KR100888747B1 - 비표지형 바이오 칩 분석 시스템 및 이를 이용한 바이오 칩분석 방법 - Google Patents

비표지형 바이오 칩 분석 시스템 및 이를 이용한 바이오 칩분석 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100888747B1
KR100888747B1 KR1020070091391A KR20070091391A KR100888747B1 KR 100888747 B1 KR100888747 B1 KR 100888747B1 KR 1020070091391 A KR1020070091391 A KR 1020070091391A KR 20070091391 A KR20070091391 A KR 20070091391A KR 100888747 B1 KR100888747 B1 KR 100888747B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
biochip
spots
light
spot
probe
Prior art date
Application number
KR1020070091391A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090026430A (ko
Inventor
박관한
서경주
방수온
안종성
Original Assignee
한국기술산업 (주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기술산업 (주) filed Critical 한국기술산업 (주)
Priority to KR1020070091391A priority Critical patent/KR100888747B1/ko
Publication of KR20090026430A publication Critical patent/KR20090026430A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100888747B1 publication Critical patent/KR100888747B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N2021/7769—Measurement method of reaction-produced change in sensor
    • G01N2021/7779—Measurement method of reaction-produced change in sensor interferometric

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

광 간섭을 이용한 바이오 칩 분석 시스템에서, 분광기는 외부로부터 제공된 광을 분광하여 특정 영역의 파장대의 광을 프로브로 방출한다. 프로브는 분석 대상물질이 안치될 수 있는 스팟을 포함하는 바이오 칩 상에 광을 입사하고 스팟으로부터 반사된 광을 감지하여 분광기로 전달한다. 분광기는 반사된 광을 분석하여 검출 데이터를 제어부로 출력한다. 이송부는 프로브를 바이오 칩에 대하여 수평방향으로 이동시켜서 프로브의 입사부를 스팟 상에 위치시킨다. 제어부는 검출 데이터를 연산부로 출력하고, 연산부는 검출 데이터로부터 바이오 칩을 분석한 결과를 표시부를 통해 보여준다. 기울기 센서는 프로브, 분광기, 이송부 및 바이오 칩의 기울기를 감지하여 제어부로 기울기에 대응하는 기울기 감지신호를 출력한다. 이처럼, 바이오 칩 분석 시스템을 이용하여 바이오 칩 분석을 신속하고 용이하게 수행할 수 있으며, 표시부를 통하여 분석 결과를 사용자가 용이하게 파악할 수 있다. 또한, 사용자는 기울기 감지신호에 따라 바이오 칩 분석 시스템의 기울기를 신속하게 조정할 수 있으므로 분석결과의 신뢰성을 확보할 수 있다. 나아가 다수의 바이오 칩을 동시에 분석할 수 있으므로 분석효율을 향상시킬 수 있다.
Figure R1020070091391
바이오 칩, 분석 시스템, 광 간섭, 기울기 센서, 연산부, 비표지, 단백질 칩

Description

비표지형 바이오 칩 분석 시스템 및 이를 이용한 바이오 칩 분석 방법{System for non-labeling bio-chip analysis and method for analyzing bio-chip using the same}
본 발명은 바이오 칩 분석 시스템 및 이를 이용한 바이오 칩 분석 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광 간섭을 이용하여 바이오 칩을 신속하고 간편하게 분석할 수 있는 바이오 칩 분석 시스템 및 이를 이용한 바이오 칩 분석 방법에 관한 것이다.
최근 인간 유전자의 구조가 대부분 밝혀지면서 인체를 구성하는 유전자의 기능연구에 대한 관심이 급증하고 있다. 유전자는 단백질을 발현시킴으로써 세포내에서 그 기능을 수행하기 때문에 게놈의 기능연구는 단백질에 대한 연구로 귀결되며, 최근 단백질체(proteomics)라는 새로운 연구분야가 국내외적으로 많은 관심을 불러 일으키고 있다. 단백질체 연구에 필수적으로 이용될 수 있는 핵심기술이 단백질 칩(Protein Chip System)이다. 단백질 칩은 핵심기술의 연구개발이 진행되고 있는 미래형 칩으로써, 질병의 진단 및 biomarker 발굴, 단백질의 발현 및 기능연구, 단백질의 상호작용 연구, 신약개발 등 다양한 응용분야를 가지고 있어 의학, 약학, 생명과학분야에서 광범위하게 이용될 수 있을 것으로 생각된다.
단백질 칩은 기판 상에 수십~수백 개의 단백질이 고정되는 칩으로서, 단백질 칩에 대한 기술은 단백질을 기판상에 고정하는 기술 및 칩에 고정되는 단백질을 분석하는 기술이 그 핵심을 이룬다.
이 중에서, 단백질 칩에 부착된 단백질의 결합을 분석하는 방법은 크게 표지형(Labeling) 분석법과 비표지형(Non-labeling) 분석법으로 구분할 수 있다.
우선, 표지형 분석방법은 단백질 자체만으로는 빛의 흡광, 투광 특성에 영향의 주지 않으므로, 단백질에 형광물질을 부착하여 발현된 형광의 세기를 측정하여 정량화하는 분석방법이다. 표지형 분석 방법을 이용하면 분석대상인 단백질에 선택적으로 형광 Dye를 붙이기 때문에 안정된 분석이 가능하다. 그러나 형광 Dye를 단백질에 붙이는 작업의 번거로움과 그 배양시간의 증가로 생산성이 떨어진다.
비표지형 분석법은 단백질의 질량이나 굴절률 혹은 밀도만을 측정하여 단백질 칩에 부착되어있는 해당 단백질의 농도를 바로 측정하는 분석방법이다. 표지형 분석법에 비해 생산성이 증가하고 미량의 시료를 이용하여 실시간 측정이 가능하다는 장점이 있다.
비표지형 분석법에 사용되는 대표적인 방법으로 광학 원리인 SPR(Surface Plasmon Resonance)을 이용한 분석 방법과 광 간섭(interferometic)을 이용한 분석방법이 있다. SPR을 이용한 분석방법은 단백질이 접합된 단백질 칩에 광 파장을 조사하고, 특정 파장에서는 빛이 반사되지 않고 대상물에 흡수되는 현상을 이용한다. 한편, 광 간섭을 이용한 분석방법은 단백질이 접합된 바이오 칩에 광 파장을 조사 하여 상기 단백질 칩 상에서 발생하는 간섭현상을 이용한다.
광 간섭을 이용한 분석방법으로 단백질 칩에 접합된 단백질 대상물을 분석할 경우, SPR법을 이용한 분석방법으로 단백질 칩에 접합된 단백질 대상물을 분석할 때보다 더 높은 감도를 확보할 수 있다. 또한 광 간섭을 분석하는 방법은 SPR을 분석하는 방법보다 상대적으로 단순하고, 광 간섭 분석장비는 SPR 분석장비보다 저렴하다. 결국 SPR을 이용하는 것보다 광 간섭을 이용하여 단백질 칩에 접합된 단백질 대상물을 분석하는 것이 더 효율이고 경제적이다.
