KR101774886B1 - Autofocus immunochromatography sensitive detection system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동초점 면역 크로마토그래피 고감도 검출 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an autofocus immunochromatography high sensitivity detection system.
면역 크로마토그래피 방법이란 피검출 물질을 특이적으로 인식하는 리간드를 결합시킨 불용성 담체 입자를 사용하여, 이 담체 입자가 피검출 물질을 포착하고, 섬유 구조를 가지는 시험편 내를 모세관 현상을 이용하여 이동하고, 시험편 내의 소정의 위치에 고정화된 피검출 물질에 특이적으로 결합하는 포착 물질과 결합함으로써, 시험편 내의 소정의 위치에, 응집한 불용성 담체 입자가 집적되는 것을 이용하여, 육안으로 또는 검출 장치에 의해 불용성 담체 입자의 집적의 유무를 검출하고, 피검출 물질의 유무를 분석하는 면역학적 방법이다.The immunochromatographic method is a method in which an insoluble carrier particle having a ligand that specifically recognizes a substance to be detected is used, the carrier particle captures the substance to be detected, and the inside of the test piece having the fiber structure is moved using capillary phenomenon And a trapping material which specifically binds to the substance to be detected immobilized at a predetermined position in the test piece is combined with the trapping substance to be detected by the naked eye or by a detection device Is an immunological method for detecting the presence or absence of accumulation of insoluble carrier particles and analyzing the presence or absence of a substance to be detected.
면역크로마토그래피법 방법은 그 간편 함에 의하여, 실험실용이 아닌 현장진단용인 POCT(Point Of Care Test)의 체외 진단용 의약품으로서 널리 이용되고 있다.The immunochromatography method is widely used as an in vitro diagnostic drug for POCT (Point Of Care Test) for on-site diagnosis, which is not easy for a laboratory.
종래, 피검출 물질을 특이적으로 인식하는 리간드를 표식하는 대상인 입자로서는, 금 콜로이드, 백금-금 콜로이드, 착색 폴리스티렌 입자 등 불용성 담체 입자를 사용하고, 각종 입자의 색상을 이용하여, 육안으로 또는 전용 장치를 사용하여 입자의 집적의 유무가 판단되어 왔다.Conventionally, as a particle to be labeled with a ligand which specifically recognizes a substance to be detected, insoluble carrier particles such as gold colloid, platinum-gold colloid, and colored polystyrene particles are used, and the color of various particles is used, It has been determined whether or not the particles are accumulated by using the apparatus.
또한, 고감도화를 위하여 형광을 발하는 미립자를 사용함으로써 면역학적 응집 반응에 의한 간편성을 살린 채로 감도를 향상시키는 방법이 사용되고 있으며, 형광을 발하는 미립자를 사용하는 경우는, 그 고감도 검출을 위해 전용의 장치가 필수로 요구된다.Further, a method of improving the sensitivity while taking advantage of simplicity by immunological coagulation reaction by using fine particles which emit fluorescence is used for high sensitivity, and in the case of using fine particles emitting fluorescence, a dedicated device Is required.
그러나, 종래의 방식은 항체를 미리 표면에 고정화 한 후, 멤브레인(membrane) 등의 표면에 시료를 흘려주어 측면유동(lateral flow) 후 측정하는 방식을 사용하였으며, 이러한 면역측정센서는 구조적으로 모세관력 (capillary force)를 이용한 유동력이 발생하도록 다공성의 멤브레인 재료를 사용하므로, 재질의 특성상 플렉서블하여 정확한 초점을 맞추기가 어려워 검출의 정확도가 떨어져 오차가 크게 나타나므로, 정밀한 진단 보다는 스크리닝용으로 많이 사용되고, 정확도와 재현성에 문제가 있어 정밀 진단용으로의 응용이 어려운 실정이다.However, in the conventional method, the antibody is immobilized on the surface in advance, and a sample is flowed on the surface of a membrane or the like to measure after lateral flow. Such an immuno-measuring sensor has a capillary force since a porous membrane material is used to generate a flow force using capillary force, it is difficult to precisely focus on flexible materials due to the nature of the material, so that the accuracy of detection is low and errors are large. Therefore, There is a problem in accuracy and reproducibility and it is difficult to apply it to precision diagnosis.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 멤브레인 테스트 라인의 표면굴곡이나 진동에 관계없이 자동초점이 이루어져 검출 신호를 기존대비 정확히 포집할 수 있으므로 SNR(신호 대 잡음비), 기울기(Tilt)에 대한 정확도가 향상되고, 검출면적을 최소화할 수 있으며, 고집적된 패턴 내부 검출부의 바이오물질에 스폿을 집중시켜 민감도를 획기적으로 향상시킴으로써 정확한 정량화 데이터를 확보할 수 있으면서도 광픽업의 소형화가 가능한 저가 및 소형 장치의 구현이 가능하도록 하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a membrane test apparatus capable of accurately detecting a detection signal by automatically focusing regardless of surface bending or vibration of a membrane test line, The detection area can be minimized and the sensitivity can be improved by concentrating the spot on the biomaterial of the highly integrated pattern detection unit. Thus, it is possible to secure precise quantification data and to achieve miniaturization of the optical pickup So that it is possible to realize a low-cost and small-sized device as much as possible.
