WO2010024524A2 - 나노 스케일 바이오 칩 스캐너 - Google Patents

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WO2010024524A2
WO2010024524A2 PCT/KR2009/003748 KR2009003748W WO2010024524A2 WO 2010024524 A2 WO2010024524 A2 WO 2010024524A2 KR 2009003748 W KR2009003748 W KR 2009003748W WO 2010024524 A2 WO2010024524 A2 WO 2010024524A2
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최연식
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송혁
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케이피엠테크
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    • G01N2035/00099—Characterised by type of test elements
    • G01N2035/00158—Elements containing microarrays, i.e. "biochip"

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for analyzing a biochip, and more particularly, by uniformly irradiating line-type light on both sides of a glass substrate on which a biochip labeled with a fluorescent material is formed.
  • the present invention relates to a nanoscale biochip scanner capable of analyzing very small amounts of biosamples by reducing the intensity of fluorescence.
  • Biochip is a hybrid of bio-organic materials such as enzymes, proteins, antibodies, DNA, microorganisms, animal and plant cells and organs, nerve cells and organs, neurons derived from living organisms, and inorganic materials such as semiconductors and glass. It is a device (Hybrid device). By utilizing the inherent functions of biomolecules and mimicking the functions of living organisms, it is characterized by diagnosing infectious diseases, analyzing genes, and acting as a new functional device for new information processing.
  • bio-organic materials such as enzymes, proteins, antibodies, DNA, microorganisms, animal and plant cells and organs, nerve cells and organs, neurons derived from living organisms, and inorganic materials such as semiconductors and glass. It is a device (Hybrid device). By utilizing the inherent functions of biomolecules and mimicking the functions of living organisms, it is characterized by diagnosing infectious diseases, analyzing genes, and acting as a new functional device for new information processing.
  • biochips can be classified into DNA chips, RNA chips, protein chips, cell chips, and neuron chips according to the degree of biomolecules and systemization.They are compactly integrated for sample pretreatment, biochemical reaction, detection, and data interpretation. It can be broadly defined to include biosensors capable of detecting and analyzing various biochemicals such as lab on a chip.
  • a method of analyzing and testing biochips forms a biochip array using a bioreactive substance labeled with a fluorescent substance, and then excites the fluorescent substance with light having a specific wavelength and emits a specific wavelength. Detects light.
  • the fluorescent material receives light having a specific wavelength, the internal energy rises and then returns to a low energy state, thereby utilizing the property of emitting light having a wavelength longer than that of the excitation light.
  • the laser is irradiated to the biochip and then detected by scanning the fluorescent signal from the biochip.
  • a plurality of excitation light sources are used.
  • biochips using light as excitation light require many steps from fabrication to measurement.
  • the fabricated biochip operates by measuring emission wavelength and intensity emitted by externally excitation light. After manufacturing a biochip using a glass substrate such as a slide glass, the reactivity and the degree are observed using a scanner or the like.
  • biochips are generally formed in an array structure, and it is becoming more important to reduce the array size from the micro size to the nano size area because the amount and volume of samples used are reduced, which is advantageous in terms of cost and high efficiency. .
  • Nanoarrays As chip size decreases to nanoscale, nanoarrays have higher integration, sensitivity, and detection speed compared to microarrays. Nanoarrays enable high-density protein arrays to be used in biosensors or screening techniques of protein genetic informatics, and enable the study of the analysis of biomolecules at the molecular level.
  • the challenges associated with research and applications related to these nanobiochips include the problem of effectively immobilizing sub-micron or nanoscale biomaterials with biochip substrates while maintaining their biological activity.
  • microcontact printing colloidal lithography
  • X-ray interference lithography nanoprint lithography electron-beam lithography
  • nanoprint lithography electron-beam lithography Various techniques have been developed such as focused ion beams, and scanning probe lithography (SPL).
