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KR100371560B1 - Dna detector - Google Patents

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KR100371560B1
KR100371560B1 KR10-2000-0076478A KR20000076478A KR100371560B1 KR 100371560 B1 KR100371560 B1 KR 100371560B1 KR 20000076478 A KR20000076478 A KR 20000076478A KR 100371560 B1 KR100371560 B1 KR 100371560B1
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slide
fluorescent material
laser beam
passing
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한동철
장준근
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주식회사 디지탈바이오테크놀러지
한동철
장준근
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Publication date
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Abstract

유전자 판독기를 개시한다. 유전자 판독기는 전원부에 의해 작동되는 광원부를 포함한다. 광원부에서 발한 빛은 입사광 조절부를 거치면서 원하는 파장대 이외의 부분이 제거된다. 입사광 조절부를 거친 빛은, 슬라이드상에 점착되고 형광물질이 도포된 적어도 하나 이상의 유전자 칩으로 경사지게 입사된다. 슬라이드는 자동 또는 수동으로 조작되는 이송 기구에 의해 위치 제어된다. 형광물질에 의해 발광된 빛은 반사광 조절부를 거치면서 형광물질의 발광 파장에 해당하는 부분을 제외한 나머지 부분이 제거된다. 반사광 조절부를 거친 빛은 CCD 카메라에 의해 영상으로 처리된다. 이 영상이 화상처리 판독부에 의해 판독되어, 사용자가 이를 통해 질병 진단을 하게 된다. CCD 카메라는 어느 한 검사면적을 수 회 촬영하고, 화상처리 판독부는 여러 개의 영상을 중첩하여 판독하게 된다.Start the gene reader. The gene reader includes a light source operated by the power supply. The light emitted from the light source portion is removed from the portion other than the desired wavelength band while passing through the incident light adjusting portion. Light passing through the incident light control unit is obliquely incident on at least one gene chip adhered to the slide and coated with a fluorescent material. The slide is position controlled by a transfer mechanism operated automatically or manually. The light emitted by the fluorescent material is removed through the reflected light control unit except for the part corresponding to the emission wavelength of the fluorescent material. Light passing through the reflected light control unit is processed into an image by a CCD camera. This image is read by the image processing reader, whereby the user diagnoses the disease. The CCD camera photographs any one inspection area several times, and the image processing reading unit superimposes and reads several images.

Description

유전자 판독기{DNA DETECTOR}Gene Reader {DNA DETECTOR}

본 발명은 유전자 판독기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 인간의 질병을 진단하기 위해 인체 조직 샘플인 유전자 칩(DNA chip)을 판독하고 분석하는 유전자 판도기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gene reader, and more particularly, to a genetic plate reader for reading and analyzing a DNA chip, which is a human tissue sample, for diagnosing a human disease.

최근의 의학 분야에서는 체외 진단 시스템(in-vitro diagnosis system)을 이용한 질병 진단법이 급속히 확산되고 있다. 체외 진단 시스템이란 인체로부터 채취한 조직 샘플, 즉 유전자 칩을 판독 및 분석하여, 인간의 각종 질병이나 유전자 질환 등을 진단하는 것을 말한다. 이러한 유전자 칩을 판독 및 분석하기 위한 용도로, 유전자 칩으로 빛을 주사하고 유전자 칩으로부터 반사된 빛을 정량 분석하는 스캐너를 갖는 유전자 판독기가 사용되고 있다.In recent medical fields, disease diagnosis using an in-vitro diagnosis system is rapidly spreading. The in vitro diagnostic system refers to a diagnosis of various human diseases or genetic diseases by reading and analyzing a tissue sample obtained from a human body, that is, a gene chip. For the purpose of reading and analyzing such a gene chip, a gene reader having a scanner that scans light into the gene chip and quantifies the light reflected from the gene chip is used.

한편, 스캐너를 이용한 유전자 칩 분석시, 분석 매개체로 형광물질(fluorescent probe)이 사용된다. 형광물질은 특정 파장의 빛을 주사하면, 주사된 파장보다 더 긴 특정 파장의 빛을 발하는 물질이다. 이러한 특성을 이용하여, 서로 광학적 성질이 다른 형광물질을 사용한다면, 동시에 여러 가지 물질을 검사할 수가 있다. 형광물질로 특정 파장의 빛을 주사하기 위해서는, 적합한 광원과, 원하는 파장의 빛만을 선택하는 광학 필터가 요구된다. 또한, 형광물질에서 발광한 빛을 감지하기 위해서는, 발광한 빛을 모으고, 모아진 빛 중에서 형광물질의 발광 파장에 속하는 빛만을 골라내는 다른 광학필터가 사용되어야 하고, 아울러 감광도가 우수한 감지기로 빛의 양을 정량해야 한다.Meanwhile, when analyzing a gene chip using a scanner, a fluorescent probe is used as an analysis medium. Fluorescent material is a material that emits light of a specific wavelength longer than the scanned wavelength when the light of a particular wavelength is scanned. Using these characteristics, if a fluorescent material having different optical properties is used, various materials can be examined at the same time. In order to scan light of a specific wavelength with a fluorescent material, a suitable light source and an optical filter for selecting only light of a desired wavelength are required. In addition, in order to detect the light emitted from the fluorescent material, another optical filter that collects the emitted light and selects only the light belonging to the emission wavelength of the fluorescent material from the collected light should be used. Should be quantified.

이러한 기능을 갖는 스캐너에는, 판독하려는 유전자 칩으로부터 많은 유전자 질병을 일시에 분석하기 위해 고밀도의 다색 형광물질이 사용되는 관계로, 감광도(sensitivity)와 분해능을 높이기 위해 광원으로는 대부분 레이저가 사용되고, 감지기로는 광증대관(PMT:Photo-Multiplier Tube)이 사용된다. 레이저는 점광원(point light source) 방식으로 사용되므로 그 분해능이 5∼10㎛까지 가능하고, 아울러 광증대관인 감지기의 감광도는 1분자/㎛2이상까지 가능하다.Scanners with this function use high-density polychromatic phosphors to analyze many genetic diseases from the genetic chip to be read at once, so lasers are mostly used as light sources to increase sensitivity and resolution. Photo-multiplier tube (PMT) is used. Since the laser is used as a point light source method, the resolution can be up to 5 to 10 μm, and the photosensitivity of the light magnifier can be up to 1 molecule / μm 2 .

그리고, 폭이 25㎜, 길이 75㎜인 일반 슬라이드의 전면적을 5분 이내에 주사하기 위해서, 광원이나 슬라이드를 빠른 시간내에 이송시킬 수 있는 장치가 스캐너에 채용된다. 광원을 이송하는 방식으로는, 레이저가 통과하는 경로에 위치한 미러를 빠른 속도로 제어하여, 레이저 빔이 슬라이드 표면에서 지그재그 형태로 이동되게 하는 방식이 사용된다. 한편, 슬라이드를 이동시키는 방식에는, 대부분 전용 X-Y 스테이지가 사용된다.In order to scan the entire area of a general slide having a width of 25 mm and a length of 75 mm within 5 minutes, an apparatus capable of transferring a light source or a slide in a short time is employed in the scanner. As a method of transporting the light source, a method of controlling the mirror located in the path through which the laser passes at a high speed to move the laser beam in a zigzag form on the slide surface is used. On the other hand, a dedicated X-Y stage is mostly used for the method of moving a slide.

한편, 슬라이드 표면에 점착(dotting)된 유전자 칩에서 발광하는 형광 중, 배경 노이즈(background noise)를 최대한 제거하기 위하여, 대부분의 스캐너들에는 공초점(confocal) 방식이 채용된다. 공초점 방식이란, 원하는 거리에서 주사되는 빛만이 통과할 수 있도록 매우 작은 핀공이 천공되어 있는 막을 빛의 경로에 위치시키는 방식이다.Meanwhile, in order to remove background noise as much as possible from the fluorescence emitted from the gene chip dotting on the slide surface, most scanners use a confocal method. The confocal method is a method in which a very small pin hole is placed in the path of light so that only light that is scanned at a desired distance can pass.