그러나, 광 간섭을 이용하여 단백질 칩을 분석하는 제품화된 시스템이 갖추어져 있지 않으며, 분석한 결과를 사용자가 쉽게 인지할 수 있는 알고리즘이 결여되어 있다.
또한, 기존의 광 간섭을 이용하여 단백질 칩을 분석하는 방법은 다음과 같다. 단백질이 접합되기 전의 단백질 칩에 1차적으로 광을 조사하여 패브리-패롯 간섭을 측정한다. 다음으로, 단백질이 접합된 단백질 칩에 2차적으로 광을 조사하여 패브리-패롯 간섭에 의한 파장의 변화를 측정한다. 측정된 데이터를 참조하여 단백질 칩에 접합된 단백질을 분석할 수 있다. 이처럼, 기존의 광 간섭을 이용한 단백질 칩 분석 방법은 두 번의 광 조사 및 측정과정을 필요하므로 시간상 소요가 많다.
한편, 광 간섭 분석장비의 기울기는 단백질 칩의 분석 결과에 영향을 미치므로, 단백질 칩에 광을 조사하고, 측정하는 과정에서 광 간섭 분석장비의 기울기를 실시간으로 감지하여 이를 사용자가 용이하게 인지할 수 있도록 하는 장비가 시스 템 상에 갖춰져야 한다.
따라서 본 발명의 목적은 광 간섭을 이용하여 바이오 칩을 신속하고, 용이하게 분석할 수 있는 바이오 칩 분석 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 상기한 바이오 칩 분석 시스템을 이용하여 바이오 칩 분석 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 바이오 칩 분석 시스템은 광학부, 제어부, 이송부 및 기울기 센서를 포함한다.
상기 광학부는 분석대상이 안치될 수 있는 스팟을 포함하는 바이오 칩 상에 광을 제공하고 상기 스팟으로부터 반사된 광을 감지하여 검출 데이터를 출력한다. 구체적으로 상기 광학부는 상기 광을 제공하는 광원; 상기 광원으로부터 제공된 광을 분광하여 특정 영역의 파장대의 광을 방출하고, 상기 반사된 광을 검출하여 상기 검출 데이터를 출력하는 분광기; 및 상기 분광기로부터 방출된 광을 전송 받아 상기 바이오 칩으로 입사하고, 상기 반사된 광을 감지하여 상기 분광기로 전송하는 프로브를 포함한다.
상기 스팟은 기판상에 하나 또는 다수로 형성될 수 있다. 다수의 스팟이 형성되는 경우, 상기 다수의 스팟은 상기 기판상에 일정한 간격으로 배열되고, 상기 다수의 스팟은 분석 대상물질이 없는 기준 스팟과 분석 대상물질이 안치된 타겟 스팟을 포함한다. 상기 이송부는 상기 제어부의 제어신호에 의하여 구동되고, 상기 프로브를 상기 바이오 칩에 대하여 소정 시간마다 일정한 간격으로 수평 이동시켜서 상기 프로브의 입사부가 상기 다수의 스팟에 순차적으로 위치시킨다.
상기 제어부는 상기 광학부를 제어하고, 상기 분광기로부터 상기 검출 데이터를 입력 받아서 저장한다.
상기 광학부는 상기 프로브와 상기 분광기를 연결하는 광 파이버를 더 포함할 수 있다. 상기 광 파이버는 상기 분광기로부터 방출된 광을 상기 프로브로 전송하고, 상기 프로브로부터 감지된 광을 상기 분광기로 전송한다.
상기 광학부는 상기 프로브의 하부에 구비되어 상기 프로브로부터 상기 바이오 칩으로 입사되는 광 및 상기 바이오 칩으로부터 상기 프로브로 반사되는 광을 선택적으로 통과시키는 필터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기울기 센서는 상기 광학부, 상기 이송부 및 상기 바이오 칩의 기울기를 감지하여 상기 제어부로 상기 기울기에 대응하는 기울기 감지신호를 출력한다. 상기 제어부는 상기 기울기 감지신호에 대응하는 알람신호를 출력할 수 있다. 여기서, 상기 바이오 칩 분석 시스템은 상기 알람신호를 입력받아 상기 알람신호에 대응하는 컬러를 표시하는 제1 표시부를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 표시부는 상기 알람신호 대응하는 서로 다른 컬러를 각각 표시하는 다수의 광소자를 포함할 수 있으며, 상기 다수의 광소자는 발광 다이오드일 수 있다.
상기 제어부는 상기 검출 데이터로부터 상기 바이오 칩을 분석하여 분석결과를 보여주는 연산부와 전기적으로 연결되어 상기 검출 데이터를 상기 연산부로 출 력할 수 있다. 또한, 상기 바이오 칩 분석 시스템이 상기 연산부를 더 포함할 수 있다.
상기 연산부는 상기 분석결과를 보여주는 제2 표시부를 포함한다. 상기 연산부는 상기 바이오 칩의 다수의 스팟과 동일한 패턴으로 배열된 다수의 스팟 영상을 상기 제2 표시부상에 표시하고, 상기 다수의 스팟 각각의 분석결과에 대응하는 컬러를 상기 다수의 스팟 영상에 표시할 수 있다. 또한, 상기 연산부는 상기 다수의 스팟 영상 중 선택된 스팟 영상에 대응하는 스팟의 검출 데이터를 상기 제2 표시부를 통하여 보여줄 수 있다. 상기 분석 대상물질이 단백질인 경우, 상기 분석결과는 상기 다수의 스팟 각각의 항체 및 항원의 반응도일 수 있다.
구체적으로, 상기 바이오 칩은 상기 다수의 스팟 중 항체만 있는 기준 스팟을 포함하고, 상기 연산부는 상기 기준 스팟의 검출 데이터와 상기 기준 스팟 이외의 타겟 스팟들의 검출 데이터를 각각 비교하여 상기 항체 및 항원 반응 유무를 분석할 수 있다. 또한, 상기 기준 스팟 이외의 타겟 스팟들 각각의 검출 데이터를 서로 비교하여 상기 항체 및 항원 반응도를 정량적으로 분석할 수 있다.
또한, 상기한 바이오 칩 분석 시스템을 이용한 바이오 칩 분석 방법은 다음과 같다.
다수의 스팟 중 기준 스팟을 제외한 타켓 스팟들 각각에 분석 대상물질이 안치된 바이오 칩을 준비한다. 프로브를 소정 시간마다 일정한 간격으로 이동시켜서, 상기 다수의 스팟에 순차적으로 위치시킨다. 따라서, 상기 다수의 스팟에 대하여 순차적으로 광을 조사하고, 상기 다수의 스팟으로부터 각각 반사되는 광을 순차적 으로 감지하여 분석할 수 있다.
상기 프로브를 위치시킨 후 상기 분광기에 광을 제공한다. 상기 분광기는 상기 제공된 광을 분광하여 특정 영역의 파장대의 광을 방출한다. 상기 프로브는 상기 방출된 광을 상기 다수의 스팟에 각각 입사하고, 상기 다수의 스팟으로부터 각각 반사된 광을 감지한다. 상기 감지된 광은 상기 광 파이버를 통하여 상기 분광기로 전달되고, 상기 분광기는 상기 반사된 광을 분석하여 검출 데이터를 출력한다. 상기 연산부는 상기 검출 데이터로부터 상기 바이오 칩을 분석하여 분석결과를 보여준다.
