KR102231815B1 - 광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈 및 이를 이용한 다중 면역진단 형광 리더기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수개의 광원과 광센서를 포함하는 광학모듈의 소형화를 위해 내부 광경로를 공유하도록 구성한, 광학모듈 및 이를 이용한 다중 면역진단 형광 리더기에 관한 것으로, 본 발명의 광학모듈은 이중 광원을 가지지만 하나의 대물렌즈를 구비하므로, 왕복운동범위(stroke)가 줄어들어 모터를 비롯한 부품의 크기를 줄일 수 있어 장비의 소형화는 물론 검출시간 단축으로 경제성을 극대화할 수 있다. 또한 광경로를 이루는 부품을 하우징의 상판 적치공간에 집어넣거나 상관과 하판으로 끼움구조를 취하도록 하여 정렬을 용이하게 했으며, 바코드용 대물렌즈와 시료용 대물렌즈를 각각 배열하여 광집속 효율을 높이면서 동시에 모터 구동을 최소화하여 분석효율을 최대화한다.

Description

광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈 및 이를 이용한 다중 면역진단 형광 리더기{Optical Module Comprising Multiple Light Sources Sharing Optical Path and Multiple Immunodiagnostic Fluorescent Reader Using The Same}

본 발명은 광을 조사하여 발생하는 형광을 측정하는 광학모듈 및 이를 이용한 다중 면역진단 형광 리더기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수개의 광원과 광센서를 포함하는 광학모듈의 소형화를 위해 내부 광경로를 공유하도록 구성한, 광학모듈 및 이를 이용한 다중 면역진단 형광 리더기에 관한 것이다.

질병에 대한 진단을 빠르고 간편하게 할 수 있도록 혈액 등 액체시료에서 특정 표적 물질을 검출하는 다양한 진단 키트가 개발되어 있다. 액체시료 진단 키트 중 면역크로마토그래피 분석 기반의 진단 키트는 질병의 검출 또는 동태를 파악하기 위해 널리 사용되며, 특히 측면 유동 방식의 검사 방법은 대표적인 정량검사 방법이다.

이러한 진단 키트에 있어서, 표적 물질의 검출을 위한 표지물질로는 형광물질이 사용되고, 형광물질에서 나오는 형광 신호는 형광 리더기로 판독한다. 형광 리더기는 정확한 검사성능을 자랑하지만, 복잡한 구조로 인해 작업숙련도에 따라 제품 성능에 차이가 발생하거나 혹은 작업 오류로 제품 불량이 발생하는 경우도 있다.

이와 같은 형광 리더기의 복잡한 구조는 광을 형광물질에 조사하여 형광을 발생시키고, 그 발생된 형광을 측정하는 기능을 수행하는 광학모듈의 복잡성에 기인하는 경우가 대부분이다. 광학모듈은 광원, 광원으로부터 방출된 광이 시료에 도달하기 위해서 지나가고 시료에서 방출된 형광이 되돌아 나오는 광경로, 및 형광을 측정하는 광센서를 포함하는 정밀한 구조의 장치이기 때문이다. 그러므로 측정의 정확성을 크게 하기 위해 광원의 수가 많아지고 광센서가 늘어날수록 광학모듈은 물론 형광 리더기까지 외형이 커지고 사용이 복잡해지는 문제가 발생하곤 했다.

대한민국 등록특허 공보 제10-1789679호는 ‘샘플 흐름을 감지하는 형광 리더기’에 관한 것으로, 사용자가 용액을 로딩하면 이를 감지하여 측정시간을 자동으로 계산하여 검사 정확도가 향상되고 검사 시간이 단축되는 형광 리더기에 관한 기술을 개시한다. 그러나, 상기 발명은 단일 광원과 광센서부 및 광 안내부를 구비하여 적용 가능한 진단 마커가 한정된다는 문제점을 가진다.

대한민국 등록특허 공보 제10-1789679호

본 발명은 분석 가능한 진단마커의 수를 늘리기 위해 광학모듈이 복수개의 광원과 광센서를 포함하도록 하면서도 광학모듈의 구성을 소형화하여, 이를 채택하는 면역진단 형광 리더기 구조가 커지는 것을 방지하고 검출시간을 단축한 다중 면역진단 형광 리더기를 제공하고자 한다.