이러한 공초점 방식을 이용한 일반적인 유전자 판독기의 개략적인 구성이 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 먼저, 도 1을 참조로, 레이저 광원(미도시)으로부터 발해진 레이저 빔은 특정 파장만을 통과시키는 밴드패스 필터(1:band-pass filter)를 거쳐 빔 스플리터(2: beam splitter)에 의해 그의 경로가 90° 전환된다. 이어서, 레이저 빔은 유전자 칩이 점착된 슬라이드(3)에 입사되는데, 도시된 바와 같이 슬라이드(3)는 레이저 빔의 초점 위치에서 벗어난 상태이다. 유전자 칩의 형광물질에 의해 발광된 빛은 대물렌즈(4)에 의해 모아진 후 다른 미러(5)에 의해 그의 경로가 다시 90°만큼 전환된다. 그런 다음, 빛은 형광물질의 발광 파장에 해당하는 빛만을 통과시키는 다른 밴드패스 필터(6)를 거친 후, 감지 렌즈(7)를 통해 공초점막(8)으로 입사된다. 이때, 전술된 바와 같이, 이 빛은 초점 위치에서 벗어난 상태이므로, 공초점막(8)의 핀공(8a)을 통해 통과되지 않게 된다.A schematic configuration of a general gene reader using this confocal method is shown in FIGS. 1 and 2. First, referring to FIG. 1, a laser beam emitted from a laser light source (not shown) is passed through a band-pass filter (1: band-pass filter) for passing only a specific wavelength thereof by a beam splitter (2). Is switched 90 °. Subsequently, the laser beam is incident on the slide 3 to which the gene chip is attached, and as shown, the slide 3 is out of the focal position of the laser beam. The light emitted by the fluorescent material of the gene chip is collected by the objective lens 4, and then its path is again converted by 90 degrees by the other mirror 5. Then, light passes through another bandpass filter 6 through which only light corresponding to the emission wavelength of the fluorescent material passes, and then enters the confocal membrane 8 through the sensing lens 7. At this time, as described above, since the light is out of the focus position, the light does not pass through the pin hole 8a of the confocal membrane 8.

반면에, 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 빔이 슬라이드(3)에 정확하게 초점 위치로 입사된다면, 감지 렌즈(6)를 통해 모아진 빛은 정확하게 공초점막(8)의 핀공(8a)을 통과하게 되므로써, 감지부(9)로 입사될 수가 있게 된다. 이때, 슬라이드(3)에 점착된 전체 유전자 칩의 스캐닝을 위해, 광원 또는 슬라이드(3)가 지그재그로 이동하는 것이 정밀 제어된다.On the other hand, as shown in FIG. 2, if the laser beam is incident on the slide 3 at the focal position precisely, the light collected through the sensing lens 6 will pass through the pinhole 8a of the confocal membrane 8 accurately. Thus, it is possible to enter the sensing unit 9. At this time, for the scanning of the entire gene chip adhered to the slide 3, the movement of the light source or the slide 3 in zigzag is precisely controlled.

감지부(9)에서 인식된 신호들은 자체 처리부들에 의해 영상으로 변환되어 저장된다. 이때, 이들 영상들은 매순간 매우 작은 크기의 점으로 표시되므로, 검사 면적 전체에 대한 모든 빛의 주사가 완료된 후, 이들 영상들을 모두 모아서 처리하여 판독하는 독립된 영상 처리 소프트웨어가 요구된다.The signals recognized by the detector 9 are converted into an image by their processing units and stored. At this time, since these images are displayed as dots of very small size every moment, independent image processing software which collects, processes and reads all of these images after completion of scanning of all the light over the entire inspection area is required.

그런데, 종래의 유전자 판독기는, 감지기(9)로 사용되는 광증대관이 매우 고가의 장비이고, 또한 수 개의 점광원을 대략 5분 이내에 슬라이드(3) 전체 면적에 주사하기 위한 이동 매커니즘의 구현에도 많은 비용이 소요되는 관계로, 그의 가격이 너무 높다는 단점이 있다. 즉, 종래의 판독기는 특정 질병 진단만이 아니라 거의 모든 질병을 진단해야 하기 때문에 상기된 고가의 부품들이 요구되지만, 최근에 제시된 특정 질병 진단용 유전자 칩에 종래와 같은 고가의 판독기를 굳이 사용할 필요가 없다는 지적이 많다.By the way, the conventional gene reader is a very expensive equipment for the optical magnification tube used as the detector 9, and also has many implementations of a moving mechanism for scanning several points of light into the entire area of the slide 3 within approximately 5 minutes. Due to the cost, its price is too high. In other words, conventional readers require the expensive components described above because they must diagnose almost all diseases, not just a specific disease diagnosis, but there is no need to use a conventionally expensive reader for a recently presented disease diagnosis gene chip. Many are pointed out.

또한, 종래의 판독기는 고속 주사 방식을 위한 매커니즘으로 인해 전체 구성이 매우 복잡하다는 단점도 있다.In addition, the conventional reader has the disadvantage that the overall configuration is very complicated due to the mechanism for the high-speed scanning method.

그리고, 종래의 판독기는 고도의 정밀도를 요구하는 광학 장치이기 때문에,미세한 정밀 이동에 대한 제어가 곤란하고, 특히 이동 후에는 처리된 영상의 미세 조정을 위하여 전문 기술자가 요구된다는 단점을 안고 있다.In addition, since a conventional reader is an optical device that requires a high degree of precision, it is difficult to control fine precision movement, and in particular, a professional technician is required for fine adjustment of the processed image after the movement.

이러한 레이저 주사 방식의 스캐너를 갖는 유전자 판독기가 안고 있는 여러 단점을 해소하기 위해 제시된 종래의 판독기(미국등록번호 제6,140,653호)가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 판독기는 광원으로 레이저 대신에 램프(200)를 사용하고, 감지기로는 광증대관보다는 저가인 CCD 카메라(180)를 사용한다.A conventional reader (US Pat. No. 6,140,653) is shown in FIG. 3, which has been proposed to overcome several disadvantages of the gene reader with such a laser scanning scanner. The reader shown in FIG. 3 uses a lamp 200 instead of a laser as a light source and a CCD camera 180 which is cheaper than a light augmentation tube as a detector.

슬라이드(120)가 안치된 스테이지(140)의 표면과 평행한 방향으로 빛을 주사하도록 배치, 즉 수평하게 배치된 램프(200)가 반사체(220)로 둘러싸여 있다. 램프(200)의 전면에는 빛의 고열 제거를 위한 방열 미러(240)와, 선택 주파수 대역만 투과시키는 필터(260)가 순차적으로 배치되어 있다. 필터(260)를 통과한 빛은 경사지게 배치된 평미러(340)에 의해 위로 반사된 후 오목미러(320:concave mirror)에 의해 슬라이드(120)상으로 경사지게 입사되도록 되어 있다.A lamp 200 arranged to scan light in a direction parallel to the surface of the stage 140 on which the slide 120 is placed, ie, horizontally, is surrounded by the reflector 220. In front of the lamp 200, a heat dissipation mirror 240 for removing high heat of light and a filter 260 that transmits only a selected frequency band are sequentially disposed. The light passing through the filter 260 is reflected upward by the flat mirror 340 disposed obliquely, and then is incident obliquely onto the slide 120 by a concave mirror 320.

슬라이드(120)상의 형광물질로부터 발한 빛은 한 쌍의 렌즈(380,400)와, 그 사이에 배치된 필터(420)를 통과한 후 CCD 카메라(180)에 입사되어, CCD 카메라(180)에서 형광 이미지가 발생된다. 형광 이미지는 화상처리 판독부(500)에서 판독되어, 질병 이상의 여부를 확인할 수가 있게 된다.The light emitted from the fluorescent material on the slide 120 passes through the pair of lenses 380 and 400 and the filter 420 disposed therebetween, and then enters the CCD camera 180, whereby the fluorescent image is captured by the CCD camera 180. Is generated. The fluorescence image is read by the image processing reading unit 500, so that it is possible to confirm whether or not the disease is abnormal.