바이오 칩을 분석하는 과정에서 실시간으로 바이오 칩 분석 시스템의 기울기를 감지하여 상기 기울기에 대응하는 컬러를 표시하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 기울기를 감지하여 상기 컬러를 표시하는 과정은 다음과 같다. 기울기 센서가 상기 바이오 칩 분석 시스템의 기울기를 감지하여 상기 기울기에 대응하는 기울기 감지신호를 출력한다. 상기 제어부가 상기 기울기 감지신호에 대응하는 알람신호를 출력한다. 상기 제1 표시부가 상기 알람신호를 입력받아 상기 알람신호에 대응하는 컬러를 표시한다.
분석 결과를 보여주는 단계는 다음과 같다. 연산부가 상기 바이오 칩의 다수의 스팟과 동일한 패턴으로 배열된 다수의 스팟 영상을 제2 표시부상에 표시하고, 상기 다수의 스팟 각각의 분석결과에 대응하는 컬러를 상기 다수의 스팟 영상에 표시한다.
이러한 바이오 칩 분석 시스템 및 이를 이용한 바이오 칩 분석방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 사용자가 용이하고 신속하게 광 간섭을 이용한 바이오 칩을 분석할 수 있다. 둘째, 바이오 칩은 기준 스팟 및 타겟 스팟으로 이루어진 다수의 스팟을 포함하므로, 다수의 스팟 각각에 대한 한번의 광 측정만으로도 분석에 필요한 데이터를 확보할 수 있다.
셋째, 연산부는 분석결과에 대응하는 컬러를 제2 표시부에 표시하므로 사용자는 분석결과를 용이하게 파악할 수 있다. 또한, 제2 표시부에 표시된 다수의 스팟 영상을 이용하여 바이오 칩의 다수의 스팟간의 비교분석을 용이하게 수행할 수 있다.
넷째, 바이오 칩 분석 시스템의 기울기를 실시간으로 감지하여 제1 표시부를 통하여 사용자에게 보여주므로 사용자는 바이오 칩 분석 시스템의 기울기를 신속하게 조정할 수 있다. 그 결과 분석결과의 신뢰성을 확보할 수 있다.
다섯째, 바이오 칩 분석 시스템을 이용하여 다수의 바이오 칩을 동시에 분석할 수 있으므로 분석 효율이 향상된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 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 원 칙에 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.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 바이오 칩 분석 시스템에 대한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 바이오 칩 분석 시스템(900)은 광학부(100), 제어부(200) 및 이송부(300)를 포함한다.
상기 광학부(100)는 분석 대상물질이 안치될 수 있는 스팟을 포함하는 바이오 칩 상(10)에 광을 제공하고 상기 스팟으로부터 반사된 광을 감지하여 검출 데이터를 출력한다. 구체적으로 상기 광학부(100)는 광원(110), 분광기(120), 및 프로브(130)를 포함한다. 상기 광원(110)은 상기 분광기(120)로 상기 광을 제공한다. 상기 광원(110)은 단색광원(monochromatic light)이 아닌 넓은 분광 복사 스팩트럼을 가진 백색광원(white light)을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 백색광원으로는 텅스텐 램프, 텅스텐할로겐 램프, 제논 램프 등이 있다.
상기 분광기(120)는 상기 광원(110)으로부터 제공된 광을 분광하여 특정 영역의 파장대의 광을 방출하고, 상기 스팟으로부터 반사된 광에 검출하여 상기 검출 데이터를 출력한다. 상기 분광기(120)의 일예로, 스펙트로미터(spectrometer)가 사용될 수 있으며, 상기 스펙트로미터의 분석 가능한 파장 영역대는 380nm ~ 770nm의 파장을 갖는 가시광선 영역을 포함한다.
상기 프로브(130)는 상기 분광기(120)로부터 방출된 광을 전송 받아 상기 바이오 칩(10)으로 입사하고, 상기 반사된 광을 감지하여 상기 분광기(120)로 전송한다. 상기 광학부(100)는 상기 프로브(130)와 상기 분광기(120)를 연결하는 광 파이버(140)를 더 포함할 수 있다. 상기 광 파이버(140)는 상기 분광기(120)로부터 방출된 광을 상기 프로브(130)로 전송하고, 상기 프로브(130)로부터 감지된 광을 상기 분광기(120)로 전송한다. 또한, 상기 광학부(100)는 상기 프로브(130)의 하부에 구비되어 상기 프로브(130)로부터 상기 바이오 칩(10)으로 입사되는 광 및 상기 바이오 칩(10)으로부터 상기 프로브(130)로 반사되는 광을 선택적으로 통과시키는 필터(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 필터(150)의 일예로 편광필터가 사용될 수 있으면, 상기 편광필터는 상기 바이오 칩(10)의 스팟에 안치되는 분석 대상물질의 종류에 따라 상기 분광기(120)를 통과한 광 중 특정 파장대의 광만을 통과시킨다.
상기 제어부(200)는 상기 광학부(100) 및 상기 이송부(200) 등 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)에 구비되는 장비들을 제어한다. 또한, 상기 제어부(200)는 상기 연산부(400)와 전기적으로 연결되어 상기 분광기(120)로부터 입력 받은 상기 검출 데이터를 연산부(400)로 출력한다.
상기 바이오 칩(10)의 스팟(도 3a 내지 도 3d 참조)은 기판상에 하나 또는 다수로 형성될 수 있다. 다수의 스팟이 형성될 경우, 상기 다수의 스팟은 상기 기판상에 일정한 간격으로 배열되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 다수의 스팟은 분석 대상물질이 없는 기준 스팟과 분석 대상물질이 안치된 타겟 스팟을 포함한다.
상기 이송부(300)는 상기 제어부(200)의 제어신호에 의하여 구동되고, 상기 프로브(130)를 상기 바이오 칩(10)에 대하여 수평방향으로 이동시켜서 상기 스팟에 위치시킨다. 상기 이송부(300)의 일예로 이송로봇이 사용될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 바이오 칩을 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 병기하고 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 바이오 칩은 기판(1) 및 상기 기판(1) 상에 형성되는 수지층(2)을 구비한다. 상기 기판(1)은 내식성을 지닌 판으로서, 석영 또는 고분자 중합체인 것이 바람직하다.
본 실시예에서, 상기 수지층(2)에는 일정한 간격으로 균일하게 정렬된 다수의 스팟(S)이 형성된다. 상기 다수의 스팟(S)은 상기 바이오 칩(10)의 측정 위치로서, 분석 대상물질이 안치될 수 있도록 일정한 홈 형태로 형성된다. 상기 분석 대상물질은 단백질, 핵산 또는 유기화합물이고, 다수의 스팟(S) 각각에는 상기 분석 대상물질을 접합하기 위한 접합부재로서 항체, 핵산접속체 또는 유기화합물 접속체가 구비될 수 있다.