또한, 본 발명은 테스트 라인의 미세 패턴의 표면에 화학적인 처리를 통해 미세패턴 사이의 내부 영역에만 검출 바이오 물질의 집적화가 이루어지도록 하여 반응 속도를 향상시키고 형광의 고감도 측정이 가능하도록 하고자 한다.In addition, the present invention intends to increase the reaction rate and enable high sensitivity measurement of fluorescence by allowing the detection biomaterial to be integrated only in the inner region between the fine patterns through chemical treatment on the surface of the fine pattern of the test line.
또한, 본 발명은 기본 잡음 또는 배경잡음과 혼재된 검출 신호에서 유효한 형광 검출값을 추출하기 위해 주파수 영역으로 표현된 검출 신호를 영상 이미지 공간 영역으로 변환하고, 항원항체 반응이 있는 신호에 대해 그 세기의 변화율에 해당하는 값을 갖는 경계선들로 분리하고 객관적인 잡음의 문턱값을 찾아내고 적용함으로써 기존 형광검출 신호 처리 및 분석의 문제점인 문턱값 설정의 임의성을 극복할 수 있으며, 미약하지만 의미가 있는 검출 신호에 대해서도 유효 정보 소실을 최소화할 수 있어 관련 분야 산업의 검출 신호 노이즈 제거 및 판독성 증대에 활용할 수 있도록 하고자 한다.In addition, the present invention converts a detection signal expressed in a frequency domain into an image image space region to extract a fluorescence detection value effective in a detection signal mixed with fundamental noise or background noise, The threshold value setting problem, which is a problem of the conventional fluorescence detection signal processing and analysis, can be overcome by detecting the threshold value of the objective noise by dividing the threshold value into the boundary lines having the value corresponding to the rate of change of the threshold value, It is possible to minimize the loss of effective information in the signal, thereby making it possible to utilize the noise in the detection of the detection signal noise and the readability of the related industry.
나아가, 본 발명은 차별화된 자동초점방식의 고감도 래피드 키트와 판독기기를 공급하여 병원 등에서 손쉽게 측정할 수 있는 신속하고도 감도 높은 면역 진단 시스템을 제공하고자 한다.Further, the present invention provides a quick and sensitive immune diagnosis system which can easily measure a different type of autofocus type high-sensitivity rapid kit and reader by a hospital or the like.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 자동초점 면역 크로마토그래피 고감도 검출 시스템은 반사막 마이크로 패턴으로 구성된 테스트 라인(test line)이 형성된 멤브레인(membrane)을 포함하는 면역센서 키트; 상기 테스트 라인의 반사막 마이크로 패턴 사이의 홈 내의 반응물질에 제1 파장의 디텍션 빔(detection beam)을 조사하는 제1 레이저 장치; 상기 테스트 라인의 반사막 마이크로 패턴 상에 제2 파장의 포커싱 빔(focusing beam)을 조사하는 제2 레이저 장치; 상기 반사막 마이크로 패턴으로부터 반사되는 포커싱 빔을 이용하여, 상기 제1 레이저 장치에서 상기 반응물질 상에 조사되는 상기 디텍션 빔의 포커싱(focusing)을 조절하는 제어부; 및 상기 반응물질 상에 조사된 상기 디텍션 빔에 의해 반응하는 반응물질의 형광 강도를 검출하는 수광소자;를 포함한다.An auto-focus immunochromatography high-sensitivity detection system according to this embodiment for solving the above-mentioned problems includes an immune sensor kit including a membrane on which a test line composed of a reflection film micropattern is formed; A first laser device for emitting a detection beam of a first wavelength to a reactive material in a groove between the reflective film micropatterns of the test line; A second laser device for irradiating a focusing beam of a second wavelength onto the reflection film micropattern of the test line; A control unit for controlling the focusing of the detection beam irradiated onto the reaction material in the first laser device using a focusing beam reflected from the reflection film micropattern; And a light receiving element for detecting the fluorescence intensity of the reaction material reacted by the detection beam irradiated onto the reaction material.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1 레이저 장치에서 조사되는 제1 파장의 디텍션 빔과 상기 제2 레이저 장치에서 조사되는 제2 파장의 포커싱 빔을 각각 상이한 초점으로 조사하는 환형차폐된 대물렌즈;를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an annular shielded object for irradiating a detection beam of a first wavelength emitted from the first laser device and a second wavelength of a focusing beam emitted from the second laser device, And a lens.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 디텍션 빔과 상기 포커싱 빔의 초점 심도(focal depth)의 차이에 의해 상기 디텍션 빔의 포커싱을 조절할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the controller may adjust the focusing of the detection beam by a difference between a focal depth of the detection beam and a focal depth of the focusing beam.