  • SPL scanning probe lithography
  • DPN dip-pen nano lithography
  • AFM atomic force microscope
  • the main advantage of using nanoscale biomaterial array formation techniques using the methods described above is to avoid non-specific binding of proteins or other biomolecules, and furthermore at the level of small molecules, single proteins or DNA molecules. Even in this case, immobilization can be controlled spatially.
  • SPL technology provides an additional aspect of reading nanopatterns apart from generating nanopatterns, but with limited structural (eg topography) properties.
  • the nanoscale biomaterial array is formed, as the chip scale is reduced, the amount of the biomaterial is reduced, whereas the intensity of the fluorescence is relatively strong, making it difficult to analyze.
  • the optical fiber is composed of a core layer that transmits light and a cladding layer surrounding the core layer, a disadvantage is that it is impossible to irradiate linear light with a uniform intensity because the intensity of light decreases in an area where the cladding layer and the cladding layer are in contact with each other. have.
  • the present invention converts the light emitted from the light source into linear light using a geometrical optical system, and by providing a plurality of light output units on both sides of the glass substrate,
  • An object of the present invention is to provide a nanoscale biochip scanner capable of irradiating light.
  • the nano-scale biochip prepared with a very small amount of bio-sample can be analyzed It is an object to provide a scale biochip scanner.
  • the object of the present invention is a stage for depositing a substrate on which a biochip is formed; A plurality of light output parts formed on the stage and configured to output linear light to both sides of the substrate; And a nano-scale biochip scanner comprising a camera located above the substrate.
  • the plurality of light output units of the present invention are provided alternately on both side surfaces of the substrate.
  • the light output unit of the present invention the geometrical optical system for forming the light emitted from the light source to the line light; An optical splitter and a plurality of mirrors for dividing the line light into a plurality of paths; And an optical output device for irradiating the line light split by the optical splitter on both sides of the substrate.
  • the output terminal of the light source of the present invention preferably further comprises a light homogenizer in order to make the intensity distribution of light constant.
  • one end of the light output unit formed on one side of the substrate of the present invention is preferably formed in parallel with the other end of the light output unit formed on the other side of the substrate.
  • the light source of the present invention preferably uses a laser diode.
  • the nano-scale biochip scanner of the present invention can analyze a plurality of biosamples prepared in a predetermined area by forming light output units for outputting linear light on both sides of the substrate, thereby reducing the intensity of fluorescence and thus reducing the amount of bio-light. There is a significant and advantageous effect of analyzing a sample.
  • FIG. 1 is a block diagram of a nano-scale biochip scanner according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram of an optical output unit according to the present invention.
  • 3 is an intensity profile of linear light output from a plurality of light output units according to the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram of a nano-scale biochip scanner according to another embodiment of the present invention.
  • nano scale bio chip scanner 110 bio sample
  • FIG. 1 is a block diagram of a nano-scale biochip scanner according to an embodiment of the present invention.
  • the nano-scale biochip scanner 100 includes a stage 130 having a holder (not shown) for seating the glass substrate 120 on which the bio sample 110 is prepared, and a glass substrate 120 fixed to the holder.
  • a plurality of light output units 140 for irradiating the linear light on both sides of the) is formed.
  • FIG. 2 is a block diagram of an optical output unit according to the present invention.
  • the light output unit 140 includes a light source 210 including a laser oscillator or a laser diode for outputting light, a geometry optical system 220 for transforming light output from the light source into linear light, and linear light.
  • An optical splitter 230 for dividing into a plurality of paths and a plurality of mirrors 250 for transmitting linear light split into a plurality of lights in the optical splitter 230 to the plurality of optical output units 240.
  • the volume and size of the nanoscale biochip scanner according to the present invention can be reduced and used in a portable manner.
  • the linear light output from the optical output device 240 is irradiated on both sides of the glass substrate 120 positioned on the stage 130, and the linear light excites a fluorescent material for labeling the bio sample 110 to emit light. .
  • the intensity of the linear light output from the light output unit 140 has a form of a Gaussian profile.
  • the linear light having the shape intensity of the Gaussian profile is irradiated on the side of the glass substrate 120, linear light of different intensities is irradiated onto each of the biosamples, thereby deteriorating reliability of the inspection.