상기 다수의 스팟(S)을 각각 정의하는 측벽은 상기 프르브(130)부터 조사되는 광(L1)을 반사시킨다. 이에 따라, 상기 다수의 스팟(S)의 각 측벽은 페브리-페롯 간섭계(Fabry-Perot Interferometer) 구조를 형성한다. 나아가, 상기 프로브(130)로부터 조사되는 광(L1)이 상기 측벽 사이에 입사될 경우, 입사된 광(L1)은 반사막으로 작용하는 측벽에 반복적으로 반사되어 외부로 방사된다. 구체적으로, 외부로 방사되는 광(L2)은 제조된 바이오 칩 상의 패턴에 의해 간섭을 일으킨다. 간섭이 일어나 광의 세기가 극대화되는 조건은 하기 수학식 1로 정의할 수 있다.
Figure 112007065427061-pat00001
( m = 0, 1, 2, ...) 여기서 d는 측벽 간의 간격(W), I는 입사각, m은 차수이고, λ는 입사되는 광의 파장을 의미한다.
위 수식은 광이 공기 중에서 이동하는 경우 성립하는 조건이다. 따라서 상기 다수의 스팟(S)에 공기와 다른 굴절률을 지니고 있는 단백질이 접합될 경우, 측벽 사이에서의 광 경로가 달라진다. 결국 그 단백질의 농도 차이에 따라 간섭 패턴이 달라지게 되고 그 변화를 감지하여 단백질을 분석할 수 있게 된다.
상기 다수의 스팟(S)에서 각 스팟의 직경은 측정하는 파장 영역대에 의존하게 된다. 상기 스펙로미터가 가시광선 영역의 파장을 분석할 경우, 상기 스팟의 직경은 1~7mm이고 바람직하게는 3mm이다.
바람직하게, 상기 수지층(2)의 표면에는 반사율이 좋은 금(Au) 코팅막(3)을 구비할 수 있다. 본 발명은 입사된 광(L1)이 상기 측벽에 반복적으로 반사되어 외부로 방사되면서 일어나는 간섭패턴을 감지하는 것이므로 반사율이 좋을수록 검출에 용이하다. 금(Au)은 반사율이 99%로 알려져 있다. 한편, 금은 내산성 및 내구성이 우수하여 상기 수지층(2)이 변형되는 것을 방지할 수 있다. 또한 금으로 수지층(2)의 표면을 코팅하는 경우 단백질 접합을 위한 접속부재(linker) 중에서 티 올(-SH)기를 가지는 linker를 금(Au)표면에 쉽게 코팅할 수 있다.
또한, 상기 수지층 표면에는 탄화규소(SiC), 산화규소(Silicon oxide) 또는 이산화규소(SiO2)가 코팅될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시된 바이오 칩의 다양한 실시예를 보여주는 평면도이다. 도 3a 내지 도 3d에서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 병기한다.
도 3a 내지 도 3d는, 스팟(S)이 기판(1) 상에 다양한 패턴으로 배열된 바이오 칩(10)을 보여준다. 다만, 상기 바이오 칩(10)의 구성은 이에 한정되는 것은 아니며 사용자의 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
도 3a에 도시된 바이오 칩(10a)은 기판(1)상에 형성된 하나의 스팟(S)을 포함한다. 도 3b 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 바이오 칩(10b~10d)은 기판(1)상에 일정한 간격으로 배열된 다수의 스팟(S)을 포함할 수 있다.
한편, 도 3b 내지 도 3d에 도시된 바이오 칩(10b 내지 10d)에서 상기 다수의 스팟(S)은 분석 대상물질이 없는 기준 스팟과 분석 대상물질이 있는 타겟 스팟을 포함한다. 단백질 칩의 경우 상기 기준 스팟은 분석 대상 단백질을 포함하지 않는다. 이하 본 발명의 실시예에서 9개의 스팟(S)이 등 간격으로 형성된 바이오 칩(10d)을 분석하는 과정에 대하여 설명한다.
도 4는 도 3d에 도시된 바이오 칩에 대한 측정 경로를 나타낸 평면도이다. 도 4에서, 화살표의 좌측에는 도 3d에 도시된 바이오 칩을 도시하였고, 화살표의 우측에는 도 3d에 도시된 바이오 칩에 대한 측정 경로의 일예를 도시하고 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 상기 바이오 칩(10d)은 기판(1)상에 등 간격으로 배열된 다수의 스팟(S1~S9)을 포함한다. 상기 다수의 스팟(S1~S9) 각각에 광을 조사하여 분석 대상물질을 측정하기 위해서는 이송부(300)를 이용하여 프로브(130)를 이동시켜서 상기 프로브(130)의 입사부가 상기 다수의 스팟(S1~S9) 각각에 위치하도록 한다. 상기 프로브(130)는 정해진 프로그램에 의해 초기 위치에서부터 일정한 경로를 따라 상기 다수의 스팟(S1~S9) 각각에 순차적으로 광을 조사하고, 반사된 광을 감지한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 초기 위치가 제1 스팟(S1)이고, 제1 스팟(S1)의 측정(광 조사 및 반사된 광의 측정)이 완료되면 상기 이송부(300)는 후속 동작을 위하여 상기 프로브(130)의 입사부가 제1 스팟(S1)의 이웃하는 제2 스팟(S2)에 오도록 상기 프로프(130)를 일정한 간격만큼 이동시킨다. 도 4에 도시된 측정경로를 따라 상기 다수의 스팟(S1~S9) 각각 대한 광 측정을 순차적으로 반복한다.
도 4에 도시된 측정경로는 일예를 나타낸 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)은 상기 광학부(100), 상기 이송부(200) 및 상기 바이오 칩(10) 등 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)에 구비되는 장비의 기울기를 감지하여 상기 제어부(200)로 상기 기울기에 대응하는 기울기 감지신호를 출력하는 기울기 센서(Tilt Sensor)(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(200)는 상기 기울기 감지신호에 대응하는 알람신호를 출력할 수 있다. 여기서, 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)은 상기 알람신호를 입력받아 상기 알람신호에 대응하는 컬러를 표시하는 제1 표시부(600)를 더 포함할 수 있다.
도 5a는 바이오 칩 분석 시스템의 기울기에 대응하는 컬러를 나타낸 도면이고, 도 5b는 도 1에 도시된 제1 표시부를 나타낸 도면이다.
상기 제1 표시부(600)는 외부에서 사용자가 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)의 기울기 정도를 용이하게 확인할 수 있도록 상기 알람신호 대응하는 컬러를 표시한다.
바람직하게는, 상기 제1 표시부(600)는 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)의 기울기 정도 즉, 상기 알람신호에 따라 서로 다른 컬러를 각각 표시하는 다수의 광소자를 포함할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 상기 서로 다른 컬러는 그린, 옐로우, 및 레드가 될 수 있다. 상기 그린, 옐로우 및 레드 각각에 대응하는 기울기(α)의 크기는 레드가 가장 크고, 그린이 가장 작다. 일 예로, 그린에 대응하는 기울기(α)는 0 ~ 0.5도 이내이고, 옐로우에 대응하는 기울기(α)는 0.5 ~ 1도 미만, 레드에 대응하는 기울기(α)는 1도 이상이다. 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)의 기울기가 상기 레드에 대응하는 기울기에 해당하는 경우에는 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)의 기울기 조정이 필요하다. 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)의 기울기가 그린 및 옐로우에 각각 대응하는 기울기에 해당하는 경우에는 기울기의 조정이 필요 없다.