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 포커싱 빔은 상기 디텍션 빔을 포함하는 범위로 조사될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the focusing beam may be irradiated to a range including the detection beam.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 반사막 마이크로 패턴은 소프트 리소그래피(soft lithography) 방식으로 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the reflection film micropattern may be formed by a soft lithography method.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 검출된 신호를 분석하는 분석부;를 더 포함하고, 상기 분석부는 상기 검출된 신호의 주파수 영역을 영상 이미지 공간 영역으로 변환하여 경계선을 생성하고, 상기 경계선 이외 구간에 존재하는 신호 미약부의 경계선을 추가하여 반응 경계선 이미지를 생성하고, 상기 패턴 유효 구간 이외의 구간에서 발생하는 기본 잡음의 신호 세기 변화율의 최대값인 문턱값을 적용하여 최종 유효 경계선 이미지를 생성하고, 상기 생성된 최종 유효 경계선 이미지를 이용하여 최종 형광 검출 신호 그래프를 생성할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is further provided an analysis unit for analyzing the detected signal, wherein the analyzing unit converts a frequency region of the detected signal into a video image space region to generate a boundary line, And generates a final boundary line image by applying a threshold value which is a maximum value of the signal intensity variation rate of the basic noise generated in the interval other than the pattern validity interval, And a final fluorescence detection signal graph can be generated using the generated final effective boundary line image.
본 발명의 실시예에 따르면 멤브레인 테스트 라인의 표면굴곡이나 진동에 관계없이 자동초점이 이루어져 검출 신호를 기존대비 정확히 포집할 수 있으므로 SNR(신호 대 잡음비), 기울기(Tilt)에 대한 정확도 향상되고, 검출면적을 최소화할 수 있고, 고집적된 패턴 내부 검출부의 바이오물질에 스폿을 집중시켜 민감도를 획기적으로 향상시킴으로써 정확한 정량화 데이터를 확보할 수 있으면서도 광픽업의 소형화가 가능한 저가 및 소형 장치의 구현이 가능하도록 하고자 한다.According to the embodiment of the present invention, since the detection signal can be accurately captured by the automatic focusing regardless of the surface bending or vibration of the membrane test line, the accuracy with respect to the SNR (signal to noise ratio) and the tilt can be improved, To minimize the area and to increase the sensitivity by concentrating the spot on the biomaterial of highly integrated pattern detection unit, thereby ensuring precise quantification data and realizing a low-cost and compact device capable of downsizing the optical pickup do.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 테스트 라인의 미세 패턴의 사이에 화학적인 처리를 통해 검출 바이오물질의 집적화가 이루어지도록 하여 반응 속도를 향상시키고 형광의 고감도 측정이 가능하다.In addition, according to the embodiment of the present invention, detection biomaterials are integrated through chemical treatment between fine patterns of the test line, thereby improving the reaction rate and measuring the high sensitivity of fluorescence.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 기본 잡음 또는 배경잡음과 혼재된 검출 신호에서 유효한 형광 검출값을 추출하기 위해 주파수 영역으로 표현된 검출 신호를 영상 이미지 공간 영역으로 변환하고, 항원항체 반응이 있는 신호에 대해 그 세기의 변화율에 해당하는 값을 갖는 경계선들로 분리하고 객관적인 잡음의 문턱값을 찾아내고 적용함으로써 기존 형광검출 신호 처리 및 분석의 문제점인 문턱값 설정의 임의성을 극복할 수 있으며, 미약하지만 의미가 있는 검출 신호에 대해서도 유효 정보 소실을 최소화할 수 있어 관련 분야 산업의 검출 신호 노이즈 제거 및 판독성 증대에 활용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in order to extract an effective fluorescence detection value in a detection signal mixed with basic noise or background noise, a detection signal expressed in a frequency domain is converted into an image image space domain, and a signal with an antigen- It is possible to overcome the randomness of the threshold value setting, which is a problem of the conventional fluorescence detection signal processing and analysis, by separating the threshold value of the noise into the boundary lines having the value corresponding to the rate of change of the intensity, It is possible to minimize the loss of effective information even for a meaningful detection signal, thereby making it possible to utilize the detection signal noise of the related field industry and increase the readability.