그런데, 도 3에 도시된 판독기는 감지기로 광증대관 대신에 CCD 카메라를 사용하므로, 스캐너 가격이 어느 정도 낮아지는 잇점은 있다. 그러나, 램프에서 발한 수평광을 슬라이드상으로 경사지게 입사시키기 위한 수단으로 오목미러가 사용되는데, 이 오목미러의 가격이 매우 고가인 관계로 가격면에서 레이저 주사 방식에 비해 큰 잇점이 없다. 오목미러의 가격이 고가인 이유는, 그의 곡률을 입사각에 따라 정밀하게 제작하는데 소요되는 비용에 기인한다.By the way, since the reader shown in Fig. 3 uses a CCD camera instead of an optical tube as a detector, there is an advantage in that the scanner price is somewhat lowered. However, a concave mirror is used as a means for inclining the horizontal light emitted from the lamp onto the slide in an inclined manner, and since the concave mirror is very expensive, there is no significant advantage compared to the laser scanning method in terms of price. The reason for the high price of the concave mirror is due to the cost required to precisely manufacture its curvature in accordance with the incident angle.

따라서, 본 발명의 목적은, 광원으로는 램프 또는 레이저를 사용하고, 감지수단으로는 저가의 CCD 카메라를 사용하며, 특히 부품수를 줄여서, 최근 시판되고 있는 특정 질병 진단만을 위한 유전자 칩 전용으로 큰 비용 부담없이 사용할 수 있는 저가의 유전자 판독기를 제공하는데 있다.Therefore, an object of the present invention is to use a lamp or a laser as a light source, use a low-cost CCD camera as a detection means, and in particular, by reducing the number of parts, it is largely dedicated to gene chips only for the diagnosis of specific diseases that are currently on the market. To provide a low-cost gene reader that can be used at no cost.

본 발명의 다른 목적은, 전용 영상 처리 소프트웨어가 없어도 전문가가 아닌 일반 사용자가 CCD 카메라의 출력 영상만을 보고 질병 판독을 가능하게 하는데 있다.Another object of the present invention is to enable a disease readout by viewing a video output of a CCD camera by a non-professional general user without a dedicated image processing software.

도 1 및 도 2는 일반적인 스캐너의 개략적인 구성도.1 and 2 are schematic configuration diagrams of a general scanner.

도 3은 종래 유전자 판독기의 구성도.3 is a block diagram of a conventional gene reader.

도 4는 본 발명에 따른 유전자 판독기의 블럭 구성도.4 is a block diagram of a gene reader according to the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 따라, 램프를 광원으로 갖는 판독기의 블럭 구성도.5 is a block diagram of a reader having a lamp as a light source according to Embodiment 1 of the present invention;

도 6은 할로겐 램프를 갖는 판독기의 구성도.6 is a schematic diagram of a reader having a halogen lamp.

도 7은 제논 또는 머큐리 램프를 갖는 판독기의 구성도.7 is a schematic diagram of a reader having a xenon or mercury lamp.

도 8은 발광 다이오우드부를 갖는 판독기의 구성도.8 is a configuration diagram of a reader having a light emitting diode portion.

도 9는 본 발명의 실시예 2에 따라, 레이저 빔을 광원으로 갖는 판독기의 블럭 구성도.Fig. 9 is a block diagram of a reader having a laser beam as a light source according to Embodiment 2 of the present invention.

도 10은 선형 스캔 제어 방식인 판독기의 구성도.10 is a block diagram of a reader that is a linear scan control method.

도 11은 선형 스캔 제어 방식에 의한 CCD 카메라의 제어 방식을 나타낸 타이밍 차트.11 is a timing chart showing a control method of a CCD camera by a linear scan control method.

도 12는 주사 방식이 완전 내부 반사 방식인 판독기의 구성도.12 is a block diagram of a reader in which the scanning method is a completely internal reflection method.

도 13은 프리즘에 의해 레이저 빔의 경로가 변경되는 동작을 나타낸 동작 설명도.13 is an operation explanatory diagram showing an operation of changing the path of a laser beam by a prism;

도 14는 슬라이드에서 레이저 빔이 완전 내부 반사되는 현상을 나타낸 동작 설명도.14 is an operation explanatory diagram showing a phenomenon in which a laser beam is fully internally reflected on a slide;

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawing-

11 ; 전원부 12 ; 광원부11; Power supply section 12; Light source

13 ; 입사광 조절부 14 ; 슬라이드13; Incident light control unit 14; slide

15 ; 검사면적 16 ; 반사광 조절부15; Inspection area 16; Reflective Light Control Unit

17 ; CCD 카메라 18 ; 화상처리 판독부17; CCD camera 18; Image processing reader

19 ; 이송 기구19; Transfer mechanism

상기된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 유전자 판독기는 전원부에 의해 작동되는 광원부를 포함한다. 광원부에서 발한 빛은 입사광 조절부를 거치면서 원하는 파장대 이외의 부분이 제거된다. 입사광 조절부를 거친 빛은, 슬라이드상에 점착되고 형광물질이 도포된 적어도 하나 이상의 유전자 칩으로 경사지게 입사된다. 슬라이드는 자동 또는 수동으로 조작되는 이송 기구에 의해 위치 제어된다.In order to achieve the above object of the present invention, the gene reader according to the present invention includes a light source unit operated by a power supply unit. The light emitted from the light source portion is removed from the portion other than the desired wavelength band while passing through the incident light adjusting portion. Light passing through the incident light control unit is obliquely incident on at least one gene chip adhered to the slide and coated with a fluorescent material. The slide is position controlled by a transfer mechanism operated automatically or manually.

형광물질에 의해 발광된 빛은 반사광 조절부를 거치면서 형광물질의 발광 파장에 해당하는 부분을 제외한 나머지 부분이 제거된다. 반사광 조절부를 거친 빛은 CCD 카메라에 의해 영상으로 처리된다. 이 영상이 화상처리 판독부에 의해 판독되어, 사용자가 이를 통해 질병 진단을 하게 된다. CCD 카메라는 어느 한 검사면적을 수 회 촬영하고, 화상처리 판독부는 여러 개의 영상을 중첩하여 판독하게 된다.The light emitted by the fluorescent material is removed through the reflected light control unit except for the part corresponding to the emission wavelength of the fluorescent material. Light passing through the reflected light control unit is processed into an image by a CCD camera. This image is read by the image processing reader, whereby the user diagnoses the disease. The CCD camera photographs any one inspection area several times, and the image processing reading unit superimposes and reads several images.

한편, 광원으로는 램프나 레이저 빔이 사용될 수 있다. 먼저, 램프가 사용될 경우, 광원부는 램프를 포함한다. 입사광 조절부는 빛의 양과 초점거리를 조절하는 광조절렌즈와, 특정 파장의 빛만을 선택적으로 통과시키는 광여과기, 및 빛의 경로를 슬라이드상으로 경사지게 전환시키는 광반사기를 포함한다. 반사광 조절부는 형광물질의 발광 파장에 해당하는 빛만을 통과시키는 광여과기, 및 광여과기를 통과한 빛을 집중시키는 광조절렌즈를 포함한다.On the other hand, a lamp or a laser beam may be used as the light source. First, when a lamp is used, the light source unit comprises a lamp. The incident light adjusting unit includes a light adjusting lens for adjusting the amount of light and a focal length, a light filter for selectively passing only light of a specific wavelength, and a light reflector for inclining the path of the light to slide. The reflected light control unit includes a light filter for passing only the light corresponding to the emission wavelength of the fluorescent material, and a light control lens for concentrating the light passing through the light filter.

램프로 할로겐 램프가 사용될 경우, 할로겐 램프는 집광기로 둘러싸인다. 할로겐 램프는 슬라이드의 표면에 대해 소정의 예각으로 경사지게 배치된다. 할로겐 램프의 전면에는 방열부와 광조절렌즈, 및 광여과기가 순차적으로 배치된다. 할로겐 램프는 열을 많이 발생시키므로, 방열부가 채용된다.If a halogen lamp is used as the lamp, the halogen lamp is surrounded by the collector. The halogen lamps are arranged at an inclined angle with respect to the surface of the slide. The heat dissipation part, the light control lens, and the light filter are sequentially disposed on the front surface of the halogen lamp. Since a halogen lamp generates a lot of heat, a heat radiating part is adopted.