도 5b를 참조하면, 상기 제1 표시부(600)는 상기 알람신호에 대응하는 상기 레드, 옐로우, 및 그린 컬러를 각각 나타내는 다수의 발광 다이오드(light emitting diode, LED )를 포함한다. 사용자는 상기 다수의 발광 다이오드에서 발생하는 각각의 컬러를 통하여 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)의 기울기 정도를 용이하게 파악할 수 있으므로 실시간으로 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)의 기울기를 용이하게 조정할 수 있다. 따라서, 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)을 이용한 분석 결과에 신뢰성을 확보할 수 있다.
한편, 상기 LED 이외에도 액정표시소자 등 다양한 광소자를 사용할 수 있으며, 하나의 광소자를 이용하여 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)의 기울기에 대응하는 서로 다른 컬러를 표시할 수도 있다.
도 1을 다시 참조하면, 상기 제어부(200)는 연산부(400)와 전기적으로 연결되어 상기 검출 데이터를 상기 연산부(400)로 출력할 수 있다. 상기 연산부(400)는 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)내에 포함되거나, 외부에 구비될 수도 있다.
상기 연산부(400)는 일예로 컴퓨터이고, 상기 연산부(400)는 상기 검출 상기 제어부(200)로부터 상기 다수의 스팟(S)에서 각각 측정된 검출 데이터를 입력받고, 소정의 데이터 분석 프로그램에 의해 상기 검출 데이터를 분석하여 사용자의 화면에 보여준다. 상기 연산부(400)는 분석결과를 보여주는 제2 표시부(410)를 포함한다. 상기 제2 표시부(410)는 일예로 컴퓨터의 모니터이다.
도 6은 도 3d에 도시된 다수의 스팟과 동일한 패턴의 다수의 스팟 영상을 표시하는 제2 표시부를 나타낸 평면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 연산부(400)에서 분석결과를 보여주는 과정은 다음과 같다. 본 실시예에서 상기 연산부(400)는 도 3d에 도시된 상기 바이오 칩(10d)의 다수의 스팟(S)과 동일한 패턴으로 배열된 다수의 스팟 영상(SI)을 상기 제2 표시부(410) 상에 표시한다. 다음으로, 상기 다수의 스팟(S) 각각의 분석결과에 대응하는 컬러를 다수의 스팟 영상(SI)에 표시한다. 따라서 사용자는 상기 분석 결과를 용이하게 이해할 수 있다.
상기 분석 대상물질이 단백질인 경우, 상기 분석결과는 상기 다수의 스팟(S) 각각의 항체-항원의 반응도 및 항체에 결합된 항원의 농도일 수 있다. 이하에서는 분석 대상물질이 단백질인 경우에 대하여 설명한다.
상기 다수의 스팟 영상(SI)에는 상기 다수의 스팟(S) 각각의 항체-항원의 반응도에 대응하는 컬러가 각각 표시된다. 상기 연산부(410)는 항체-항원 반응도에 따라 서로 다른 컬러를 표시하도록 하여, 사용자가 상기 제2 표시부(410)에 표시된 컬러만으로 상기 다수의 스팟(S) 각각의 반응 정도를 쉽게 파악할 수 있다. 일예로, 상기 항체-항원의 반응도를 네 단계로 구분하고, 각각의 반응도에 대응하는 컬러를 레드, 오렌지, 옐로 및 그레이 컬러로 표시할 수 있다. 상기 그레이 컬러에 대응하는 반응도는 상기 항체-항원의 반응이 없는 상태를 나타내고, 상기 레드 컬러에 대응하는 반응도는 상기 항체-항원의 반응이 가장 좋은 상태를 나타낸다. 다음으로 오렌지 컬러에 대응하는 반응도가 크고, 상기 옐로 컬러에 대응하는 반응도보다 크다.
따라서, 상기 다수의 스팟 영상(SI) 중 그레이 컬러를 나타내는 스팟 영상을 통하여 이에 대응하는 스팟에서 항원-항체 반응이 일어나지 않았다는 것을 쉽게 파악할 수 있다.
또한, 상기 연산부(400)는 상기 다수의 스팟 영상(SI) 중 선택된 스팟 영상에 대응하는 스팟의 검출 데이터를 상기 제2 표시부(410)를 통하여 보여줄 수 있다. 상기 검출 데이터는 상기 분광기(140)를 통하여 분석된 광 스펙트럼 데이터 등이다.
도 7a 및 도 7c는 도 4에 도시된 바이오 칩을 비교 분석하는 과정에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 도 7a는 도 6에 도시된 다수의 스팟 영상을 나타낸 도면이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 다수의 스팟 영상(SI)에 대하여 행 및 열 별로 넘버링을 하여 상기 다수의 스팟 영상(SI) 각각을 쉽게 구분할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 다수의 스팟 영상(SI)에 대하여 행 별로 A, B, C 등으로 넘버링하고, 열 별로 1, 2, 3 등으로 넘버링 할 수 있다.
도 4에 도시된 다수의 스팟(S)은 항체만 있는 제1 기준 스팟(S1) 및 상기 제1 기준 스팟(S1) 이외의 타겟 스팟들(S2~S9)을 포함한다.
도 7b를 참조하면, 상기 다수의 스팟 영상(SI)은 상기 제1 기준 스팟(S1)에 대응하는 제1 기준 스팟 영상(1A) 및 상기 타겟 스팟들(S2~S9)에 대응하는 타겟 스팟 영상들을 포함한다. 상기 연산부(400)는 상기 제1 기준 스팟 영상(1A)의 검출 데이터와 상기 타겟 스팟 영상들의 검출 데이터를 각각 비교하여 상기 타겟 스팟들(S2~S9) 각각의 항체 및 항원 반응 유무를 분석할 수 있다.
또한, 상기 바이오 칩(10d)에서 상기 기준 스팟(S1) 이외의 타겟 스팟들(S2~S9) 각각의 검출 데이터를 서로 비교하여 상기 타겟 스팟들(S2~S9) 각각의 항체 및 항원 반응도를 정량적으로 분석할 수 있다. 이러한 정량적 분석은 상기 다수의 스팟 영상(SI)을 표시하는 연산부(400)에 의해 용이하게 수행된다.
일예로, 도 7b를 참조하면, 상기 타겟 스팟 영상들 중 제2 기준 스팟 영상(1C) 및 상기 제2 기준 스팟 영상(1C)과 비교할 타겟 스팟 영상(2C)을 정한다. 상기 제2 기준 스팟 영상(1C)의 검출 데이터와 상기 타게 스팟 영상(2C)의 검출 데이터를 비교하여 도 4에 도시된 상기 바이오 칩(10d)의 제3 스팟(S3) 및 제6 스팟(S6)의 항체 및 항원 반응도를 비교할 수 있다.