나아가, 본 발명의 실시예에 따르면 차별화된 자동초점방식의 고감도 래피드 키트와 판독기기를 공급하여 병원 등에서 손쉽게 측정할 수 있는 신속하고도 감도 높은 면역 진단 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a quick and sensitive immune diagnosis system which can easily measure a different type of autofocus type high-sensitivity rapid kit and a reader unit at a hospital or the like.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동초점 면역 크로마토그래피 고감도 검출 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 면역센서 키트를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동초점 고감도 검출을 위한 광학 메커니즘을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 라인에서 패턴에 대한 검출 스캐닝 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 반사막 마이크로 패턴의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 형광 검출 신호의 분석 방법을 설명하기 위한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a high-sensitivity auto-focus immunochromatography detection system according to an embodiment of the present invention. FIG.
2 is a view illustrating an immune sensor kit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams showing an optical mechanism for auto focus high sensitivity detection according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are views for explaining a detection scanning method for a pattern in a test line according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 7 to 10 are views for explaining a method of manufacturing a reflection film micropattern according to an embodiment of the present invention.
11 to 22 are diagrams for explaining a method of analyzing a fluorescence detection signal according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid unnecessarily obscuring the subject matter of the present invention. In addition, the size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean a size actually applied.
일반적으로 면역 크로마토그래피가 구현되는 래피드 키트에서 항원의 존재 여부 및 농도 판정은 골드 나노입자, 혹은 형광 표지자가 테스트 라인에서 나타내는 붉은 선을 눈으로 읽거나 레이저 광학계로 형광입자의 강도를 측정하여 판정한다.In general, the presence or concentration of an antigen in a rapid kit in which immunochromatography is performed is determined by reading the red line indicated by a gold nanoparticle or a fluorescent marker on a test line by eye or by measuring the intensity of the fluorescent particle with a laser optical system .
본 발명은 면역센서의 테스트 라인에 미세 패턴을 코팅(인쇄)하고 이 패턴상의 반사도를 이용한 자동초점 광학계로 반응물질을 검출하여 민감도를 높이는 방식을 사용하고자 한다.The present invention intends to use a method of coating a fine pattern on a test line of an immune sensor (printing) and detecting the reactant with an auto-focusing optical system using reflectivity on the pattern to enhance the sensitivity.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동초점 면역 크로마토그래피 고감도 검출 시스템의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 면역센서 키트를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing the configuration of a high-sensitivity auto-focus immunochromatography detection system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view illustrating an immune sensor kit according to an embodiment of the present invention.