본 발명은 광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈로: 상기 광학모듈은, 복수개의 렌즈, 이색성 거울(dichroic mirror), 및 핀홀 판이 배열되도록 내부에 개방된 복수개의 광경로 공간을 형성하고 하면에 복수개의 광출입용 개구를 구비한 광학모듈 하판과, 상기 광학모듈 하판의 개방된 광경로 공간 상부에 전반사 거울이 배열되는 상부 공간을 형성하고 상면에 복수개의 광센서 출입용 개구를 구비한 광학모듈 상판이 결합하여 다각형 상자 형태의 외형을 형성하는 하우징; 상기 광경로 공간으로 광을 조사하도록 배열된 복수개의 광원을 포함하고, 상기 광학모듈 하우징의 일 측면에 부착되는 시료 조사광원 부착판(board); 상기 광경로 공간의 미리 정해진 위치에서 형광을 검출하도록 배열된 복수개의 광센서 및 바코드 조사광원을 포함하고, 상기 광학모듈 하우징의 외부에 별도로 또는 상면에 부착되는 광센서 부착판; 및 상기 광경로 공간에 배열되는 복수개의 렌즈, 이색성 거울(dichroic mirror), 및 핀홀 판을 포함하고, 상기 복수개의 광경로는 바코드 조사 광경로와 시료 조사 광경로를 포함하는, 광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 광경로 정렬을 위해, 상기 상판은 상기 시료 조사광원 부착판의 상기 복수개의 광원, 상기 광센서 부착판의 복수개의 광센서 및 바코드 조사광원, 및 상기 전반사 거울의 적치공간을 구비하고, 상기 하판은 상기 복수개의 렌즈, 이색성 거울(dichroic mirror), 및 핀홀 판을 상기 상판과 함께 끼움고정하는, 광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 바코드 조사 광경로는, 상기 광센서 부착판의 바코드 조사광원에서 방출된 바코드 조사광이 상기 하우징의 광학모듈 하판의 바코드 대물렌즈 개구에 배열된 바코드 대물렌즈를 통과하여 카트리지의 바코드에서 반사된 뒤, 상기 광학모듈 하판의 바코드 광센서 적치공간 개구를 통해 상기 하판의 하부 공간에 위치하는 바코드 광센서로 진행하는 경로이고, 상기 시료 조사 광경로는, 제1 시료 조사 광경로와 제2 시료 조사 광경로를 포함하며, 상기 제1 시료 조사 광경로는 단파장의 제1 시료 조사 광원에서 방출된 제1 조사광이 상기 하부공간에 배열된 제1 집속렌즈를 통과하고 제1 이색성 거울과 상기 상부공간에 배열된 전반사거울에 반사되어, 상기 광학모듈 하판의 시료 대물렌즈 개구에 배열된 시료 대물렌즈를 통해 진단 카트리지의 형광측정 창으로 입사하여 제1 형광을 생성하고, 상기 제1 형광은 상기 시료 대물렌즈를 통과해 상기 전반사거울에 반사되고 상기 제1 이색성 거울을 통과한 뒤, 직진 경로상에 위치한 제2 이색성 거울에서 반사되어 제2 집속렌즈와 제1 핀홀 판을 통과해 제1 광센서로 진행하는 경로이고, 상기 제1 이색성 거울의 투과파장은 상기 제1 조사광의 파장보다 장파장이고, 상기 제2 이색성 거울의 투과파장은 상기 제1 이색성 거울의 투과파장보다 장파장이며, 상기 제2 시료 조사 광경로는 상기 제2 이색성 거울의 투과파장보다 장파장인 제2 시료 조사 광원에서 방출된 제2 조사광이 상기 하부공간에 배열된 제3 이색성 거울에서 반사하여 상기 제2 이색성 거울과 상기 제1 이색성 거울을 통과하고 상기 상부공간에 배열된 전반사거울에 반사되어, 상기 광학모듈 하판의 시료 대물렌즈 개구에 배열된 시료 대물렌즈를 통해 진단 카트리지의 형광측정 창으로 입사하여 제2 형광을 생성하고, 상기 제2 형광은 상기 시료 대물렌즈를 통과해 상기 전반사거울에 반사되고 상기 제1 제2, 및 제3 이색성 거울을 차례로 통과한 뒤, 직진 경로상에 위치한 제3 집속렌즈와 제2 핀홀 판을 통과해 제2 광센서로 진행하는 경로이고, 상기 제3 이색성 거울의 투과파장은 상기 제2 조사광의 파장보다 장파장인, 광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 바코드 조사 광경로 정렬을 위해, 상기 상판은 상기 광센서 부착판의 바코드 광센서의 적치공간을 구비하고, 상기 하판은 상기 바코드 광센서를 상기 상판과 함께 끼움고정하는, 광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 제1 조사광은 300 내지 360nm 대역의 LED광이고, 상기 제2 조사광은 610 내지 650nm 대역의 레이저 다이오드 광인, 광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 제1 이색성 거울의 투과파장은 550nm 이상이고, 상기 제2 이색성 거울의 투과파장은 600nm 이상이며, 상기 제3 이색성 거울의 투과파장은 660nm 이상인, 광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 제2 시료 조사 광경로는, 상기 제3 이색성 거울과 상기 제3 집속렌즈 사이에 광필터(271)를 더 포함하고, 상기 광필터(271)의 투과파장 대역은 650 내지 725nm 범위인, 광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 광학모듈을 포함하는, 다중 면역진단 형광리더기를 제공한다.