이처럼, 제2 표시부(410)에 표시된 다수의 스팟 영상(SI)을 이용하여 바이오 칩(10d)의 다수의 스팟(S1~S9)간의 비교분석을 용이하게 할 수 있다.
또한, 다수의 스팟(S1~S9) 각각에 대하여 한번의 광 측정을 통하여 얻은 검출 데이터를 이용하여 다수의 스팟(S1~S9) 각각의 항체-항원 반응여부를 파악할 수 있으므로 분석효율을 향상시킬 수 있다.
상기 바이오 칩 분석 시스템(900)은 상기 제어부(200), 상기 광학부(100), 상기 바이오 칩(10), 상기 이송부(300) 및 상기 기울기 센서(500)를 내부에 설치하는 하우징(미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)은 상기 제어부(200)의 제어신호에 의해 상기 하우징 내부의 온도를 조절하는 온도 조절부(700)를 더 포함할 수 있다. 상기 온도 조절부(700)의 일예로 팬(FAN)이 사용될 수 있다. 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)은 상기 제어부(900)의 제어신호에 의해 상기 제어부(200), 상기 광학부(100) 및 이송부(300) 등에 전원을 제공하는 전원부(800)를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)은 상기 바이오 칩(10)에 다수로 구비될 수 있는 다채널 방식일 수 있다. 따라서, 다수의 바이오 칩(10)을 동시에 분석할 수 있기 때문에 분석 시간을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)은 원격지에서 용이하게 제어 및 관리될 수 있도록 원격 제어부를 더 포함할 수 있다. 따라서, 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)을 구성하는 제어부(200), 광학부(100) 등의 장비를 편리하게 유지 및 보수할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바이오 칩 분석 시스템을 이용하여 바이오 칩 분석 과정을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
이하 도 1, 도 4 및 도 8을 참조하여 분석 대상물질이 단백질인 경우의 바이오 칩 분석 과정을 설명한다.
도 8을 참조하면 본 발명의 바이오 칩 분석 시스템(900)을 이용한 바이오 칩 분석 방법은 다음과 같다. 먼저, 다수의 스팟(S1~S9) 중 기준 스팟을 제외한 다른 스팟들 각각에 분석 대상물질인 단백질을 접속한 바이오 칩을 준비한다(S10).
상기 프로브(130)를 이동시켜서 상기 바이오 칩(10d) 상의 측정대상 스팟에 위치시킨다(S20). 본 실시예에서 상기 프로브(130)의 초기 위치는 상기 다수의 스팟(S1~S9) 중 제1 스팟(S1)이 된다. 상기 프로브(130)는 상기 제어부(200)의 정해진 프로그램에 의해 일정한 경로를 따라 이동되어, 상기 다수의 스팟(S1~S9)에 순차적으로 위치한다. 따라서, 상기 다수의 스팟(S1~S9)에 대하여 순차적으로 광을 조사하고, 상기 다수의 스팟(S1~S9)으로부터 각각 반사되는 광을 순차적으로 감지 하여 분석할 수 있다.
상기 프로브(130)를 측정대상 스팟에 위치시킨 후 상기 측정대상 스팟에 광을 조사하여 반사된 광을 감지한다(S30). 구체적으로 광원(110)에서 분광기(120)로 광을 제공하고, 상기 분광기(120)는 상기 제공된 광을 분광하여 특정 영역의 파장대의 광을 상기 프로브(130)로 방출한다. 상기 프로브(130)는 상기 방출된 광을 제1 스팟(S1)에 입사하고, 상기 제1 스팟(S1)으로부터 반사된 광을 감지한다.
상기 감지된 광은 광 파이버(140)를 통하여 상기 분광기(120)로 전달되고, 상기 분광기(120)는 상기 반사된 광을 분석하여 검출 데이터를 제어부(200)로 출력한다(S40). 상기 검출 데이터는 상기 제어부(200)에 저장된다.
상기 제1 스팟(S1)에 대한 광 측정이 완료되면 상기 이송부(300)는 상기 프로브(130)의 입사부가 제2 스팟(S2)에 오도록 상기 프로프(130)를 일정한 간격만큼 이동시킨다. 상기 제2 스팟(S2)에 대하여 상기한 제1 스팟(S1)의 광 측정 과정이 반복적으로 수행된다. 측정대상 스팟이 상기 바이오 칩(10d)의 최종 스팟인 경우에는 상기 광 측정과정은 종료되고, 측정대상 스팟이 최종 스팟이 아닌 경우에는 상기 광 측정과정이 반복적으로 수행된다(S50). 본 실시예서 상기 최종 스팟은 제9 스팟(S9)이다.
한편, 상기 바이오 칩(10d)을 측정하는 과정에서 실시간으로 바이오 칩 분석 시스템(900)의 기울기를 감지하여 상기 기울기에 대응하는 컬러를 표시하는 과정을 더 포함할 수 있다. 상기 기울기를 감지하여 상기 컬러를 표시하는 과정은 다음과 같다. 기울기 센서(500)가 상기 바이오 칩 분석 시스템(900)의 기울기를 감지하여 상기 기울기에 대응하는 기울기 감지신호를 출력한다. 상기 제어부(200)가 상기 기울기 감지신호에 대응하는 알람신호를 출력한다. 제1 표시부(600)가 상기 알람신호를 입력받아 상기 알람신호에 대응하는 컬러를 표시한다.
상기 다수의 스팟(S1~S9)에 대한 광 측정과정이 완료되면 연산부(400)는 상기 제어부(200)에 저장된 검출데이터를 입력 받아 상기 검출 데이터를 분석하고, 분석 결과를 보여준다(S60). 도 6을 참조하면 상기 분석 결과를 보여주는 과정은 다음과 같다. 상기 연산부(400)가 상기 다수의 스팟(S)과 동일한 패턴으로 배열된 다수의 스팟 영상(SI)을 제2 표시부(410)상에 표시하고, 상기 검출 데이터로부터 상기 다수의 스팟(S1)의 항체 및 항원의 반응도를 분석하여 상기 다수의 스팟(S) 각각의 상기 반응도에 대응하는 컬러를 상기 다수의 스팟 영상(SI)에 표시한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 바이오 칩 분석 시스템에 대한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 바이오 칩을 나타낸 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시된 바이오 칩의 다양한 실시예를 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 3d에 도시된 바이오 칩에 대한 측정 경로를 나타낸 평면도이다.
도 5a는 바이오 칩 분석 시스템의 기울기에 대응하는 컬러를 나타낸 도면이다.
도 5b는 도 1에 도시된 제1 표시부를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 3d에 도시된 다수의 스팟과 동일한 패턴의 다수의 스팟 영상을 표시하는 제2 표시부를 나타낸 평면도이다.