이후부터는 도 1을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 자동초점 면역 크로마토그래피 고감도 검출 시스템의 구성을 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of a high-sensitivity auto-focus immunochromatography detection system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 자동초점 면역 크로마토그래피 고감도 검출 시스템은 면역센서 키트(110), 제1 레이저 장치(120), 제2 레이저 장치(130), 제어부(140), 수광소자(160) 및 분석부(180)를 포함하여 구성될 수 있다.1, the autofocus immunochromatography high sensitivity detection system according to an embodiment of the present invention includes an
면역센서 키트(110)는 반사막 마이크로 패턴으로 구성된 테스트 라인(test line)이 형성된 멤브레인(membrane)을 포함한다.The
도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 면역센서 키트(110)는 멤브레인(111)에 테스트 라인(test line: 112)과 컨트롤 라인(113)이 형성되며, 샘플 패드(118), 결합 패드(conjugate pad: 116) 및 흡수 패드(absorbent pad: 117)를 포함하여 구성된다.2, the
이때, 상기 테스트 라인(112)에는 반사막 마이크로 패턴(114)이 형성된다.At this time, a reflection
제1 레이저 장치(120)는 상기 테스트 라인(112)의 반사막 마이크로 패턴(114) 사이의 홈 내에 형성되는 반응물질에 제1 파장의 디텍션 빔(detection beam)을 조사하고, 제2 레이저 장치(130)는 상기 테스트 라인(112)의 반사막 마이크로 패턴(114) 상에 제2 파장의 포커싱 빔(focusing beam)을 조사한다.The
이와 같이 조사된 디텍션 빔과 포커싱 빔은 다이크로익 빅 스플리터(Dichroic Beam Splitter: 175)와 PBS(Polalizing Beam Splitter: 170)를 통해 대물렌즈(150)를 통해 면역센서 키트(110)로 조사된다.The thus-detected detection beam and the focusing beam are irradiated to the
제어부(140)는 상기 면역센서 키트(110)의 반사막 마이크로 패턴(114)으로부터 반사되는 포커싱 빔을 이용하여, 상기 제1 레이저 장치(120)에서 상기 반응물질 상에 조사되는 상기 디텍션 빔의 포커싱(focusing)을 조절한다.The
이때, 상기 대물렌즈(150)는 상기 제어부(140)의 제어에 의해 상기 제1 레이저 장치(120)에서 조사되는 제1 파장의 디텍션 빔과 상기 제2 레이저 장치(130)에서 조사되는 제2 파장의 포커싱 빔을 각각 상이한 초점으로 조사할 수 있다.At this time, the
수광소자(160)는 상기 반응물질 상에 조사된 상기 디텍션 빔에 의해 반응하는 반응물질의 형광 강도를 검출하고, 분석부(180)는 상기 검출된 신호를 분석할 수 있다.The light receiving
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동초점 고감도 검출을 위한 광학 메커니즘을 도시한 도면이다.FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams showing an optical mechanism for auto focus high sensitivity detection according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4에서와 같이, 환형차폐가 된 대물렌즈(150)를 통해 디텍션 빔(201)과 포커싱 빔(202)의 두 파장의 레이저를 동시에 비추고, 디텍션 빔(201)과 포커싱 빔(202)의 각각의 파장은 환형차폐 대물렌즈(150)에 의해 초점 위치가 달라진다.The
테스트 라인(211) 상에 코팅된 반사막 마이크로 패턴에는 포커싱 빔(202)의 초점이 맺히게 하고, 바이오 검체가 있는 멤브레인의 마이크로 패턴 사이(114)의 홈에는 디텍션 빔(201)의 초점이 맺히게 되어 실시간 오토 포커싱이 구현된다.The focus of the focusing
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 테스트 라인에서 패턴에 대한 검출 스캐닝 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 and 6 are views for explaining a detection scanning method for a pattern in a test line according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면 제1,2 레이저 장치가 면역센서 키트를 제1 스캐닝 방향(scanning direction 1)과 제2 스캐닝 방향(scanning direction 2)으로 스캐닝한다.Referring to FIG. 5, the first and second laser devices scan the immune sensor kit in a first scanning direction (1) and a second scanning direction (2).
이와 같이 검출면적을 최소화하여 고집적된 반사막 마이크로 패턴(114) 사이의 홈(115) 내의 반응물질에 스폿을 집중시켜 민감도를 향상시킬 수 있다.Thus, sensitivity can be improved by minimizing the detection area and concentrating the spot on the reactive material in the
도 6에 도시된 바와 같이 반사막 마이크로 패턴(114)이 있는 테스트 라인에 대물렌즈를 통해 디텍션 빔(201)과 포커싱 빔(202)의 두 파장의 레이저를 동시에 비추고, 각각의 레이저빔은 파장의 차이와 환형차폐 대물렌즈에 의해 초점이 맺히는 위치가 달라진다.As shown in FIG. 6, a laser beam having two wavelengths, that is, a
예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따르면 제1 레이저 장치(120)는 635nm의 파장인 빔을 반응물질이 배치된 테스트 라인(112) 상에 초점을 맞추며, 제2 레이저 장치(130)는 780nm의 파장인 빔을 반사막 마이크로 패턴(114) 상에 초점을 맞춘다.For example, according to one embodiment of the present invention, the
따라서, 반사막 마이크로 패턴(114)에 맺히는 780nm 파장인 포커싱 빔(202)은 수광소자(Photo Detector: 160)에서 검출되어 포커싱이 이루어지므로 실시간 오토 포커싱이 가능하다. 또한, 635nm 파장인 디텍션 빔(201)은 반사막 마이크로 패턴(114) 사이의 홈(115) 내에 존재하는 반응물질의 형광 강도에 따라 발광하여 광학 경로를 통해 수광소자(Photo Detector: 160)에서 전기적 신호를 얻을 수 있다. 아울러, 반사막의 높이 차이에 따른 상기 디텍션 빔과 상기 포커싱 빔의 초점 심도(focal depth)의 차이(d)에 의해 상기 디텍션 빔의 최적의 포커싱을 조절할 수 있다.Therefore, the focusing
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 반사막 마이크로 패턴의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 7 to 10 are views for explaining a method of manufacturing a reflection film micropattern according to an embodiment of the present invention.
도 7은 반사막 마이크로 패턴 사이의 홈이 2개인 테스트 라인을 도시하고 있으며, 항체의 종류 및 검출 민감도에 따라 미세 패턴의 수는 다양하게 설계될 수 있다.FIG. 7 shows a test line having two grooves between the reflection film micropatterns, and the number of fine patterns can be variously designed according to the kind of antibody and detection sensitivity.
본 발명의 일실시예에 따르면 면역 크로마토그래피 신호 검출 기법은 면역 반응이 발생하는 영역과 신호 검출을 위한 자동초점 영역이 근접하여 존재하는 특징이 있으며, 이를 위해서는 적정한 수준의 면역 반응 영역을 형성하고, 인접부에 포커싱을 위한 패터닝이 함께 있어야 하므로, 리소그래피(lithography) 기술을 사용해야 한다.According to an embodiment of the present invention, the immunochromatographic signal detection technique has a feature in which an area where an immune response occurs and an auto-focus area for signal detection exist close to each other. For this purpose, Since there must be a patterning for focusing in the adjacencies, it is necessary to use a lithography technique.
보다 구체적으로, 일반적인 리소그래피(lithography) 기술은 강한 자외선과 유기용매 기반의 포토리지스트 사용을 수반하므로 항체의 활성 유지가 불가능하다.More particularly, conventional lithography techniques involve the use of strong ultraviolet light and organic solvent-based photoresists, making it impossible to maintain the activity of the antibody.
따라서, 본 발명에 따르면 다양한 재료를 활용하여 전통적인 리소그래피(lithography) 방법을 사용하지 않거나 최소한으로 활용하면서 미세 패터닝이 가능한 소프트 리소그래피(soft lithography)를 사용하여 반사막 마이크로 패턴을 형성할 수 있다.Therefore, according to the present invention, a reflective film micropattern can be formed by using soft lithography capable of fine patterning while utilizing or minimizing the conventional lithography method utilizing various materials.
즉, 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 반사막 마이크로 패턴의 제조 시에는 소프트 리소그래피(soft lithography)를 이용할 수 있으며, 보다 구체적으로 도 8의 (a)의 레플리카 몰딩(replica molding) 방법, 도 8의 (b)의 마이크로콘택트 프린팅(microcontact printing) 방법, 도 8의 (c)의 마이크로몰딩(micromolding) 방법 또는 마이크로트랜스퍼 프린팅(microtransfer printing) 방법을 사용하여 제조할 수 있다.That is, as shown in FIG. 8, soft lithography may be used in manufacturing the reflection film micropattern according to an embodiment of the present invention, and more specifically, replica molding (see FIG. 8A) ), A microcontact printing method of FIG. 8 (b), a micromolding method of FIG. 8 (c), or a microtransfer printing method.
또한, 굴곡면에 대한 패턴 전사 시에는 도 9에 도시된 바와 같이 경직성 물질을 이용해 스탬핑 하는 경우 보다는, 도 10에서와 같이 연성이 뛰어난 고분자 물질을 이용해 스탬핑하는 것이 굴곡면에 대해 보다 용이하게 패턴 전사가 가능하다.In the case of pattern transfer with respect to the curved surface, as shown in FIG. 9, rather than stamping using a rigid material as shown in FIG. 9, stamping using a polymer material having excellent ductility as shown in FIG. 10, Is possible.