  • This problem can be solved by using two or more light output units 140 as an example. After analyzing the Gaussian profile of the linear light output from each light output unit 140, the condition that a constant intensity is formed when they are superimposed, that is, the center and the center of each of the light output unit 140 is separated by a predetermined distance In the state of being placed on both sides of the glass substrate 120.
  • FIG. 3 illustrates an intensity profile of linear light output from a plurality of light output units according to the present invention.
  • a intensity profile of the linear light output from the light output part provided on one side of the glass substrate is A
  • an intensity profile of the linear light output from another light output part provided on the other side of the substrate is B.
  • the length of the base of each Gaussian profile can be understood as the length of the light output unit or the length of the linear light.
  • the linear light output from each light output unit is formed a region having a constant light intensity of C, the distance a shown in FIG. Is defined.
  • a CCD camera (not shown) for observing the fluorescence generated from the bio sample 110 labeled with the fluorescent material by the linear light irradiated from the light output unit 140 is connected to the stage 130 to provide a glass substrate ( 120) Located inside the scanner body located at the top.
  • FIG. 4 is an intensity profile of light output from a light source with a beam homogenizer of the present invention.
  • An optical homogenizer may be further provided between the output terminal of the light source (FIGS. 2 and 210) and the geometric optical system (FIGS. 2 and 220) according to the embodiment of the present invention.
  • the light homogenizer is used at the output end of the light source, the distribution of linear light output from the light output part is converted into profile A ⁇ and B ⁇ of step shape having uniform intensity instead of Gaussian profile.
  • linear light having a uniform light intensity distribution C ′ may be irradiated on the entire area on both sides of the glass substrate.
  • the high aspect ratio of the rectangle is determined by the specification of the optical homogenizer to be used.
  • the intensity of linear light decreases slightly in comparison with FIG. 3, but linear light of uniform intensity may be irradiated on both sides of the glass substrate.

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Abstract

본 발명은 바이오 칩을 분석하는 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 형광물질에 의하여 표지된 바이오 칩이 형성된 글라스 기판의 양 측면에 선형광(line-type light)을 엇갈리게 조사함으로써, 균일한 세기의 선형광을 조사할 수 있을 뿐만 아니라, 형광의 세기를 감소시켜 극소량의 바이오 샘플을 분석할 수 있는 나노 스케일 바이오 칩 스캐너에 관한 것이다. 본 발명의 나노 스케일 바이오 칩 스캐너는 바이오 칩이 형성된 기판을 적치하기 위한 스테이지; 상기 스테이지에 형성되며, 상기 기판의 양측면에 선형광을 출력하기 위한 복수의 광출력부; 및 상기 기판 상부에 위치한 카메라를 포함함에 기술적 특징이 있다.

Description

나노 스케일 바이오 칩 스캐너
본 발명은 바이오 칩을 분석하는 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 형광물질에 의하여 표지된 바이오 칩이 형성된 글라스 기판의 양 측면에 선형광(line-type light)을 엇갈리게 조사함으로써, 균일한 세기의 선형광을 조사할 수 있을 뿐만 아니라, 형광의 세기를 감소시켜 극소량의 바이오 샘플를 분석할 수 있는 나노 스케일 바이오 칩 스캐너에 관한 것이다.
바이오 칩은 생물에서 유래한 효소, 단백질, 항체, DNA, 미생물, 동식물 세포 및 기관, 신경세포 및 기관, 신경세포 등과 같은 생체 유기물과 반도체나 유리 같은 무기물을 조합하여 기존의 반도체칩 형태로 만든 혼성소자(Hybrid device)이다. 생체분자의 고유한 기능을 활용하고 생체의 기능을 모방함으로써 감염성 질병을 진단하거나 유전자를 분석하고 새로운 정보처리용 신기능 소자의 역할을 하는 특징이 있다.