도 7a 및 도 7c는 도 4에 도시된 바이오 칩을 비교 분석하는 과정에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바이오 칩 분석 시스템을 이용하여 바이오 칩 분석 과정을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 -- 기판 10 -- 바이오 칩
100 -- 광학부 110 -- 광원
120 -- 분광기 130 -- 프로브
140 -- 광 파이버 150 -- 필터
200 -- 제어부 300 -- 이송부
400 -- 연산부 410 -- 제2 표시부
500 -- 기울기 센서 600 -- 제1 표시부
900 -- 바이오 칩 분석 시스템 S -- 다수의 스팟
SI -- 다수의 스팟 영상

Claims (33)

  1. 광간섭을 이용한 바이오 칩 분석 시스템에 있어서,
    분석 대상물질이 안치될 수 있는 스팟을 포함하는 바이오 칩 상에 광을 입사하고, 상기 스팟으로부터 반사된 광을 감지하는 프로브;
    외부로부터의 제공된 광을 분광하여 특정 영역의 파장대의 광을 상기 프로브로 방출하고, 상기 반사된 광을 분석하여 검출 데이터를 출력하는 분광기;
    상기 프로브를 상기 바이오 칩에 대하여 수평방향으로 이동시켜서 상기 프로브의 입사부를 상기 스팟에 위치시키는 이송부;
    상기 분광기 및 이송부를 제어하고, 상기 분광기로부터 상기 검출 데이터를 입력받는 제어부; 및
    상기 프로브, 상기 분광기, 상기 이송부 및 상기 바이오 칩의 기울기를 감지하여 상기 제어부로 상기 기울기에 대응하는 기울기 감지신호를 출력하는 기울기 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 바이오 칩은 기판상에 형성된 하나 또는 다수의 스팟을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 다수의 스팟은 분석 대상 스팟이 부재하는 기준 스팟과 분석 대상 스팟이 있는 타겟 스팟을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 이송부는 상기 프로브를 상기 바이오 칩에 대하여 소정 시간마다 일정한 간격으로 이동시켜서 상기 프로브의 입사부가 상기 다수의 스팟에 순차적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 프로브와 상기 분광기를 연결하는 광 파이버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 프로브의 하부에 구비되어 상기 프로브로부터 상기 바이오 칩으로 입사되는 광 및 상기 바이오 칩으로부터 상기 프로브로 반사되는 광을 선택적으로 통과시키는 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기울기 감지신호에 대응하는 알람신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 알람신호를 입력받아 상기 알람신호에 대응하는 컬러를 표시하는 제1 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 표시부는 상기 알람신호 대응하여 서로 다른 컬러를 각각 표시하는 다수의 광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 다수의 광소자는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  11. 제 4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 검출 데이터로부터 상기 바이오 칩을 분석하여 분석결과를 보여주는 연산부와 전기적으로 연결되어 상기 검출 데이터를 상기 연산부로 출력하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  12. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 검출 데이터로부터 상기 바이오 칩을 분석하여 분석결과를 보여주는 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  13. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 분석결과를 보여주는 제2 표시부를 포함하고,
    상기 연산부는 상기 바이오 칩의 다수의 스팟과 동일한 패턴으로 배열된 다수의 스팟 영상을 상기 제2 표시부상에 표시하고, 상기 다수의 스팟 각각의 분석결과에 대응하는 컬러를 상기 다수의 스팟 영상에 표시하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 분석 대상물질은 단백질이고,
    상기 분석결과는 상기 다수의 스팟 각각의 항체 및 항원의 반응도인 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 다수의 스팟 영상 중 선택된 스팟 영상에 대응하는 스팟의 검출 데이터를 상기 제2 표시부를 통하여 보여주는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 바이오 칩은 상기 다수의 스팟 중 항체만 있는 기준 스팟을 포함하고, 상기 연산부는 상기 기준 스팟의 검출 데이터와 상기 기준 스팟 이외의 타겟 스팟들의 검출 데이터를 각각 비교하여 상기 항체 및 항원 반응 유무를 분석하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 기준 스팟 이외의 타겟 스팟들 각각의 검출 데이터를 서로 비교하여 상기 항체 및 항원 반응도를 정량적으로 분석하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부, 상기 프로부, 상기 분광기, 상기 바이오 칩 및 상기 이송부를 내부에 설치하는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제어부의 제어신호에 의해 상기 하우징 내부의 온도를 조절하는 온도 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 바이오 칩이 다수로 구비될 수 있는 다채널 방식인 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  21. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,
    상기 제어부 및 상기 연산부는 원격 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  22. 광간섭을 이용한 바이오 칩 분석 시스템에 있어서,
    기판상에 일정한 간격으로 배열되고 분석 대상물질이 안치될 수 있는 다수의 스팟을 포함하는 바이오 칩;
    상기 바이오 칩 상에 광을 입사하여 상기 다수의 스팟으로부터 각각 반사된 광을 감지하여 검출 데이터를 출력하는 광학부;
    상기 광학부를 제어하고, 상기 광학부로부터 상기 검출 데이터를 입력받는 제어부;
    상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 검출 데이터로부터 상기 바이오 칩을 분석하여 분석결과를 보여주는 연산부;
    상기 제어부의 제어신호에 의하여 구동되고, 상기 광학부를 상기 바이오 칩에 대하여 수평방향으로 이동시키는 이송부; 및
    상기 바이오 칩, 상기 광학부, 상기 이송부의 기울기를 감지하여 상기 제어부로 상기 기울기에 대응하는 기울기 감지신호를 출력하는 기울기 센서를 포함하고,
    상기 광학부는,
    상기 광을 제공하는 광원;
    상기 광원으로부터 제공된 광을 분광하여 특정 영역의 파장대의 광을 방출하고, 상기 반사된 광을 분석하여 상기 검출 데이터를 출력하는 분광기; 및
    상기 분광기로부터 방출된 광을 전송받아 상기 바이오 칩으로 입사하고, 상기 반사된 광을 감지하여 상기 분광기로 전송하는 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 이송부는 상기 프로브를 상기 바이오 칩에 대하여 소정 시간마다 일정한 간격으로 이동시켜서 상기 프로브의 입사부를 상기 다수의 스팟에 순차적으로 위치시키는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기울기 감지신호에 대응하는 알람신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 알람신호를 입력받아 상기 알람신호에 대응하는 컬러를 표시하는 제1 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  26. 제 22항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 분석결과를 보여주는 제2 표시부를 포함하고,
    상기 연산부는 상기 바이오 칩의 다수의 스팟과 동일한 패턴으로 배열된 다수의 스팟 영상을 상기 제2 표시부상에 표시하고, 상기 다수의 스팟 각각의 분석결과에 대응하는 컬러를 상기 다수의 스팟 영상에 표시하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 시스템.