도 11 내지 도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 형광 검출 신호의 분석 방법을 설명하기 위한 도면이다.11 to 22 are diagrams for explaining a method of analyzing a fluorescence detection signal according to an embodiment of the present invention.
이후부터는 도 11 내지 도 22를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 형광 검출 신호의 분석 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of analyzing a fluorescence detection signal according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 22. FIG.
도 11에 도시된 바와 같이 반응이 미약하게 나타난 경우, 반응은 존재하지만 문턱값(A)을 정하기에 따라 소실되는 영역이 있을 수 있다는 문제점이 있다.As shown in FIG. 11, when the reaction is weak, there is a problem that a reaction may exist but there is a region that is lost as the threshold value A is determined.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면 검출 신호를 소프트웨어적으로 분석한다.In order to solve such problems, a detection signal is analyzed in software according to an embodiment of the present invention.
먼저, 본 발명에 따른 분석부(180)는 도 12에 도시된 검출 신호를 도 13에 도시된 이미지로 변환한다.First, the
이후, 도 14에 도시된 바와 같이 항원항체 반응이 뚜렷하게 나타난 부분을 검출하기 위해 상기 이미지에 경계선을 생성하고, 도 15에 도시된 바와 같이 상기 경계선 이외 구간에 존재하는 신호 미약부에 대해 국소적 재해석을 통해 도 16에 도시된 바와 같이 경계선을 추가하여 반응 경계선 이미지를 생성한다.Thereafter, as shown in FIG. 14, a border line is generated in the image to detect a part where the antigen-antibody reaction is conspicuously detected. As shown in FIG. 15, Through the analysis, a boundary line is added as shown in FIG. 16 to generate a reaction boundary line image.
이후에는 도 17에 도시된 바와 같이 상기 생성된 반응 경계선 이미지에 상기 패턴 유효 구간 이외의 구간에서 발생하는 기본 잡음의 신호 세기 변화율의 최대값인 문턱값을 생성하고, 이를 적용하여 도 18에 도시된 바와 같이 최종 유효 경계선 이미지를 생성한다.Thereafter, as shown in FIG. 17, a threshold value, which is a maximum value of the rate of change of the signal intensity of the basic noise generated in the interval other than the pattern valid period, is generated in the generated reaction boundary image, As shown in FIG.
이후, 도 19에 도시된 바와 같이 상기 생성된 최종 유효 경계선 이미지를 이용하여 최종 형광 검출 신호 그래프를 생성한다.Thereafter, as shown in FIG. 19, a final fluorescence detection signal graph is generated using the generated final effective boundary line image.
따라서, 도 12에 도시된 검출 신호 그래프가 기본 잡음과 미약한 반응 신호가 혼재된 형태의 그래프인데 반하여, 도 19에 도시된 최종 형광 검출 신호 그래프는 기본 잡음이 제거되고 강한 반응과 미약한 반응이 확연하게 드러나므로 보다 용이하게 형광 검출 결과를 판정할 수 있다.Therefore, while the detection signal graph shown in FIG. 12 is a graph in which basic noise and weak reaction signals are mixed, the final fluorescence detection signal graph shown in FIG. 19 is a graph in which fundamental noise is removed and a strong response and a weak response The fluorescence detection result can be determined more easily.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면 검출 신호의 분석 시에 이미지 라인 처리, 경계선 생성 및 문턱값 적용을 통해 보다 정확한 신호의 분석 및 검출이 가능하다.Therefore, according to the embodiment of the present invention, more accurate signal analysis and detection can be performed through image line processing, boundary line generation, and threshold value application in the analysis of the detection signal.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments of the present invention, but should be determined by the claims and equivalents thereof.