바이오칩의 종류에 대해서는 생물분자와 시스템화된 정도에 따라 DNA칩, RNA칩, 단백질 칩, 세포칩, 뉴런칩 등으로 구분될 수 있으며, 시료의 전처리, 생화학 반응, 검출, 자료 해석까지 소형 집적화되어 자동분석기능을 갖는 실험실칩 (Lab on a chip)과 같은 각종 생화학물질의 검출 및 분석 기능을 할 수 있는 '바이오 센서'를 포함하여 광범위하게 정의될 수 있다.
한편, 바이오칩을 분석하여 검사하는 방법은 형광물질이 표지(labeled)된 바이오 반응 물질을 이용하여 바이오칩 어레이를 형성한 이 후, 이 형광물질을 특정한 파장의 빛으로 여기(excitation)시켜서 방출되는 특정 파장의 빛을 검출한다. 즉 상기 형광물질이 특수한 파장의 빛을 받으면 내부 에너지가 상승하였다가 다시 낮은 에너지 상태로 돌아가면서 여기 광보다 파장이 긴 빛을 발광하는 특성을 이용하는 것이다.
이 경우, 형광체를 여기시키기 위하여 주로 사용되는 외부 광원으로 레이저가 있는데, 레이저를 바이오칩에 조사한 후 바이오칩에서 나오는 형광 신호를 스캔하는 방식으로 검출하게 된다. 이때, 복수의 형광 물질 종류를 사용하는 경우, 각각의 흡수 파장이 다르게 되므로 복수의 여기 광원을 사용하게 된다.
또한, 빛을 여기 광으로 이용한 바이오칩은 제작에서 측정에 이르기까지 많은 단계를 필요로 한다. 제작된 바이오칩은 외부 여기 광을 조사하여 나오는 발광 파장과 세기를 측정함으로써 작동하게 된다. 주로 슬라이드 글라스와 같은 유리 기판을 사용하여 바이오칩을 제작한 후에 스캐너 등을 이용하여 그 반응성과 정도를 관찰하게 된다.
한편, 바이오칩은 일반적으로 어레이 구조로 형성되는데 마이크로 사이즈에서 나노사이즈 영역으로 어레이 크기를 줄이는 것이 보다 중요해지고 있고 이는 이용되는 샘플의 양과 부피가 줄어들게 되어 비용면에서는 유리하면서 고효율을 가질 수 있게 되기 때문이다.
나노 스케일로 칩 사이즈가 감소함에 따라, 나노 어레이는 마이크로 어레이들과 비교하여 집적도, 감지도(sensitivity), 그리고 감지 속도가 더 높아진다. 나노 어레이는 바이오센서 또는 단백질 유전 정보학의 스크리닝 기술에 이용될 수 있도록 고밀도 단백질 어레이들이 가능하게 하고, 분자 레벨(molecular level)에서 바이오 분자들의 분석에 대한 연구를 가능하게 한다.
그러나, 이러한 나노 바이오칩과 관련된 연구와 응용과 연관되어 해결해야 할 과제로는 생물학적 활성(biological activity)을 유지하면서 서브-마이크로(sub-micron) 또는 나노 크기의 바이오 물질을 바이오칩 기판과 효과적으로 고정화시키는 문제와 함께, 제작된 서브-마이크론 및 나노 크기의 바이오칩 어레이를 대상으로 적절한 분석 기법을 활용하여 나노 바이오칩의 특성을 효과적으로 감지하는 기술을 개발하는 것이다.
한편, 바이오 물질의 패터닝을 위해 마이크로 컨택 프린팅(microcontact printing), 콜로이드 리소그라피(colloidal lithography), X-ray 간섭 리소그라피(X-ray interference lithography), 나노 프린팅 리소그라피 전자빔 라이팅(nanoprint lithography electron-beam lithography), 포커싱된 이온빔, 및 스캐닝 프로브 리소그라피(scanning probe lithography: SPL) 같은 다양한 기술들이 개발되었다. 특히, SPL의 대표적인 방법으로 원자력 현미경(atomic force microscope; AFM)의 프로브(tip)을 이용하여 표면에 나노 패턴을 형성하는 딥-펜 나노리소그라피(dip-pen nano lithography; DPN) 방식이 주목을 받고 있다.