  27. 바이오 칩 분석 시스템을 이용한 바이오 칩 분석 방법에 있어서,
    다수의 스팟 중 기준 스팟을 제외한 타겟 스팟들 각각에 분석 대상물질이 안치된 바이오 칩을 준비하는 단계;
    상기 바이오 칩 상에 프로브를 위치시키는 단계;
    광을 제공하는 단계;
    분광기를 이용하여 상기 제공된 광을 분광하여 특정 영역의 파장대의 광을 상기 프로브로 방출하는 단계;
    상기 프로브를 이용하여 상기 방출된 광을 상기 다수의 스팟에 각각 입사하고, 상기 다수의 스팟으로부터 각각 반사된 광을 감지하는 단계;
    상기 분광기가 상기 반사된 광을 분석하여 검출 데이터를 출력하는 단계;
    연산부가 상기 검출 데이터로부터 상기 바이오 칩을 분석하여 분석결과를 보여주는 단계; 및
    각 단계마다 바이오 칩 분석 시스템의 기울기를 감지하여 상기 기울기에 대응하는 컬러를 표시하는 단계를 포함하고,
    상기 프로브는 상기 바이오 칩에 대하여 소정 시간마다 일정한 간격으로 이송되어 상기 프로부의 입사부가 상기 다수의 스팟 각각에 순차적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석방법.
  28. 삭제
  29. 제 27항에 있어서, 상기 기울기를 감지하여 상기 컬러를 표시하는 단계는,
    기울기 센서가 상기 바이오 칩 분석 시스템의 기울기를 감지하여 상기 기울기에 대응하는 기울기 감지신호를 출력하는 단계;
    제어부가 상기 기울기 감지신호에 대응하는 알람신호를 출력하는 단계; 및
    제1 표시부가 상기 알람신호를 입력받아 상기 알람신호에 대응하는 컬러를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 방법.
  30. 제 27항에 있어서, 분석 결과를 보여주는 단계는,
    상기 연산부가 상기 바이오 칩의 다수의 스팟과 동일한 패턴으로 배열된 다수의 스팟 영상을 제2 표시부상에 표시하는 단계; 및
    상기 연산부가 상기 다수의 스팟 각각의 분석결과에 대응하는 컬러를 상기 다수의 스팟 영상에 표시하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석방법.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 분석 대상물질이 단백질이고, 상기 분석 결과는 상기 다수의 스팟 각각의 항체-항원 반응도인 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석방법.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 기준 스팟의 검출 데이터와 상기 타겟 스팟들의 검출 데이터를 각각 비교하여 상기 항체 및 항원 반응 유무를 분석하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석 방법.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 기준 스팟 이외의 타겟 스팟들 각각의 검출 데이터를 서로 비교하여 상기 항체 및 항원 반응도를 정량적으로 분석하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 분석방법.
KR1020070091391A 2007-09-10 2007-09-10 비표지형 바이오 칩 분석 시스템 및 이를 이용한 바이오 칩분석 방법 KR100888747B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070091391A KR100888747B1 (ko) 2007-09-10 2007-09-10 비표지형 바이오 칩 분석 시스템 및 이를 이용한 바이오 칩분석 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070091391A KR100888747B1 (ko) 2007-09-10 2007-09-10 비표지형 바이오 칩 분석 시스템 및 이를 이용한 바이오 칩분석 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090026430A KR20090026430A (ko) 2009-03-13
KR100888747B1 true KR100888747B1 (ko) 2009-03-17

Family

ID=40694368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070091391A KR100888747B1 (ko) 2007-09-10 2007-09-10 비표지형 바이오 칩 분석 시스템 및 이를 이용한 바이오 칩분석 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100888747B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101602353B1 (ko) * 2014-04-17 2016-03-11 연세대학교 산학협력단 고출력 비표지 세포 분석 시스템 및 그 구동방법
KR101601899B1 (ko) * 2015-05-06 2016-03-10 연세대학교 산학협력단 고출력 비표지 세포 분석 시스템 및 그 구동방법
KR101601902B1 (ko) * 2015-05-06 2016-03-10 연세대학교 산학협력단 고출력 비표지 세포 분석 시스템 및 그 구동방법
KR101602359B1 (ko) * 2015-05-06 2016-03-11 연세대학교 산학협력단 고출력 비표지 세포 분석 시스템 및 그 구동방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010039264A (ko) * 1999-10-29 2001-05-15 구자홍 바이오칩과 그의 생체 물질 측정장치 및 측정방법
US6897965B2 (en) * 1997-09-05 2005-05-24 The Scripps Research Institute Porous semiconductor-based optical interferometric sensor
JP2007501403A (ja) 2003-04-25 2007-01-25 フォルテバイオ，インク． 白色光反射干渉の分光変化規則に基づく光ファイバアレイバイオチップ
JP2007506107A (ja) 2003-09-22 2007-03-15 エス アール ユー バイオシステムズ，インコーポレイテッド 比色共鳴反射光バイオセンサーを用いる非標識アッセイ実施法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6897965B2 (en) * 1997-09-05 2005-05-24 The Scripps Research Institute Porous semiconductor-based optical interferometric sensor
KR20010039264A (ko) * 1999-10-29 2001-05-15 구자홍 바이오칩과 그의 생체 물질 측정장치 및 측정방법
JP2007501403A (ja) 2003-04-25 2007-01-25 フォルテバイオ，インク． 白色光反射干渉の分光変化規則に基づく光ファイバアレイバイオチップ
JP2007506107A (ja) 2003-09-22 2007-03-15 エス アール ユー バイオシステムズ，インコーポレイテッド 比色共鳴反射光バイオセンサーを用いる非標識アッセイ実施法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090026430A (ko) 2009-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2008233214B2 (en) Calibration and normalization method for biosensors
CN103649724B (zh) 纳米结构的spr传感器装置
US7790406B2 (en) Grating-based sensor combining label-free binding detection and fluorescence amplification and readout system for sensor
JP4864088B2 (ja) 標識不使用下での結合検出と蛍光増幅を組合せた格子に基づくセンサー及びセンサー用読取システム
EP2904376B1 (en) Optical sensor for analyte detection
WO2011014282A2 (en) High magnification spectral reflectance biosensing with discrete light sources
JP2006507504A (ja) 並列振動分光法による高スループットのスクリーニング
JP2003534545A (ja) キャピラリ壁散乱を用いた、キャピラリ検出における光学的配置
US8330959B2 (en) Multi-channel surface plasmon resonance instrument
JP7450930B2 (ja) 赤外分析装置、及び赤外イメージングデバイス
KR100888747B1 (ko) 비표지형 바이오 칩 분석 시스템 및 이를 이용한 바이오 칩분석 방법
US7413893B2 (en) Methods, apparatus and compositions for improved measurements with optical biosensors
KR100869066B1 (ko) 일 방향으로 정렬된 패턴의 바이오 칩, 이를 제조하는방법, 및 바이오 칩에 구비되는 대상물을 검출하는 방법
JP2012502291A (ja) 媒体中の含有が疑われる少なくとも１つの分析物を検索する方法
WO2020005768A1 (en) Plasmonic swarm biosensing system and methods of use
EP4083610A1 (en) Biomolecular inspection chip for fluorescence detection
CN101008609B (zh) 光学波导生物感测装置
WO2006132476A1 (en) Dual-function surface plasmon resonance biosensor system
KR100728897B1 (ko) 이중기능 표면 플라즈몬 공명 바이오센서
KR100728888B1 (ko) 라인 스캐닝에 의한 단백질 칩을 분석하는 방법
US20070231881A1 (en) Biomolecular interaction analyzer

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee