample,
The light emitting module is a target analyte detection device including a light source element that generates excitation light, and a TIR (Total Internal Reflection) lens that guides the excitation light.
제1항에 있어서,
상기 발광모듈은, 상기 TIR 렌즈와 이격 배치되며 상기 TIR 렌즈에 의해 안내되는 여기광이 통과하도록 형성되는 여기광 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치.
According to paragraph 1,
The light emitting module is disposed spaced apart from the TIR lens and includes an excitation light filter unit formed to allow excitation light guided by the TIR lens to pass.
제1항에 있어서,
상기 TIR 렌즈는, 16° 내지 24°의 빔각(θa)을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치.
According to paragraph 1,
The TIR lens is a target analyte detection device, characterized in that it is formed to have a beam angle (θ a ) of 16° to 24°.
제3항에 있어서,
상기 TIR 렌즈는, 18° 내지 22°의 빔각(θa)을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치.
According to paragraph 3,
The TIR lens is a target analyte detection device, characterized in that it is formed to have a beam angle (θ a ) of 18° to 22°.
제1항에 있어서,
상기 샘플 홀더의 상부에 광축으로 배치되어 상기 여기광을 평행하게 안내하는 하나 이상의 대물렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치.
According to paragraph 1,
A target analyte detection device, characterized in that it includes one or more objective lenses disposed along the optical axis at the top of the sample holder to guide the excitation light in parallel.
제5항에 있어서,
상기 대물렌즈는, 광축으로 2개 배치되는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치.
According to clause 5,
A target analyte detection device, characterized in that two objective lenses are arranged along the optical axis.
제5항에 있어서,
상기 광원소자와 상기 대물렌즈의 사이의 각(θb)은, 10° 내지 15°인 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치.
According to clause 5,
The target analyte detection device, characterized in that the angle (θ b ) between the light source element and the objective lens is 10° to 15°.
제5항에 있어서,
상기 광원소자, 상기 TIR 렌즈, 상기 대물렌즈, 및 상기 샘플 홀더의 샘플 수용부는, 동일한 광축으로 배치되며,
상기 광원소자로부터 발생된 여기광은, 상기 TIR 렌즈, 상기 대물렌즈를 차례로 통과하여 상기 샘플 홀더의 샘플 수용부로 조사되는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치.
According to clause 5,
The light source element, the TIR lens, the objective lens, and the sample receiving portion of the sample holder are arranged along the same optical axis,
Excitation light generated from the light source element sequentially passes through the TIR lens and the objective lens and is irradiated to the sample receiving portion of the sample holder.
제5항에 있어서,
상기 TIR 렌즈의 빔각(θa)과 상기 광원소자와 상기 대물렌즈 사이의 각(θb)은, 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치.
식 : 0.55 ≤ θba ≤ 0.75
According to clause 5,
A target analyte detection device, characterized in that the beam angle (θ a ) of the TIR lens and the angle (θ b ) between the light element element and the objective lens satisfy the following equation.
Formula: 0.55 ≤ θ ba ≤ 0.75
제1항에 있어서,
상기 샘플 홀더는, 복수의 샘플 영역으로 구분되고, 각 영역에는 복수의 샘플 수용부가 형성되며,
상기 발광모듈은, 복수의 광원소자를 포함하고, 각 광원소자는 각 샘플 영역에 여기광을 조사하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치.
According to paragraph 1,
The sample holder is divided into a plurality of sample regions, and a plurality of sample receiving portions are formed in each region,
The light emitting module includes a plurality of light element elements, and each light element element is formed to irradiate excitation light to each sample area.
제10항에 있어서,
상기 검출모듈은, 복수의 광검출기를 포함하고, 각 광검출기는 각 샘플 영역에서 방출되는 방출광을 감지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치.
According to clause 10,
The detection module includes a plurality of photodetectors, and each photodetector is configured to detect emission light emitted from each sample area.
제2항에 있어서,
상기 여기광 필터부는, 복수의 필터가 원주 방향으로 배치되는 여기광 필터휠, 및 상기 여기광 필터휠을 회전 구동하는 여기광 필터휠 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치.
According to paragraph 2,
The excitation light filter unit includes an excitation light filter wheel in which a plurality of filters are arranged in a circumferential direction, and an excitation light filter wheel driving unit that rotates the excitation light filter wheel.
제12항에 있어서,
상기 발광모듈은, 복수의 광원소자를 포함하고, 적어도 2개의 광원소자는 동일한 여기광 필터휠에 배치된 복수의 필터 중 서로 상이한 필터를 통과하는 여기광을 조사하도록 배치된 것을 특징으로 하는, 타깃 분석물 검출장치.
According to clause 12,
The light emitting module includes a plurality of light element elements, and at least two light element elements are arranged to irradiate excitation light that passes through different filters among a plurality of filters arranged on the same excitation light filter wheel. Analyte detection device.
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