상술한 방식들을 이용한 나노 스케일의 바이오 물질 어레이 형성 기술을 이용하는 주된 이점은 단백질들 또는 다른 바이오분자들의 불특정 바인딩(non specific binding)을 피할 수 있고, 게다가 적은 수의 분자들, 단일 단백질 또는 DNA 분자 레벨에서 조차 고정화를 공간적으로 제어할 수 있다. 한편, SPL 기술은 나노패턴들을 생성하는 것과는 별도로 나노 패턴들을 판독하는 부가적인 면도 제공하나, 구조적인 (예: topography) 특성만을 제한적으로 얻을 수 있다.
그러나, 나노 스케일의 바이오 물질 어레이를 형성할 경우, 칩 스케일이 축소됨에 따라, 바이오 물질의 양이 줄어드는데 반해, 형광의 세기는 상대적으로 강해져 분석이 어렵다는 단점이 있다.
이러한 단점을 해결하기 위하여 종래에는 복수의 광섬유를 일렬로 배열하여, 광원으로부터 출사되는 광을 선형광으로 변환시킨 후, 기판의 일측면에 조사하는 방법을 사용하였다.
그러나 광섬유는 광을 전달하는 코어층과 코어층을 둘러싸고 있는 클래드층으로 이루어져 있어, 클래드층과 클래드층이 접한 영역에는 빛의 세기가 감소함으로 인하여 균일한 세기의 선형광을 조사할 수 없는 단점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 기하 광학계를 사용하여 광원으로부터 출사된 빛을 선형광으로 변환하고, 복수의 광출력부를 글라스 기판의 양측면에 구비함으로써, 균일한 세기의 광을 조사할 수 있는 나노 스케일 바이오 칩 스캐너를 제공함에 목적이 있다.
그리고 광출력부에서 출력된 선형광을 기판의 양측면에 조사함으로써, 바이오 샘플에 표지된 형광물질을 여기시키는데 필요한 에너지를 감소시킴으로써, 극소량의 바이오 샘플이 준비된 나노 스케일의 바이오 칩을 분석할 수 있는 나노 스케일 바이오 칩 스캐너를 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 바이오 칩이 형성된 기판을 적치하기 위한 스테이지; 상기 스테이지에 형성되며, 상기 기판의 양측면에 선형광을 출력하기 위한 복수의 광출력부; 및 상기 기판 상부에 위치한 카메라를 포함하는 나노 스케일 바이오 칩 스캐너에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 복수의 광출력부는 상기 기판의 양측면에 서로 엇갈려 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 광출력부는, 광원으로부터 출사된 광을 라인광으로 형성하기 위한 기하 광학계; 상기 라인광을 복수의 경로로 분할하기 위한 광 스플리터와 복수의 미러; 및 상기 광 스플리터에서 분할된 상기 라인광을 상기 기판의 양측면에서 조사하기 위한 광출력기를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 광원의 출력단에는 광의 세기 분포를 일정하게 하기 위하여 광 균질기를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 기판의 일측면에 형성된 광출력부의 일단은 상기 기판의 타측면에 형성된광 출력부의 타단과 나란하게 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 광원은 레이저 다이오드를 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 나노 스케일 바이오 칩 스캐너는 선형광을 출력하는 광출력부를 기판 양측면에 서로 엇갈려 형성함으로써, 일정 면적내에 준비된 복수의 바이오 샘플을 분석할 수 있으며, 형광의 세기를 저하시켜 극소량의 바이오 샘플을 분석할 수 있는 현저하고도 유리한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 스케일 바이오 칩 스캐너의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 광출력부의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 복수의 광출력부에서 출력된 선형광의 세기 프로파일,
도 4는 본 발명의 빔 균질기를 구비한 광원으로부터 출력된 광의 세기 프로파일,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 스케일 바이오 칩 스캐너의 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 나노 스케일바이오 칩 스캐너 110: 바이오 샘플
120: 글라스 기판 130: 스테이지
140: 광출력부 210: 광원
220: 기하 광학계 230: 광 스플리터
240: 광출력기 250: 미러
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예 따른 나노 스케일 바이오 칩 스캐너의 구성도이다.