본 발명의 광학모듈은 이중 광원을 가지지만 하나의 대물렌즈를 구비하므로, 왕복운동범위(stroke)가 줄어들어 모터를 비롯한 부품의 크기를 줄일 수 있어 장비의 소형화는 물론 검출시간 단축으로 경제성을 극대화할 수 있다. 또한 광경로를 이루는 부품을 하우징의 상판 적치공간에 집어넣거나 상관과 하판으로 끼움구조를 취하도록 하여 정렬을 용이하게 했으며, 바코드용 대물렌즈와 시료용 대물렌즈를 각각 배열하여 광집속 효율을 높이면서 동시에 모터 구동을 최소화하여 분석효율을 최대화한다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 면역진단 형광리더기 및 그 내부에 실장되는 광학모듈을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 다중 면역진단 형광리더기에 형광검출을 위해 장착되는 진단 카트리지를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른, 다중 면역진단 형광리더기 내부에 실장되는 광학모듈의 외관 및 분해상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른, 광학모듈 상판이 광센서 부착판과 결합한 상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른, 광학모듈의 단면 및 단면에서 본 광경로를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른, 광학모듈의 횡단면 및 횡단면에서 본 광경로를 나타내는 도면이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 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 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 면역진단 형광리더기(1) 및 그 내부에 실장되는 광학모듈(200)을 나타낸 도면이다. 도 1에 있어서, X 축 방향은 "전후 방향"이며, Y 축 방향은 "측 방향"이고, Z 축 방향은 "높이 방향"으로 지칭한다. 이하에서 "전후 방향", "측 방향", "높이 방향"이라는 언급이 있을 경우, 도 1에 표시된 방향을 기준으로 판단한다.

도 1a는 다중 면역진단 형광리더기(1)의 상부 프레임(150)이 덮여진 상태를 도시한 것이며, 도 1b는 상부 프레임(150)이 덮여지지 않은 상태에서 베이스 프레임(100) 및 그 내부에 실장된 광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈의 외관 등을 도시한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다중 면역진단 형광리더기(1)는, 베이스 프레임(100), 상부 프레임(150), 및 광학모듈(200) 등을 포함하여 구성된다. 본 발명의 일 구현예에서 베이스 프레임(100)은 본 발명에 따른 다중 면역진단 형광리더기(1)의 하부 외관을 구성한다. 베이스 프레임(100)은 광학모듈(200)과 광학모듈을 구동하기 위한 장치 등이 적절히 고정되거나 탑재되도록 구성된다. 본 발명의 일 구현예에서 상부 프레임(150)은 베이스 프레임(100)과 맞물려 베이스 프레임(100)을 덮는 형태로 다중 면역진단 형광리더기(1)의 외관을 구성하며, 표시부(155)를 포함한다. 상기 표시부(155)는 상부 프레임(150)과 일체형으로 구성되는 것이 바람직하나, 별도의 프레임으로 구성되어 상부 프레임과 결합되어 구성될 수도 있다. 본 발명의 일 구현예에서 표시부(155)는 디스플레이창을 통하여 본 발명에 따른 다중 면역진단 형광리더기(1)의 작동 상태 및 작동에 따른 결과 등을 표시한다.

본 발명의 일 구현예에서 베이스 프레임(100)의 일 측에는 소정의 오픈부(110)가 형성되며, 상기 오픈부(110)를 통해 외부로 개방되는 소정의 내삽 공간을 가져서, 진단용 카트리지가 오픈부(110)를 통해 내삽 공간 내에 삽입될 수 있도록 구성된다. 본 발명의 일 구현예에서 베이스 프레임(100) 내에는 진단용 카트리지가 내삽 공간 내에 삽입되었을 때 진단 카트리지가 불필요하게 흔들리거나, 이탈하는 것을 방지할 수 있도록 하는 고정 수단으로서 카트리지 고정부가 포함될 수 있다. 또한, 베이스 프레임(100)에는 소정의 전기 장치, 전원 장치 등이 연결될 수 있도록 소정의 커넥터 등이 마련될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.

도 2는 본 발명에 따른 다중 면역진단 형광리더기(1)의 진단 카트리지(500)를 나타낸 도면이다. 도 2a는 진단 카트리지(500)의 사시도, 도 2b는 진단 카트리지의 윗면 평면도이다. 도 2를 참조하면, 진단 카트리지(500)의 윗면은 진단마커별로 다르게 할당되는 바코드(510) 부위, 투입된 샘플에 의해 변화되는 형광물질로부터 형광 방출광을 측정할 수 있는 형광측정 창(530)을 포함하며, 바코드(510) 부위와 형광측정 창(530) 사이에는 샘플이 투입되는 샘플 투입구(520)가 마련된다. 진단 카트리지(500)의 단부 중 바코드(510) 부위의 반대편, 즉 형광측정 창(530)이 가까운 쪽을 제1 단부(540), 바코드(510)가 위치한 쪽의 단부를 제2 단부(550)로 지칭한다.

본 발명의 일 구현예에서 광학모듈(200)은 베이스 프레임(100) 내에 삽입된 진단 카트리지(500)에 소정의 광을 조사하고, 상기 입사광이 샘플의 형광측정 창(530) 및 바코드(510)에 조사되어 방출되는 형광 방출광 및 바코드 주변광을 검출하도록 마련된다.

본 발명의 일 구현예에서 상기 바코드 리딩 시스템은 상용화 되어있는 1차원 또는 2차원 바코드를 사용할 수 있다. 그러나 1차원 바코드는 그 구조가 크고 초점 거리가 길어서 근접한 카트리지를 읽기에는 기기의 복잡도가 증가하여 가격이 상승하는 단점이 있으며, 2차원 바코드는 정보량이 1차원 바코드에 비해 많아서 적절하게 선택하기가 복잡할 뿐더러 2차원 디코딩을 위해 고성능의 프로세서와 이미지처리 기술이 필요하게 된다. 이를 위해 CMOS나 CCD 카메라 모듈이 사용되어 비용이 증가할 수도 있다. 따라서 본 발명의 일 구현예에서는 상용의 바코드를 사용하지 않고 카트리지 식별에 특화된 고유의 1차원 바코드를 이용하여 다수의 진단마커를 구분할 수 있다. 이를 위해 광원과 검출부를 이용해서 상기 고유의 1차원 바코드의 신호 차이를 판별해 2진수 단위로 분류하는 방법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 고유의 1차원 바코드는 복수개의 실선부가 미리 정한 간격으로 서로 이격된 형상을 가질 수 있으며, 바람직하게는 5개 이상의 실선부를 포함할 수 있으나 이로 제한하는 것은 아니다.

도 3은 본 발명에 따른, 다중 면역진단 형광리더기 내부에 실장되는 광학모듈의 외관 및 분해상태를 나타낸 도면이다. 도 3a는 본 발명의 광학모듈 하우징의 외부에 별도로 또는 상면에 부착되는 광센서 부착판(223) 면을 바라보는 광학모듈(200) 외관을 나타내며, 도 3b는 상기 광학모듈(200)의 분해상태를 나타낸다. 또한 도 3c는 상기 광학모듈의 상판을 들어내고 위에서 본 상태를 표시한다.

본 발명의 일 구현예에서 상기 광학모듈(200)은 광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함한다. 상기 광학모듈은, 복수개의 렌즈, 이색성 거울(dichroic mirror), 및 핀홀 판이 배열되도록 내부에 개방된 복수개의 광경로 공간을 형성하고 하면에 복수개의 광출입용 개구를 구비한 광학모듈 하판(214)과, 상기 광학모듈 하판의 개방된 광경로 공간 상부에 전반사 거울이 배열되는 상부 공간을 형성하고 상면에 복수개의 광센서 출입용 개구를 구비한 광학모듈 상판(212)이 결합하여 다각형 상자 형태의 외형을 형성하는 하우징; 상기 광경로 공간으로 광을 조사하도록 배열된 복수개의 광원을 포함하고, 상기 광학모듈 하우징의 일 측면에 부착되는 시료 조사광원 부착판(board)(222); 상기 광경로 공간의 미리 정해진 위치에서 형광을 검출하도록 배열된 복수개의 광센서 및 바코드 조사광원을 포함하고, 상기 광학모듈 하우징의 외부에 별도로 또는 상면에 부착되는 광센서 부착판(223); 및 상기 광경로 공간에 배열되는 복수개의 렌즈, 이색성 거울(dichroic mirror), 및 핀홀 판을 포함하고, 상기 복수개의 광경로는 바코드 조사 광경로와 시료 조사 광경로를 포함한다.

도 4는 본 발명에 따른, 광학모듈 상판(212)이 광센서 부착판(223)과 결합한 상태를 나타낸다. 도 4a는 본 발명의 광학모듈 상판의 상면에 부착되는 광센서 부착판(223) 면을 바라보는 형상을 나타내고, 도 4b는 상기 광센서 부착판(223)에 부착된 복수개의 광센서 및 바코드 조사광원이 노출되는 도 4a의 단면을 나타낸다. 광학모듈 상판(212) 내부에 위치하는 시료 형광 검출용 제1 광센서와 제2 광센서와 달리 바코드 반사광 검출용 바코드 광센서는 상기 광학모듈 상판(212)의 외부에 존재하게 된다. 광센서가 구조 내부에 안정되게 고정되어야 광검출을 안정적으로 수행할 수 있으므로 아래에서 설명하는 바와 같이 광학모듈 상판에서 노출되는 상기 바코드 광센서는 광학모듈 하판(214)의 구조 내부에 위치를 잡아서 안정한 구조를 취하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른, 광학모듈의 단면 및 단면에서 본 광경로를 나타내는 도면이다. 도 5a는 바코드 조사 광경로와 단파장인 제1 시료 조사 광경로를 나타내고, 도 5b는 바코드 조사 광경로와 장파장인 제2 시료 조사 광경로를 나타낸다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 바코드 조사 광경로는, 상기 광센서 부착판의 바코드 조사광원(225)에서 방출된 바코드 조사광(p)이 상기 하우징의 광학모듈 하판의 바코드 대물렌즈 개구에 배열된 바코드 대물렌즈(276)를 통과하여 카트리지(500)의 바코드(510)에서 반사된 뒤, 반사광(q)은 상기 광학모듈 하판(214)의 바코드 광센서 적치공간 개구를 통해 상기 하판의 하부 공간에 위치하는 바코드 광센서(235)로 진행하는 경로를 지나게 된다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 바코드 조사 광경로 정렬을 위해, 상기 상판은 상기 광센서 부착판의 바코드 광센서의 적치공간을 구비하고, 상기 하판은 상기 바코드 광센서를 상기 상판과 함께 끼움고정한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 바코드 대물렌즈도 상판 공간에 적치되고 하판에 의해 끼움고정 형식으로 고정된다.

본 발명의 일 구현예에서 상기 시료 조사 광경로는, 제1 시료 조사 광경로와 제2 시료 조사 광경로를 포함한다. 도 6은 본 발명에 따른, 광학모듈의 횡단면 및 횡단면에서 본 광경로를 나타내는 도면이다. 도 6a는 단파장인 제1 시료 조사 광경로를 나타내고, 도 6b는 장파장인 제2 시료 조사 광경로를 나타낸다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 제1 시료 조사 광경로는 단파장의 제1 시료 조사 광원(220)에서 방출된 제1 조사광(f)이 상기 하부공간에 배열된 제1 집속렌즈(241)를 통과하고 제1 이색성 거울(242)에서 직각방향으로 반사(g)되어 진행한 뒤 상기 상부공간에 배열된 전반사거울(244)에 반사되어 하부 방향으로 꺾이어(h), 상기 광학모듈 하판(214)의 시료 대물렌즈 개구에 배열된 시료 대물렌즈(246)를 통해 진단 카트리지(500)의 형광측정 창(530)으로 입사하여 제1 형광을 생성한다. 상기 제1 형광은 입사한 광의 경로(h)를 따라 상기 시료 대물렌즈(246)를 통과해 상기 전반사거울(244)에 반사(i)되고 상기 제1 이색성 거울(242)을 통과한 뒤, 직진 경로상에 위치한 제2 이색성 거울(243)에서 반사(k)되어 제2 집속렌즈(254)와 제1 핀홀 판(256)을 통과해 제1 광센서(230)로 진행하는 경로이다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 제1 이색성 거울의 투과파장은 상기 제1 조사광의 파장보다 장파장이고, 상기 제2 이색성 거울의 투과파장은 상기 제1 이색성 거울의 투과파장보다 장파장이다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 광경로 정렬을 위해, 상기 상판은 상기 시료 조사광원 부착판의 상기 복수개의 광원, 상기 광센서 부착판의 복수개의 광센서 및 바코드 조사광원, 및 상기 전반사 거울의 적치공간을 구비하고, 상기 하판은 상기 복수개의 렌즈, 이색성 거울(dichroic mirror), 및 핀홀 판을 상기 상판과 함께 끼움고정한다. 상판에 전반사 거울을 고정시킬 수 있는 구조가 형성되므로, 이미 제작된 전반사 거울을 사용하기 위해 전반사 거울의 일 말단을 상판에 형성된 적치공간에 고정하고, 타 말단은 상판에서 돌출된 구조에 의해 눌려지는 방식으로 고정한다.

본 발명의 일 구현예에서 상기 제1 조사광은 300 내지 360nm 대역의 LED광이고, 상기 제1 이색성 거울의 투과파장은 550nm 이상이며, 상기 제2 이색성 거울의 투과파장은 600nm 이상이다. 상기 조사광은 자외선 대역의 광이므로 에너지가 강한 장점을 활용하여 농도가 비교적 낮아 높은 민감성을 요구하는 분석물에 사용가능하다. 예를 들어 유러피엄 형광물질을 사용할 수 있는데 이는 형광수명이 상대적으로 길어서 자외선을 조사한 뒤 자외선 광원을 차단하고 수백 마이크로초 경과하고 나서 형광신호를 검출(time resolved fluorescence)하는 것이 가능하다.

본 발명의 일 구현예에서 상기 제2 시료 조사 광경로는 상기 제2 이색성 거울(243)의 투과파장보다 장파장인 제2 시료 조사 광원(270)에서 방출된 제2 조사광(a)이 상기 하부공간에 배열된 제3 이색성 거울(245)에서 반사(b)하여 상기 제2 이색성 거울(243)과 상기 제1 이색성 거울(242)을 통과하고 상기 상부공간에 배열된 전반사거울(244)에 반사(c)되어, 상기 광학모듈 하판의 시료 대물렌즈 개구에 배열된 시료 대물렌즈(246)를 통해 진단 카트리지(500)의 형광측정 창(530)으로 입사하여 제2 형광을 생성한다. 상기 제2 형광은 입사광과 동일 경로(c)를 통해 상기 시료 대물렌즈(246)를 통과해 상기 전반사거울(244)에 반사(d)되고 상기 제1 이색성 거울(242), 상기 제2 이색성 거울(243), 및 상기 제3 이색성(245) 거울을 차례로 통과한 뒤, 직진 경로상에 위치한 제3 집속렌즈(272)와 제2 핀홀 판(274)을 통과해 제2 광센서(275)로 진행하는 경로이다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 제3 이색성 거울(245)의 투과파장은 상기 제2 조사광의 파장보다 장파장이며, 상기 제2 조사광은 610 내지 650nm 대역의 레이저 다이오드 광이다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 제1 이색성 거울의 투과파장은 550nm 이상이고, 상기 제2 이색성 거울의 투과파장은 600nm 이상이며, 상기 제3 이색성 거울의 투과파장은 660nm 이상이다. 본 발명의 일 구현예에서 장파장 광원은 농도가 비교적 높은 분석물 검출에 사용할 수 있다. 형광으로는 예를 들어 알렉사 dye를 사용할 수 있으며 광원을 조사하면서 실시간으로 형광을 측정한다.

본 발명의 일 구현예에서 상기 제2 시료 조사 광경로는, 상기 제3 이색성 거울과 상기 제3 집속렌즈 사이에 광필터를 더 포함하고, 상기 광필터의 통과파장 대역은 650 내지 725nm 범위이다. 상기 제3 이색성 거울의 투과파장이 660nm이므로 이보다 긴 파장을 가지는 장파장 형광을 725nm이하로 제한하기 위해서이다.

본 발명의 일 구현예에서, 광학모듈(200)은 소정의 박스 형태의 하우징으로 구성되며, 광학모듈 하우징은 다각형 상자 형태의 입체 형상을 갖고, 광학모듈 하판(214)과 광학모듈 상판(212)으로 결합되는 구성을 가지는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 다각형은 사각형으로, 상기 광학모듈은 직육면체에 가까운 형상을 가질 수 있다.

광학모듈 하우징의 외측에는 각종 기판과 커넥터가 마련되어 형광리더기에 부품으로 실장될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 커넥터는 광학모듈 하우징 내의 광원, 검출기 등이 외부의 전기 기기와 전기 신호를 교환할 수 있도록 마련되며, 소정의 전기 단자와 연결될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 광학모듈을 부품으로 실장한 다중 면역진단 형광리더기는 소형화 및 검출시간 단축을 통한 비용절감의 장점을 구비한다.

이상에서 본원의 예시적인 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본원의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본원의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본원의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.

1. 형광리더기 100. 베이스 프레임
110. 오픈부 150. 프레임
155. 표시부 200. 광학모듈
212. 광학모듈 상판 214. 광학모듈 하판
220. 시료 조사광원 222. 조사광원 부착판
223. 광센서 부착판 225. 바코드 조사광원
230. 제1 광센서 235. 바코드 광센서
241. 제1 집속렌즈 242. 제1 이색성 거울
243. 제2 이색성 거울 244. 전반사 거울
245. 제3 이색성 거울 246. 시료 대물렌즈
254. 제2 집속렌즈 256. 제1 핀홀 판
270. 제2 시료조사 광원 271. 광필터
272. 제3 집속렌즈 274. 제2 핀홀 판
275. 제2 광센서 276. 바코드 대물렌즈
500. 카트리지 510. 바코드
520. 샘플 투입구 530. 형광측정 창
540. 제1 단부 550. 제2 단부
a. 제2 조사광(의 광경로)
b. 제3 이색성 거울에서 반사되어 전반사거울로 향하는 제2 조사광의 광경로
c. 전반사 거울에서 반사되어 시료로 향하는 제2 조사광 및 제2 조사광에 의해 시료에서 발생한 형광의 광경로
d. 전반사 거울에서 반사되어 제2 광센서로 향하는 제2 조사광 형광의 광경로
f. 제1 조사광(의 광경로)
g. 제1 이색성 거울에서 반사되어 전반사거울로 향하는 제1 조사광의 광경로
h. 전반사 거울에서 반사되어 시료로 향하는 제1 조사광 및 제1 조사광에 의해 시료에서 발생한 형광의 광경로
i. 전반사 거울에서 반사되어 제2 이색성 거울로 향하는 제1 조사광 형광의 광경로
k. 제2 이색성 거울에서 반사되어 제1 광센서로 향하는 제1 조사광 형광의 광경로

Claims (8)

1. 광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈로:
   상기 광학모듈은,
   복수개의 렌즈, 이색성 거울(dichroic mirror), 및 핀홀 판이 배열되도록 내부에 개방된 복수개의 광경로 공간을 형성하고 하면에 복수개의 광출입용 개구를 구비한 광학모듈 하판과, 상기 광학모듈 하판의 개방된 광경로 공간 상부에 전반사 거울이 배열되는 상부 공간을 형성하고 상면에 복수개의 광센서 출입용 개구를 구비한 광학모듈 상판이 결합하여 다각형 상자 형태의 외형을 형성하는 하우징;
   상기 광경로 공간으로 광을 조사하도록 배열된 복수개의 광원을 포함하고, 상기 광학모듈 하우징의 일 측면에 부착되는 시료 조사광원 부착판(board);
   상기 광경로 공간의 미리 정해진 위치에서 형광을 검출하도록 배열된 복수개의 광센서 및 바코드 조사광원을 포함하고, 상기 광학모듈 하우징의 외부에 별도로 또는 상면에 부착되는 광센서 부착판; 및
   상기 광경로 공간에 배열되는 복수개의 렌즈, 이색성 거울(dichroic mirror), 및 핀홀 판을 포함하고,
   상기 복수개의 광경로는 바코드 조사 광경로와 시료 조사 광경로를 포함하는,
   광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 광경로 정렬을 위해, 상기 상판은 상기 시료 조사광원 부착판의 상기 복수개의 광원, 상기 광센서 부착판의 복수개의 광센서 및 바코드 조사광원, 및 상기 전반사 거울의 적치공간을 구비하고,
   상기 하판은 상기 복수개의 렌즈, 이색성 거울(dichroic mirror), 및 핀홀 판을 상기 상판과 함께 끼움고정하는,
   광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 바코드 조사 광경로는, 상기 광센서 부착판의 바코드 조사광원에서 방출된 바코드 조사광이 상기 하우징의 광학모듈 하판의 바코드 대물렌즈 개구에 배열된 바코드 대물렌즈를 통과하여 카트리지의 바코드에서 반사된 뒤, 상기 광학모듈 하판의 바코드 광센서 적치공간 개구를 통해 상기 하판의 하부 공간에 위치하는 바코드 광센서로 진행하는 경로이고,
   상기 시료 조사 광경로는, 제1 시료 조사 광경로와 제2 시료 조사 광경로를 포함하며,
   상기 제1 시료 조사 광경로는 단파장의 제1 시료 조사 광원에서 방출된 제1 조사광이 상기 하부공간에 배열된 제1 집속렌즈를 통과하고 제1 이색성 거울과 상기 상부공간에 배열된 전반사거울에 반사되어, 상기 광학모듈 하판의 시료 대물렌즈 개구에 배열된 시료 대물렌즈를 통해 진단 카트리지의 형광측정 창으로 입사하여 제1 형광을 생성하고, 상기 제1 형광은 상기 시료 대물렌즈를 통과해 상기 전반사거울에 반사되고 상기 제1 이색성 거울을 통과한 뒤, 직진 경로상에 위치한 제2 이색성 거울에서 반사되어 제2 집속렌즈와 제1 핀홀 판을 통과해 제1 광센서로 진행하는 경로이고, 상기 제1 이색성 거울의 투과파장은 상기 제1 조사광의 파장보다 장파장이고, 상기 제2 이색성 거울의 투과파장은 상기 제1 이색성 거울의 투과파장보다 장파장이며,
   상기 제2 시료 조사 광경로는 상기 제2 이색성 거울의 투과파장보다 장파장인 제2 시료 조사 광원에서 방출된 제2 조사광이 상기 하부공간에 배열된 제3 이색성 거울에서 반사하여 상기 제2 이색성 거울과 상기 제1 이색성 거울을 통과하고 상기 상부공간에 배열된 전반사거울에 반사되어, 상기 광학모듈 하판의 시료 대물렌즈 개구에 배열된 시료 대물렌즈를 통해 진단 카트리지의 형광측정 창으로 입사하여 제2 형광을 생성하고, 상기 제2 형광은 상기 시료 대물렌즈를 통과해 상기 전반사거울에 반사되고 상기 제1 제2, 및 제3 이색성 거울을 차례로 통과한 뒤, 직진 경로상에 위치한 제3 집속렌즈와 제2 핀홀 판을 통과해 제2 광센서로 진행하는 경로이고, 상기 제3 이색성 거울의 투과파장은 상기 제2 조사광의 파장보다 장파장인,
   광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 바코드 조사 광경로 정렬을 위해, 상기 상판은 상기 광센서 부착판의 바코드 광센서의 적치공간을 구비하고,
   상기 하판은 상기 바코드 광센서를 상기 상판과 함께 끼움고정하는,
   광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈.
   
5. 제 3항에 있어서,
   상기 제1 조사광은 300 내지 360nm 대역의 LED광이고,
   상기 제2 조사광은 610 내지 650nm 대역의 레이저 다이오드 광인,
   광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제1 이색성 거울의 투과파장은 550nm 이상이고,
   상기 제2 이색성 거울의 투과파장은 600nm 이상이며,
   상기 제3 이색성 거울의 투과파장은 660nm 이상인,
   광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈.
   
7. 제 5항에 있어서,
   상기 제2 시료 조사 광경로는, 상기 제3 이색성 거울과 상기 제3 집속렌즈 사이에 광필터를 더 포함하고,
   상기 광필터의 투과파장 대역은 650 내지 725nm 범위인,
   광경로를 공유하는 복수개의 광원을 포함하는 광학모듈.
   
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 광학모듈을 포함하는,
   다중 면역진단 형광리더기.

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