110: 면역센서 키트
111: 멤브레인
112: 테스트 라인
113: 컨트롤 라인
114: 반사막 마이크로 패턴
116: 결합 패드
117: 흡수 패드
118: 샘플 패드
120: 제1 레이저 장치
130: 제2 레이저 장치
140: 제어부
150: 대물렌즈
160: 수광소자
170: PBS
175: 다이크로익 빅 스플리터
180: 분석부110: Immune sensor kit
111: Membrane
112: test line
113: Control line
114: reflection film micro pattern
116: coupling pad
117: Absorption pad
118: Sample pad
120: first laser device
130: second laser device
140:
150: Objective lens
160: Light receiving element
170: PBS
175: Dichroic Big Splitter
180: Analytical Department
Claims (6)
상기 테스트 라인의 반사막 마이크로 패턴 사이의 홈 내의 반응물질에 제1 파장의 디텍션 빔(detection beam)을 조사하는 제1 레이저 장치;
상기 테스트 라인의 반사막 마이크로 패턴 상에 제2 파장의 포커싱 빔(focusing beam)을 조사하는 제2 레이저 장치;
상기 반사막 마이크로 패턴으로부터 반사되는 포커싱 빔을 이용하여, 상기 제1 레이저 장치에서 상기 반응물질 상에 조사되는 상기 디텍션 빔의 포커싱(focusing)을 조절하는 제어부; 및
상기 반응물질 상에 조사된 상기 디텍션 빔에 의해 반응하는 반응물질의 형광 강도를 검출하는 수광소자;
를 포함하는 자동초점 면역 크로마토그래피 고감도 검출 시스템.
An immune sensor kit including a membrane on which a test line composed of a reflective micro pattern is formed;
A first laser device for emitting a detection beam of a first wavelength to a reactive material in a groove between the reflective film micropatterns of the test line;
A second laser device for irradiating a focusing beam of a second wavelength onto the reflection film micropattern of the test line;
A control unit for controlling the focusing of the detection beam irradiated onto the reaction material in the first laser device using a focusing beam reflected from the reflection film micropattern; And
A light receiving element for detecting the fluorescence intensity of the reaction material reacted by the detection beam irradiated onto the reaction material;
/ RTI > The system of claim 1,
상기 제1 레이저 장치에서 조사되는 제1 파장의 디텍션 빔과 상기 제2 레이저 장치에서 조사되는 제2 파장의 포커싱 빔을 각각 상이한 초점으로 조사하는 환형차폐된 대물렌즈;
를 더 포함하는 자동초점 면역 크로마토그래피 고감도 검출 시스템.
The method according to claim 1,
An annular shielded objective lens for irradiating the detection beam of the first wavelength emitted from the first laser device and the beam of the second wavelength emitted from the second laser device, respectively, with different focuses;
Further comprising an autofocus immunochromatographic high sensitivity detection system.
상기 제어부는,
상기 디텍션 빔과 상기 포커싱 빔의 초점 심도(focal depth)의 차이에 의해 상기 디텍션 빔의 포커싱을 조절하는 자동초점 면역 크로마토그래피 고감도 검출 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein,
Wherein the focusing of the detection beam is controlled by a difference between a focal depth of the detection beam and a focal depth of the focusing beam.
상기 포커싱 빔은,
상기 디텍션 빔을 포함하는 범위로 조사되는 자동초점 면역 크로마토그래피 고감도 검출 시스템.
The method according to claim 1,
The focusing beam,
Wherein the detection beam is irradiated to a range including the detection beam.
상기 반사막 마이크로 패턴은,
소프트 리소그래피(soft lithography) 방식으로 형성된 자동초점 면역 크로마토그래피 고감도 검출 시스템.
The method according to claim 1,
The reflective film micropattern may include,
Autofocus immunochromatography high sensitivity detection system formed by soft lithography.
상기 검출된 신호를 분석하는 분석부;
를 더 포함하고,
상기 분석부는,
상기 검출된 신호를 라인 이미지로 변환하여 경계선을 생성하고,
상기 경계선을 생성한 이미지에 신호 미약부의 경계선을 추가하여 최종 반응 경계선 이미지를 생성하고,
상기 생성된 최종 반응 경계선 이미지에 상기 검출된 신호가 유효하지 않은 구간에서 기본 잡음의 신호 세기 변화율의 최대값인 문턱값 적용하여 유효 경계선 이미지를 생성하고,
상기 생성된 유효 경계선 이미지를 이용하여 최종 형광 검출 신호 그래프를 생성하는 자동초점 면역 크로마토그래피 고감도 검출 시스템.
The method according to claim 1,
An analyzer for analyzing the detected signal;
Further comprising:
The analyzing unit,
Converting the detected signal into a line image to generate a boundary line,
A boundary line of a weak signal portion is added to the image that generates the boundary line to generate a final reaction boundary line image,
Generating a valid boundary line image by applying a threshold value, which is a maximum value of the signal intensity change rate of the basic noise, to the final reaction boundary line image in a period in which the detected signal is invalid,
And generating a final fluorescence detection signal graph using the generated effective boundary image.
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|---|---|---|---|
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