본 발명에 따른 나노 스케일 바이오 칩 스캐너(100)는 바이오 샘플(110)이 준비된 글라스 기판(120)을 안착하기 위한 홀더(미도시)를 구비한 스테이지(130), 홀더에 고정된 글라스 기판(120)의 양측면에 선형광을 조사하기 위한 복수의 광출력부(140)가 형성되어 있다.
도 2는 본 발명에 따른 광출력부의 구성도이다.
본 발명에 따른 광출력부(140)는 광을 출력하기 위한 레이저 발진기 또는 레이저 다이오드를 포함하는 광원(210), 광원에서 출력된 광을 선형광으로 변형하기 위한 기하 광학계(220), 선형광을 복수의 경로로 분할하기 위한 광 스플리터(230) 그리고 광 스플리터(230)에서 복수의 광으로 분할된 선형광을 복수의 광출력기(240)로 전달하기 위한 복수의 미러(250)를 포함한다.
광원으로 레이저 다이오드를 사용할 경우, 본 발명에 따른 나노 스케일 바이오 칩 스캐너의 부피와 크기가 줄어들어 휴대용으로 사용할 수 있다.
광출력기(240)에서 출력된 선형광은 스테이지(130)상에 위치한 글라스 기판(120)의 양측면에 조사되고, 선형광은 바이오 샘플(110)을 표지하기 위한 형광물질을 여기시켜 빛을 발산시킨다.
광출력부(140)에서 출력되는 선형광의 세기는 가우시안 프로파일의 형태를 갖는다. 이러한 가우시안 프로파일의 형태 세기를 갖는 선형광을 글라스 기판(120) 측면에 조사할 경우, 바이오 시료 각각에 서로 다른 세기의 선형광이 조사되므로 검사의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 문제점은 복수, 일예로서 2개의 광출력부(140)를 이용하여 해결할 수 있다. 각각의 광출력부(140)에서 출력되는 선형광의 가우시안 프로파일을 분석한 후, 이들을 중첩시 일정한 세기가 형성되는 조건, 즉, 광출력부(140) 각각의 중심과 중심을 소정의 거리 만큼 이격시킨 상태로 글라스 기판(120)의 양 측면에 위치시킨다.
도 3은 본 발명에 따른 복수의 광출력부에서 출력된 선형광의 세기 프로파일을 도시한 것이다.
글라스 기판의 일측면에 구비된 광출력부에서 출력된 선형광의 세기 프로파일을 A, 기판의 타측면에 구비된 또 다른 광출력부에서 출력된 선형광의 세기 프로파일을 B라 한다. 그리고 각각의 가우시안 프로파일의 밑변의 길이를 광출력부의 길이 또는 선형광의 길이로 이해할 수 있다.
도시된 바에 따르면, 광출력부의 중심간의 거리를 a 정도로 이격시킬 경우, 각각의 광출력부에서 출력된 선형광은 C 라는 일정한 광세기를 갖는 영역이 형성되며, 도 1에 도시된 거리 a는 이렇게 정의된다.
마지막으로, 광출력부(140)에서 조사된 선형광에 의하여 형광물질이 표지된 바이오 샘플(110)로부터 발생한 형광을 관찰하기 위한 CCD 카메라(미도시)는 스테이지(130)와 연결되어 글라스 기판(120) 상부에 위치한 스캐너 몸체 내부에 위치한다.
도 4는 본 발명의 빔 균질기를 구비한 광원으로부터 출력된 광의 세기 프로파일이다.
본 발명의 실시예에 따른 광원(도2, 210)의 출력단과 기하 광학계(도2,220)사이에 광 균질기를 추가로 구비할 수 있다. 광원의 출력단에 광 균질기를 사용할 경우, 광출력부에서 출력되는 선형광의 분포가 가우시안 프로파일이 아닌 균일한 세기를 갖는 스텝형태의 프로파일 A` 및 B`으로 변환된다.
따라서, 글라스 기판 양측면에 광출력부의 위치를 적절히 조절할 경우, 글라스 기판 양측 전영역에 균일한 광세기 분포 C`를 갖는 선형광을 조사할 수 있다.
이때, 스텝의 형태, 즉, 사각형의 형태 프로파일에 있어서, 사각형의 고종횡비는 사용하고자 하는 광 균질기의 스펙에 의해 결정된다.
횡비가 큰 낮은 광균질기를 사용할 경우, 도 3과 대비시 선형광의 세기는 다소 감소하지만, 글라스 기판의 보다 넓은 양측면에 균일한 세기의 선형광을 조사할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예의 나노 스케일 바이오 칩 스캐너(도 1)와 같이 광세기를 균일하게 형성하기 위하여 일정 거리 a 만큼 서로 엇갈려 형성할 필요 없이, 도 5에서 도시된 바와 같이 기판의 일측면에 구비된 광 출력부의 일단과 맞은편 광 출력부의 타단을 비교적 나란하게 위치시켜도 가능하다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (6)

  1. 바이오 칩이 형성된 기판을 재치하기 위한 스테이지;
    상기 스테이지에 형성되며, 상기 기판의 양측면에 선형광을 출력하기 위한 복수의 광출력부; 및
    상기 기판 상부에 위치한 카메라
    를 포함하는 나노 스케일 바이오 칩 스캐너.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광출력부는 상기 기판의 양측면에 서로 엇갈려 구비된 나노 스케일 바이오 칩 스캐너.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광출력부는,
    광원으로부터 출사된 광을 라인광으로 형성하기 위한 기하 광학계;
    상기 라인광을 복수의 경로로 분할하기 위한 광 스플리터와 복수의 미러; 및
    상기 광 스플리터에서 분할된 상기 라인광을 상기 기판의 양측면에서 조사하기 위한 광출력기
    를 포함하는 나노 스케일 바이오 칩 스캐너.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광원의 출력단에는 광의 세기 분포를 일정하게 하기 위하여 광 균질기를 더 포함하는 나노 스케일 바이오 칩 스캐너.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기판의 일측면에 형성된 광출력부의 일단은 상기 기판의 타측면에 형성된 광출력부의 타단과 나란하게 형성된 나노 스케일 바이오 칩 스캐너.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 광원은 레이저 발진기 또는 레이저 다이오드인 나노 스케일 바이오 칩 스캐너.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103983573B (zh) * 2014-05-22 2016-05-18 中国科学院光电技术研究所 用于生物芯片扫描仪的二维扫描方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5831763A (en) * 1995-06-23 1998-11-03 Meyer Instruments Inc. Holder for high resolution sample imaging
DE10002566A1 (de) * 2000-01-21 2001-08-02 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung des Schmelzpunktes und/oder der Bindungskonstante von Substanzen, wie z. B. DNA-Sequenzen, in einer Probe
KR20030037314A (ko) * 2001-11-01 2003-05-14 (주)다이아칩 바이오 칩 분석을 위한 형광 영상 분석장치
US6620623B1 (en) * 2002-05-06 2003-09-16 The University Of Chicago Biochip reader with enhanced illumination and bioarray positioning apparatus
KR100478137B1 (ko) 2002-07-19 2005-03-21 주식회사 마크로젠 여기광 집속효율이 향상된 바이오 칩 스캐너
KR100615040B1 (ko) 2004-10-13 2006-08-22 한국전기연구원 바이오칩 측정 장치 및 방법
US20060186346A1 (en) * 2005-02-18 2006-08-24 Academia Sinica Method and system for reading microarrays
KR100768038B1 (ko) 2006-10-24 2007-10-17 한국전기연구원 균일한 내부 전반사 조명에 의한 바이오칩 측정 장치 및방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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