램프로 제논 또는 머큐리 램프가 사용될 경우, 램프 수명 연장을 위해 정전압 유지 전원부가 사용된다. 제논 또는 머큐리 램프에는 빛의 집중을 위해 집광기로서 반타원형 광반사기가 설치된다. 제논 또는 머큐리 램프도 할로겐 램프와 같은 방향으로 배치되고, 그의 전면에 광여과기와 광조절렌즈가 순차적으로 배치된다.When a xenon or mercury lamp is used as the lamp, a constant voltage maintenance power supply is used to extend the lamp life. Xenon or Mercury lamps are equipped with a semi-elliptic light reflector as a light collector for concentrating light. A xenon or mercury lamp is also arranged in the same direction as a halogen lamp, and a light filter and a light adjusting lens are sequentially disposed in front of the xenon or mercury lamp.

램프로 발광 다이오우드가 사용될 경우, 발광 다이오우드도 슬라이드의 표면과 소정의 예각을 이루도록 배치된다. 발광 다이오우드 전면에 광여과기와 광조절렌즈가 발광 다이오우드의 경사각과 동일 경사각으로 경사진 상태로 순차적으로 배치된다.When a light emitting diode is used as the lamp, the light emitting diode is also arranged to have a predetermined acute angle with the surface of the slide. The light filter and the light adjusting lens are sequentially disposed on the front surface of the light emitting diode in a state inclined at the same inclination angle as that of the light emitting diode.

광원이 레이저 빔인 경우, 광원부는 레이저 빔 주사부와, 레이저 빔을 적합한 형태로 변형시키는 광변형부를 포함한다. 다만, 레이저 빔이 슬라이드에서 완전 내부 반사되는 경우, 레이저 빔이 점 형태로 발생되어야 하므로 광변형부는 생략된다. 입사광 조절부는 레이저 빔의 경로를 제어하는 광조절렌즈부와, 레이저 빔의 경로를 전환시키는 광반사기, 및 광반사기 또는 광조절렌즈부를 회전시키는 회전 구동부를 포함한다. 한편, 반사광 조절부와 광검출부의 구성은 전과 동일하다.When the light source is a laser beam, the light source portion includes a laser beam scanning portion and a light deformation portion that transforms the laser beam into a suitable shape. However, when the laser beam is completely reflected inside the slide, since the laser beam must be generated in the form of a dot, the optical deformation part is omitted. The incident light control unit includes a light control lens unit for controlling the path of the laser beam, a light reflector for switching the path of the laser beam, and a rotation drive unit for rotating the light reflector or the light control lens unit. On the other hand, the configuration of the reflected light adjusting unit and the photodetecting unit is the same as before.

광변형부는 레이저 빔의 초점을 맞추어주는 콜리메이팅(collimating) 렌즈, 및 레이저 빔을 선형으로 변형시키는 실린더형 렌즈를 포함한다. 그리고, 광변형부가 생략되는 완전 내부 반사 방식이 채용되는 경우, 광조절렌즈부는 레이저 빔의 경로를 전환시키는 프리즘, 및 레이저 빔의 초점을 조절하는 실린더형 렌즈를 포함한다.The light deformation portion includes a collimating lens that focuses the laser beam, and a cylindrical lens that linearly transforms the laser beam. In addition, when a fully internal reflection method in which the optical deformation part is omitted, the light adjusting lens part includes a prism for switching the path of the laser beam, and a cylindrical lens for adjusting the focus of the laser beam.

상기와 같이 구성되어서, 광원에서 발한 빛은 입사광 조절부를 거치면서 선택된 파장대만의 빛이 통과하게 되고, 이 빛이 경사지게 유전자 칩에 도포된 형광물질로 입사된다. 형광물질에서 발한 빛은 반사광 조절부에 의해 형광물질의 발광 파장에 해당하는 부분만이 필터링되고, 이 빛이 CCD 카메라에서 수 회에 걸쳐 영상처리된다. 이러한 중첩 영상이 화상처리 판독부로 입력되어, 사용자가 질병을 진단할 수가 있게 된다.With the above configuration, the light emitted from the light source passes through the incident light control unit, and the light of the selected wavelength band passes through the light, and the light is obliquely incident on the fluorescent material applied to the gene chip. The light emitted from the fluorescent material is filtered only by the reflected light control unit corresponding to the emission wavelength of the fluorescent material, and the light is imaged several times by the CCD camera. This superimposed image is input to the image processing reading unit, so that the user can diagnose the disease.

이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 유전자 판독기의 블럭 구성도이다.4 is a block diagram of a gene reader according to the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 광원부(12)는 전원부(11)로부터 전기를 공급받아 빛을 발하게 된다. 광원부(12)에서 발한 빛이 입사되는 입사광 조절부(13)가 원하는 파장대 이외의 파장을 갖는 빛을 제거한다. 원하는 파장만을 갖는 빛이 슬라이드(14)의 검사면적(15)으로 소정의 예각, 대략 45° 정도의 각도를 이루면서 입사된다. 물론, 검사면적(15)내에는 형광물질이 도포된 유전자 칩이 점착되어 있다.As shown in FIG. 4, the light source unit 12 receives light from the power source unit 11 to emit light. The incident light control unit 13 to which the light emitted from the light source unit 12 is incident removes light having a wavelength other than the desired wavelength band. Light having only a desired wavelength is incident on the inspection area 15 of the slide 14 at a predetermined acute angle, about 45 °. Of course, a gene chip coated with a fluorescent substance is adhered in the test area 15.

한편, 슬라이드(14)는 이송 기구(19), 예를 들어 랙/피니언 방식이나 볼 스크류 방식인 X-Y축 스테이지에 의해 그의 위치가 제어된다. 여기서, 슬라이드(14)상의 유전자 칩의 개수는 1∼8 정도이며, 각 유전자 칩의 크기는 1㎠ 이내이다. 빛이 검사면적(15)에 주사되는 면적은 1㎠ 정도이므로, 하나의 검사면적(15)을 한 번의 주사 동작에 의해 판독할 수가 있다. 그러므로, 어느 한 검사면적(15)의 판독이 완료되면 이웃하는 다른 검사면적(15)이 주사 위치에 배치되도록 하면 되므로, 종래와 같이 이송 기구를 정밀 제어할 필요는 없다. 그러므로, 수동으로 간단히 조작되는 이송 기구(19)를 사용해도 무방하다.On the other hand, the position of the slide 14 is controlled by the transfer mechanism 19, for example, the X-Y axis stage which is a rack / pinion system or a ball screw system. Here, the number of gene chips on the slide 14 is about 1 to 8, and the size of each gene chip is within 1 cm 2. Since the area in which light is scanned into the inspection area 15 is about 1 cm 2, one inspection area 15 can be read by one scanning operation. Therefore, when the reading of one inspection area 15 is completed, another neighboring inspection area 15 may be arranged at the scanning position. Therefore, it is not necessary to precisely control the transfer mechanism as in the prior art. Therefore, you may use the conveyance mechanism 19 which is simply operated manually.

빛이 입사된 형광물질로부터 다시 빛이 발해지고, 이 빛은 반사광 조절부(16)에 의해 형광물질의 발광 파장에 해당하는 빛만이 필터링된다. 필터링된 빛은 CCD 카메라(17)에 의해 영상으로 변환된다. CCD 카메라(17)는 검사면적(15) 하나를 수 회에 걸쳐 촬영하게 되고, 이러한 중첩 영상이 화상처리 판독부(18)에서 분석 및 판독되어, 사용자가 이 영상을 보고 질병 진단을 하게 된다.The light is emitted again from the incident fluorescent material, and only the light corresponding to the emission wavelength of the fluorescent material is filtered by the reflected light adjusting unit 16. The filtered light is converted into an image by the CCD camera 17. The CCD camera 17 photographs one inspection area 15 several times. The superimposed image is analyzed and read by the image processing reader 18, and the user views the image to diagnose the disease.

화상처리 판독부(18)는 더욱 선명한 영상 획득을 위해, 광검출부(17)에서 얻어진 영상을 다음과 같은 두 가지 방법으로 처리한다. 광검출부(17)에서 얻어진 영상이 뚜렷하지 않은 경우를 대비하여, 미리 정해진 횟수만큼 각각 감지한 후 이들을 모두 합하는 영상 결합 방법(image summing method)과, 인간의 시력 범위를 벗어난 부분과 노이즈 부분을 제거하기 위하여, 밴드(band) 형식의 스레스홀딩 방법(thresholding method)으로 처리한다.The image processing reading unit 18 processes the image obtained by the light detecting unit 17 in two ways as follows in order to acquire a clearer image. In case an image obtained by the photodetector 17 is not clear, an image summing method which detects each of a predetermined number of times and adds them all together, and removes parts outside the human vision range and noise parts. In order to do this, a banding thresholding method is used.

여기서, 입사광과 반사광이 종래와 같이 평행하지 않고, 입사광이 슬라이드(14)에 기울어진 상태로 입사되는 이유는 다음과 같다. 입사광과 반사광이 평행하면 비록 빛의 강도는 높으므로 영상의 화질이 우수한 장점은 있다. 그러나, 강도가 높기 때문에, 다양한 빛의 파장이 직접 CCD 카메라(17)로 입사되어, 오히려 원하는 영상을 얻기가 힘들기 때문이다.Here, the incident light and the reflected light are not parallel as in the prior art, and the reason why the incident light is incident on the slide 14 is as follows. If the incident light and the reflected light are parallel, the image quality is excellent because the light intensity is high. However, because the intensity is high, various wavelengths of light are incident directly on the CCD camera 17, and rather it is difficult to obtain a desired image.

이하에서는, 광원의 종류에 따라 변경되는 각 부들의 상세한 구성요소에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the detailed components of each part that changes according to the type of light source will be described in detail.

[실시예 1]Example 1

도 5는 본 발명의 실시예 1에 따라, 램프를 광원으로 갖는 판독기의 블럭 구성도이고, 도 6은 할로겐 램프를 갖는 판독기의 구성도이며, 도 7은 제논 또는 머큐리 램프를 갖는 판독기의 구성도이고, 도 8은 발광 다이오우드를 갖는 판독기의 구성도이다.5 is a block diagram of a reader having a lamp as a light source according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 6 is a block diagram of a reader having a halogen lamp, and FIG. 7 is a block diagram of a reader having a xenon or mercury lamp. 8 is a block diagram of a reader having a light emitting diode.

램프를 광원으로 갖는 경우, 각 부들의 상세한 구성요소들이 도 5에 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 광원부(12)는 광원으로서 램프(12a)를 갖는다.한편, 도 5에서는, 광원부(12)가 빛을 집광하는 집광부(12b)와, 빛의 열을 발산시키기 위한 방열부(12c)도 갖는 것으로 도시되어 있는데, 집광부(12b)와 방열부(12c)는 램프(12a)의 종류에 따라 선택적으로 사용되는 것으로서, 선택적 사용예는 후술한다.In the case of having the lamp as a light source, detailed components of the respective parts are shown in FIG. 5. As shown in Fig. 5, the light source portion 12 has a lamp 12a as a light source. On the other hand, in Fig. 5, the light source portion 12 condenses the light and the heat condensing portion 12b for condensing light. Also shown as having a heat dissipation portion 12c, the light collecting portion 12b and the heat dissipation portion 12c are selectively used according to the type of the lamp 12a, an optional use example will be described later.

입사광 조절부(13)는 램프(12a)에서 발한 빛의 양과 초점거리를 조절하는 광조절렌즈(13a)와, 특정 파장의 빛만을 통과시키는 밴드패스 필터인 광여과기(13b)를 포함한다. 한편, 광조절렌즈(13a)와 광여과기(13b)의 배열 순서는 도 5와 같은 순서로 확정되는 것은 아니고, 램프(12a)의 종류에 따라 변경된다.The incident light adjusting unit 13 includes a light adjusting lens 13a for adjusting the amount of light emitted from the lamp 12a and a focal length, and a light filter 13b which is a band pass filter for passing only light of a specific wavelength. On the other hand, the arrangement order of the light adjusting lens 13a and the light filter 13b is not determined in the order as shown in FIG. 5 but is changed according to the type of the lamp 12a.

형광물질에서 발한 빛이 입사되는 반사광 조절부(16)는 형광물질의 발광 파장에 해당하는 빛만을 통과시키는 광여과기(16a), 및 광여과기(16a)를 통과한 빛을 모아서 집중시키는 광조절렌즈(16b)를 포함한다.The reflected light adjusting unit 16 to which light emitted from the fluorescent material is incident is provided with a light filter 16a for passing only light corresponding to the emission wavelength of the fluorescent material, and a light control lens for collecting and concentrating the light passing through the light filter 16a. (16b).

도 6은 램프(12b)로서 할로겐 램프(12a-1)를 갖는 판독기의 구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 전원부(11a)로부터 전기를 공급받는 할로겐 램프(12a-1)는 슬라이드(14)의 표면에 대해 소정의 예각을 이루도록 경사지게 배치된다. 이러한 할로겐 램프(12a-1) 주위에는 빛을 집중시키는 집광부(12b)로서 반구형 광반사기(12b-1)가 설치된다. 할로겐 램프(12a-1)의 전면에는 광조절렌즈(13a)와 광여과기(13b)가 순차적으로 배치된다. 슬라이드(14)의 연직 상부에 광여과기(16a)와 광조절렌즈(16b), 즉 반사광 조절부(16)가 순차적으로 배치되고, 그 상부에 CCD 카메라(17)가 배치된다.6 shows the configuration of a reader having a halogen lamp 12a-1 as the lamp 12b. As shown, the halogen lamp 12a-1, which is supplied with electricity from the power supply portion 11a, is inclined so as to form a predetermined acute angle with respect to the surface of the slide 14. Around the halogen lamp 12a-1, a hemispherical light reflector 12b-1 is provided as a light collecting part 12b for concentrating light. The light adjusting lens 13a and the light filter 13b are sequentially disposed on the front surface of the halogen lamp 12a-1. The light filter 16a and the light adjusting lens 16b, that is, the reflected light adjusting unit 16, are sequentially disposed on the vertical portion of the slide 14, and the CCD camera 17 is disposed on the upper portion thereof.

한편, 도 6에는 도시되지 않았지만, CCD 카메라(17)에서 촬영된 영상의 선명도를 높이기 위해서, 슬라이드(14) 상부 영역을 외부와 격리시키는 차폐 챔버(미도시)가 구비되는 것이 바람직하다. 차폐 챔버에 의해 슬라이드(14)의 상부 영역으로 외부의 빛이 침입하는 것을 방지하므로써, 빛 간섭에 의해 영상 선명도가 저하되는 것을 방지할 수가 있다.On the other hand, although not shown in Figure 6, in order to increase the sharpness of the image photographed by the CCD camera 17, it is preferable that a shielding chamber (not shown) to isolate the upper region of the slide 14 from the outside. By preventing external light from entering the upper region of the slide 14 by the shielding chamber, it is possible to prevent the image sharpness from being lowered due to light interference.

도 7은 램프(12a)로서 제논 또는 머큐리 램프(12a-2)가 적용된 판독기의 구성도이다. 제논 또는 머큐리 램프(12a-2)의 수명은 전원 공급의 안정성에 따라 크게 좌우되기 때문에, 전원부(11)로 정전압 유지형 전원부(11b)가 사용된다. 그리고, 집광부로서 반타원형 광반사기(12b-2)가 적용된다. 제논 또는 머큐리 램프(12a-2)의 배치 방향은 전술된 할로겐 램프(12a-1)와 동일하다.7 is a configuration diagram of a reader to which a xenon or mercury lamp 12a-2 is applied as the lamp 12a. Since the lifetime of the xenon or mercury lamp 12a-2 greatly depends on the stability of the power supply, the constant voltage sustain type power supply 11b is used as the power supply 11. Then, the semi-elliptical light reflector 12b-2 is applied as the light collecting portion. The arrangement direction of the xenon or mercury lamp 12a-2 is the same as the halogen lamp 12a-1 described above.

그 외의 다른 구성요소들은 도 6에 도시된 판독기 구성과 동일하고, 다만 광여과기(13b)와 광조절렌즈(13a)의 배치 순서가 도 6의 판독기와 상이하다. 즉, 광여과기(13b)가 제논 또는 머큐리 램프(12a-2)를 향해 앞쪽에 배치되고, 그 뒤에 광조절렌즈(13a)가 배치된다.The other components are the same as the reader configuration shown in FIG. 6 except that the arrangement of the optical filter 13b and the light adjusting lens 13a is different from that of the reader in FIG. That is, the optical filter 13b is disposed in front of the xenon or mercury lamp 12a-2, and the light adjusting lens 13a is disposed thereafter.

도 8은 램프(12a)로서 발광 다이오우드(12a-3)를 갖는 판독기의 구성도이다. 도시된 바와 같이, 할로겐 램프(12a-1)와 동일 방향으로 배치된 발광 다이오우드(12a-3)의 전면에 광여과기(13b)와 광조절렌즈(13a)가 순차적으로 배치된다. 다른 구성요소들은 도 6 및 도 7에 도시된 스캐너와 동일하므로, 여기서는 반복하여 설명하지 않는다.8 is a configuration diagram of a reader having a light emitting diode 12a-3 as a lamp 12a. As shown, the optical filter 13b and the light adjusting lens 13a are sequentially disposed on the front surface of the light emitting diode 12a-3 arranged in the same direction as the halogen lamp 12a-1. The other components are the same as the scanners shown in Figs. 6 and 7, and thus will not be repeated here.

한편, 발광 다이오우드(12a-3)에 사용되는 다이오우드의 수는 판독기의 전체 시스템에서 요구되는 광량에 의해 결정된다. 발광 다이오우드의 종류와 크기는 매우 많고 다양하기 때문에, 이들을 조합한 발광 다이오우드(12a-3)에서의 다이오우드들의 배열도 매우 다양해진다.On the other hand, the number of diodes used for the light emitting diodes 12a-3 is determined by the amount of light required in the entire system of the reader. Since the types and sizes of the light emitting diodes are many and varied, the arrangement of the diodes in the light emitting diodes 12a-3 combining them also becomes very diverse.

[실시예 2]Example 2

도 9는 본 발명의 실시예 2에 따라, 레이저 빔을 광원으로 갖는 판독기의 블럭 구성도이고, 도 10은 선형 스캔 제어 방식인 판독기의 구성도이며, 도 11은 선형 스캔 제어 방식에 의한 CCD 카메라의 제어 방식을 나타낸 타이밍 차트이고, 도 12는 주사 방식이 완전 내부 반사 방식인 판독기의 구성도이며, 도 13은 프리즘에 의해 레이저 빔의 경로가 변경되는 동작을 나타낸 동작 설명도이고, 도 14는 슬라이드에서 레이저 빔이 완전 내부 반사되는 현상을 나타낸 동작 설명도이다.9 is a block diagram of a reader having a laser beam as a light source according to Embodiment 2 of the present invention, FIG. 10 is a block diagram of a reader which is a linear scan control method, and FIG. 11 is a CCD camera using a linear scan control method. 12 is a configuration chart of a reader in which the scanning method is a completely internal reflection method, FIG. 13 is an operation explanatory diagram showing an operation of changing the path of a laser beam by a prism, and FIG. The operation explanatory drawing which shows the phenomenon in which the laser beam is fully internally reflected in the slide.

도 9는 광원으로 램프 대신에 레이저 빔이 채용된 판독기의 블럭 구성도를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 광원부(12)는 레이저 빔 주사부(12d)와, 레이저 빔을 적합한 형태로 변형시키는 광변형부(12e)를 포함한다. 여기서, 광변형부(12e)는 선형 스캔 제어 방식의 스캐너에만 적용되고, 레이저 빔이 슬라이드에서 완전 내부 반사되는 방식인 경우에는 레이저 빔이 점 형태가 되어야 하기 때문에 필요가 없게 되는 구성요소이다.Fig. 9 shows a block diagram of a reader in which a laser beam is employed as a light source instead of a lamp. As shown, the light source portion 12 includes a laser beam scanning portion 12d and a light deformation portion 12e for transforming the laser beam into a suitable shape. Here, the optical deformation part 12e is applied only to the scanner of the linear scan control method, and is a component that is not necessary because the laser beam must be in the point form when the laser beam is completely internally reflected on the slide.

입사광 조절부(13)는 레이저 빔의 방향을 제어하는 광조절렌즈부(13d)와, 레이저 빔의 경로를 전환시키는 광반사기(13c), 및 광반사기(13c)나 광조절렌즈부(13d)를 회전시키기 위한 회전 구동부(13e)를 포함한다. 한편, 광조절렌즈부(13d)는 레이저 빔의 주사 방식에 따라 그 개수와 종류가 변경됨은 물론이다. 나머지 구성요소는 도 5에 도시된 구성요소와 동일하다.The incident light adjusting unit 13 includes a light adjusting lens unit 13d for controlling the direction of the laser beam, a light reflector 13c for switching the path of the laser beam, and a light reflector 13c or a light adjusting lens unit 13d. It includes a rotation drive unit 13e for rotating. On the other hand, the number and type of the light control lens unit 13d is changed according to the scanning method of the laser beam, of course. The remaining components are the same as the components shown in FIG.

도 10은 선형 스캔 제어 방식의 판독기를 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 이러한 제어 방식의 스캐너의 광원부(12)는 레이저 빔의 초점을 맞추어주는 콜리메이팅 렌즈(12e-1)와, 초점이 맞추어진 점 형태의 레이저 빔을 선형으로 변형시키는 실린더형 렌즈(12e-2)를 포함하는 광변형부(12e)를 갖는다. 한편, 레이저 빔 주사부(미도시)는 레이저 빔이 슬라이드(14)의 표면에 직교하는 방향, 즉 수직한 방향으로 배치된다.10 is a block diagram showing a reader of a linear scan control method. As shown, the light source unit 12 of this control type scanner has a collimating lens 12e-1 for focusing the laser beam and a cylindrical lens for linearly modifying the focused point-shaped laser beam. It has the optical deformation part 12e containing (12e-2). On the other hand, the laser beam scanning unit (not shown) is arranged in a direction perpendicular to the surface of the slide 14, that is, in a vertical direction.

광조절부(13)는 연직 하방으로 입사하는 레이저 빔을 반사하여 슬라이드(14)상으로 소정의 예각을 이루면서 입사되도록 하는 다각형 미러(13c)와, 다각형 미러(13c)를 회전시켜 레이저 빔의 입사 위치를 계속적으로 이어지면서 변경시키는 회전 구동부(미도시)를 포함한다. 즉, 도 10에서, 회전하는 다각형 미러(13c)에 의해 레이저 빔의 입사 위치가 점선에서 실선 위치로 계속 이어지면서 변경되어서, 결과적으로 하나의 면 형태를 이루게 된다. 한편, 본 실시예에서는, 다각형 미러(13c)로 6각형 미러가 사용되었다.The light control unit 13 rotates the polygon mirror 13c and the polygon mirror 13c to reflect the laser beam incident vertically downward to be incident on the slide 14 at a predetermined acute angle. It includes a rotational drive (not shown) to continuously change the position. That is, in Fig. 10, the incident position of the laser beam is changed while continuing from the dotted line to the solid line position by the rotating polygon mirror 13c, resulting in one surface shape. In the present embodiment, on the other hand, a hexagon mirror is used as the polygon mirror 13c.

여기서, 다각형 미러(13c)의 폭은 선광원인 레이저 빔의 길이와 동일하다. 레이저 빔의 폭은 수십∼수백 ㎛이나, 매우 빠른 속도로 회전하는 다각형 미러(13c)에 의해 슬라이드(14)로 입사되는 레이저 빔은 빠른 속도로 검사면적을 왕복 운동하게 된다. 그러므로, 주사면적에 대해 면광원 방식보다 더욱 높은 광량을 얻으면서 아울러 CCD 카메라(17)에서의 잔상 효과로 인하여 면광원 방식과 거의 동일한 영상을 획득할 수가 있다. 이를 도 11을 참조로 해서 보다 구체적으로 설명하면, 6각형 미러(13c)가 1/6 회전하는 시간이 t1이다. 그동안, 입사광 조절부(13)로부터 나온 선형 레이저 빔은 검사면적(15)에 위치 x1에서 x2로 이동하였다가 다시 x1 위치로 복귀하게 된다. 따라서, 검사면적(15)을 면광원 방식으로 모두 주사하는 것과 거의 동일한 효과를 얻을 수가 있다.Here, the width of the polygon mirror 13c is equal to the length of the laser beam which is a linear light source. The width of the laser beam is several tens to hundreds of micrometers, but the laser beam incident on the slide 14 by the polygon mirror 13c rotating at a very high speed reciprocates the inspection area at a high speed. Therefore, while obtaining a higher amount of light than the surface light source method with respect to the scanning area, an image almost similar to the surface light source method can be obtained due to the afterimage effect in the CCD camera 17. More specifically, this will be described with reference to FIG. 11. The time that the hexagonal mirror 13c rotates 1/6 is t1. In the meantime, the linear laser beam emitted from the incident light adjusting unit 13 moves from the position x1 to x2 in the inspection area 15 and returns to the position x1 again. Therefore, almost the same effect as scanning all the inspection area 15 by the surface light source method can be obtained.

한편, 다른 구성요소는 전술된 다른 스캐너의 구성과 동일하므로, 여기에서는 반복하여 설명하지 않는다.In addition, since other components are the same as the structure of the other scanner mentioned above, it is not repeated here.

도 12는 슬라이드로 입사되는 레이저 빔이 완전 내부 반사되는 방식의 스캐너의 구성도이다. 도시된 바와 같이, 이러한 방식의 스캐너는 레이저 빔이 점 형태로 입사되어야 하므로, 광변형부를 갖지 않는다. 즉, 슬라이드(14)의 표면과 직교하게 배치된 레이저 빔 주사부(12d)에서 주사된 레이저 빔은 광변형부를 거치지 않고 직접 입사광 조절부(13)로 입사된다. 입사광 조절부(13)는 레이저 빔의 경로를 변경시키는 프리즘(13d-1)과, 프리즘(13d-1)을 회전시키는 직류 모터인 회전 구동부(13e), 레이저 빔의 초점을 조절하는 실린더형 렌즈(13d-2), 및 레이저 빔을 슬라이드(14)상으로 경사지게 반사하는 광반사기(13c)를 포함한다. 회전하는 프리즘(13d-1)에 의해 레이저 빔의 경로가 변경되는 동작이 도 13에 도시되어 있다.12 is a block diagram of a scanner in which the laser beam incident on the slide is fully internally reflected. As shown, this type of scanner has no light deformation since the laser beam must be incident in the form of dots. That is, the laser beam scanned by the laser beam scanning part 12d disposed orthogonally to the surface of the slide 14 is incident directly to the incident light adjusting part 13 without passing through the light deformation part. The incident light control unit 13 includes a prism 13d-1 for changing the path of the laser beam, a rotation driver 13e which is a direct current motor for rotating the prism 13d-1, and a cylindrical lens for adjusting the focus of the laser beam. 13d-2, and the light reflector 13c which obliquely reflects the laser beam onto the slide 14. The operation of changing the path of the laser beam by the rotating prism 13d-1 is shown in FIG.

광반사기(13c)에서 반사된 점 형태의 레이저 빔은 도 14와 같이, 슬라이드(14) 내부로 경사지게 주사되는데, 이때 주사 각도는 슬라이드(14) 내부에서 완전 내부 반사가 되도록 하는 각도로 결정된다. 결론적으로, 슬라이드(14)상에 주사되는 점 형태의 레이저 빔은 주사 방향을 따른 하나의 선광원으로 나타나게 된다. 그러므로, 전술된 바와 같은 선광원 효과를 여기서도 얻을 수가 있게 된다.The dot-shaped laser beam reflected by the light reflector 13c is scanned obliquely into the slide 14, as shown in FIG. 14, in which the scanning angle is determined to be a fully internal reflection inside the slide 14. As a result, the point-shaped laser beam scanned on the slide 14 appears as one line light source along the scanning direction. Therefore, the linear light source effect as described above can be obtained here as well.

한편, 다른 구성요소는 도 10에 도시된 판독기의 구성과 동일하므로, 여기에서는 반복하여 설명하지 않는다.On the other hand, the other components are the same as the configuration of the reader shown in Fig. 10, and will not be repeated here.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광증대관을 사용하지 않고 저가의 CCD 카메라를 사용하므로 판독기의 가격을 낮출 수 있고, 또한 간단한 구조의 이송 기구를 사용하므로 이에 의해서도 가격 절감이 이루어진다. 특히, 종래에 비해 오목렌즈와 같은 부품이 줄어들게 되므로, 여러 면에서 판독기의 가격을 대폭 낮출 수 있는 탁월한 효과가 있다.As described above, according to the present invention, a low-cost CCD camera is used without using an optical enlargement tube, so that the price of the reader can be lowered, and the cost reduction can be achieved by using a transfer mechanism with a simple structure. In particular, since there are fewer components such as concave lenses than in the related art, there are excellent effects that can significantly reduce the price of the reader in many respects.

또한, 본 발명에 따른 판독기는 일반 사용자도 손쉽게 조정할 수가 있고, 아울러 진단 결과도 전문가의 도움없이 직접 확인할 수 있는 잇점도 있다.In addition, the reader according to the present invention can be easily adjusted by the general user, and also has the advantage that the diagnostic result can be directly confirmed without the help of an expert.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. .

Claims (15)

인체 조직 샘플로서 형광물질이 도포된 적어도 하나 이상의 유전자 칩이 점착된 슬라이드상으로 빛을 주사하고, 상기 형광물질에서 발한 빛을 판독하여 질병을 진단하는데 사용되는 유전자 판독기로서,A gene reader used for diagnosing a disease by scanning light onto a slide to which at least one gene chip coated with a fluorescent material is attached as a human tissue sample, and reading the light emitted from the fluorescent material, 광원부;A light source unit; 상기 광원부에서 발한 빛중 형광물질을 발광시키는 특정 파장대의 빛만을 슬라이드상으로 통과시키는 입사광 조절부;An incident light control unit configured to pass only light of a specific wavelength band emitting light of a fluorescent material among the light emitted from the light source unit on a slide; 상기 발광물질에서 발한 빛중 형광물질의 발광 파장에 해당하는 빛만을 통과시키는 반사광 조절부;A reflected light adjusting unit configured to pass only light corresponding to an emission wavelength of the fluorescent material among the light emitted from the light emitting material; 상기 반사광 조절부를 통과한 빛에 대한 영상 복수개를 만들어내는 CCD 카메라;A CCD camera generating a plurality of images of the light passing through the reflected light adjusting unit; 상기 CCD 카메라로부터의 출력 영상 복수개를 전송받아 중첩시켜, 이 중첩 영상을 판독하는 화상처리 판독부; 및An image processing reading unit which receives and superimposes a plurality of output images from the CCD camera and reads the overlapping images; And 상기 화상처리 판독부의 판독 결과후, 후속 동작을 위해 다른 유전자 칩이 입사 위치에 오도록, 상기 슬라이드를 위치 이동시키는 이송 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.And a transfer mechanism for moving the slide after the reading result of the image processing readout portion so that another gene chip is in the incidence position for subsequent operation. 제 1 항에 있어서, 상기 광원부는 빛을 슬라이드상으로 경사지게 입사시키는방향으로 배치된 램프인 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.The gene reader of claim 1, wherein the light source unit is a lamp arranged in a direction in which light is incident on the slide inclinedly. 제 2 항에 있어서, 상기 램프는 할로겐 램프, 제논 램프, 머큐리 램프 및 발광 다이오우드로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.3. The gene reader of claim 2, wherein the lamp is selected from the group consisting of halogen lamps, xenon lamps, mercury lamps, and light emitting diodes. 제 1 항에 있어서, 상기 광원부는 슬라이드 표면에 대해 직교 배치된 레이저 주사부인 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.The gene reader of claim 1, wherein the light source unit is a laser scanning unit disposed orthogonal to the slide surface. 인체 조직 샘플로서 형광물질이 도포된 적어도 하나 이상의 유전자 칩이 점착된 슬라이드상으로 빛을 주사하고, 상기 형광물질에서 발한 빛을 판독하여 질병을 진단하는데 사용되는 유전자 판독기로서,A gene reader used for diagnosing a disease by scanning light onto a slide to which at least one gene chip coated with a fluorescent material is attached as a human tissue sample, and reading the light emitted from the fluorescent material, 상기 슬라이드 표면에 대해 소정의 예각으로 경사지게 배치된 램프;A lamp disposed obliquely at a predetermined acute angle with respect to the slide surface; 상기 램프로부터 발한 빛의 양과 초점 거리를 조절하는 입사광 조절렌즈;An incident light adjusting lens controlling an amount of light emitted from the lamp and a focal length; 상기 입사광 조절렌즈를 통과한 빛중 형광물질을 발광시키는 파장대를 갖는 빛만 슬라이드상으로 통과시키는 입사광 여과기;An incident light filter passing only light having a wavelength band for emitting fluorescent material among the light passing through the incident light adjusting lens on a slide; 상기 형광물질의 발광 파장에 해당하는 빛만을 통과시키는 반사광 여과기;A reflected light filter passing only light corresponding to the emission wavelength of the fluorescent material; 상기 반사광 여과기를 통과한 빛을 모아서 집중시키는 반사광 조절렌즈;A reflection light adjusting lens for collecting and concentrating the light passing through the reflection light filter; 상기 반사광 조절렌즈를 통과한 빛에 대한 영상 복수개를 만들어내는 CCD 카메라;A CCD camera producing a plurality of images of the light passing through the reflected light adjusting lens; 상기 CCD 카메라로부터의 출력 영상 복수개를 전송받아 중첩시켜, 이 중첩 영상을 판독하는 화상처리 판독부; 및An image processing reading unit which receives and superimposes a plurality of output images from the CCD camera and reads the overlapping images; And 상기 화상처리 판독부의 판독 결과후, 후속 동작을 위해 다른 유전자 칩이 입사 위치에 오도록, 상기 슬라이드를 위치 이동시키는 이송 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.And a transfer mechanism for moving the slide after the reading result of the image processing readout portion so that another gene chip is in the incidence position for subsequent operation. 제 5 항에 있어서, 상기 램프는 빛을 한 방향으로 집광하는 집광부로 둘러싸인 할로겐 램프이고, 상기 반사광 여과기와 조절렌즈 및 CCD 카메라가 슬라이드의 연직 상부에 순차적으로 배치된 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.6. The gene reader of claim 5, wherein the lamp is a halogen lamp surrounded by a light collecting part for condensing light in one direction, and the reflected light filter, the adjusting lens, and the CCD camera are sequentially disposed on the vertical portion of the slide. 제 5 항에 있어서, 상기 램프는 빛을 한 방향으로 집광부로 둘러싸인 제논 또는 머큐리 램프이고, 상기 반사광 여과기와 조절렌즈 및 CCD 카메라가 슬라이드의 연직 상부에 배치된 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.6. The gene reader of claim 5, wherein the lamp is a xenon or mercury lamp surrounded by a light collecting part in one direction, and wherein the reflected light filter, the adjusting lens, and the CCD camera are disposed vertically on the slide. 제 7 항에 있어서, 상기 제논 또는 머큐리 램프로 전기를 공급하는 전원은 정전압 유지형인 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.8. The gene reader of claim 7, wherein a power supply for supplying electricity to the xenon or mercury lamp is a constant voltage maintaining type. 제 5 항에 있어서, 상기 램프는 발광 다이오우드이고, 상기 반사광 여과기와 조절렌즈 및 CCD 카메라가 슬라이드의 연직 상부에 배치된 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.6. The gene reader of claim 5, wherein the lamp is a light emitting diode, and wherein the reflected light filter, the adjusting lens and the CCD camera are disposed vertically on the slide. 인체 조직 샘플로서 형광물질이 도포된 적어도 하나 이상의 유전자 칩이 점착된 슬라이드상으로 빛을 주사하고, 상기 형광물질에서 발한 빛을 판독하여 질병을 진단하는데 사용되는 유전자 판독기로서,A gene reader used for diagnosing a disease by scanning light onto a slide to which at least one gene chip coated with a fluorescent material is attached as a human tissue sample, and reading the light emitted from the fluorescent material, 상기 슬라이드 표면에 대해 직교 배치된 레이저 빔 주사부;A laser beam scanning portion orthogonally disposed with respect to the slide surface; 상기 레이저 빔 주사부에서 주사된 점형 레이저 빔을 선형으로 변경시키는 광변형부;An optical deformation unit configured to linearly change the point laser beam scanned by the laser beam scanning unit; 상기 선형 레이저 빔을 반사하여 슬라이드상으로 경사지게 입사시키는 다각형 광반사기;A polygonal light reflector that reflects the linear laser beam and is incident obliquely onto a slide; 상기 다각형 광반사기를 회전시켜서, 상기 슬라이드상에 입사되는 선형 레이저 빔이 면 형태가 되도록 하는 회전 구동부;A rotation driver for rotating the polygon light reflector so that the linear laser beam incident on the slide becomes a plane; 상기 형광물질의 발광 파장에 해당하는 빛만을 통과시키는 반사광 여과기;A reflected light filter passing only light corresponding to the emission wavelength of the fluorescent material; 상기 광여과기를 통과한 빛을 모아서 집중시키는 반사광 조절렌즈;A reflection light adjusting lens for collecting and concentrating the light passing through the optical filter; 상기 반사광 조절렌즈를 통과한 빛에 대한 영상 복수개를 만들어내는 CCD 카메라;A CCD camera producing a plurality of images of the light passing through the reflected light adjusting lens; 상기 CCD 카메라로부터의 출력 영상 복수개를 전송받아 중첩시켜, 이 중첩 영상을 판독하는 화상처리 판독부; 및An image processing reading unit which receives and superimposes a plurality of output images from the CCD camera and reads the overlapping images; And 상기 화상처리 판독부의 판독 결과후, 후속 동작을 위해 다른 유전자 칩이 입사 위치에 오도록, 상기 슬라이드를 위치 이동시키는 이송 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.And a transfer mechanism for moving the slide after the reading result of the image processing readout portion so that another gene chip is in the incidence position for subsequent operation. 제 10 항에 있어서, 상기 광변형부는The method of claim 10, wherein the light deformation portion 점형 레이저 빔의 초점을 조절하는 콜레메이팅 렌즈; 및A collimating lens for adjusting the focus of the point laser beam; And 상기 점형 레이저 빔을 선형으로 변경시키는 실린더형 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.And a cylindrical lens for linearly changing the point laser beam. 제 10 항에 있어서, 상기 다각형 광반사기는 6각형인 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.11. The gene reader of claim 10, wherein the polygonal light reflector is hexagonal. 인체 조직 샘플로서 형광물질이 도포된 적어도 하나 이상의 유전자 칩이 점착된 슬라이드상으로 빛을 주사하고, 상기 형광물질에서 발한 빛을 판독하여 질병을 진단하는데 사용되는 유전자 판독기로서,A gene reader used for diagnosing a disease by scanning light onto a slide to which at least one gene chip coated with a fluorescent material is attached as a human tissue sample, and reading the light emitted from the fluorescent material, 상기 슬라이드의 표면에 대해 직교 배치된 레이저 빔 주사부;A laser beam scanning unit disposed orthogonal to the surface of the slide; 상기 레이저 빔 주사부에서 주사된 점형 레이저 빔의 경로를 변경하고 초점을 조절하는 광조절렌즈부;A light adjusting lens unit for changing a path and adjusting a focus of the point laser beam scanned by the laser beam scanning unit; 상기 광조절렌즈부를 통과한 점형 레이저 빔을 슬라이드로 경사지게 입사되도록 함과 아울러 슬라이드로 입사된 점형 레이저 빔이 슬라이드 내부에서 완전 내부 반사가 되는 각도로 배치된 광반사기;An optical reflector disposed at an angle such that the point laser beam passing through the light adjusting lens unit is inclined to the slide and the point laser beam incident on the slide is completely internally reflected inside the slide; 상기 형광물질의 발광 파장에 해당하는 빛만을 통과시키는 반사광 여과기;A reflected light filter passing only light corresponding to the emission wavelength of the fluorescent material; 상기 반사광 여과기를 통과한 빛을 모아서 집중시키는 반사광 조절렌즈;A reflection light adjusting lens for collecting and concentrating the light passing through the reflection light filter; 상기 반사광 조절렌즈를 통과한 빛에 대한 영상 복수개를 만들어내는 CCD 카메라;A CCD camera producing a plurality of images of the light passing through the reflected light adjusting lens; 상기 CCD 카메라로부터의 출력 영상 복수개를 전송받아 중첩시켜, 이 중첩 영상을 판독하는 화상처리 판독부; 및An image processing reading unit which receives and superimposes a plurality of output images from the CCD camera and reads the overlapping images; And 상기 화상처리 판독부의 판독 결과후, 후속 동작을 위해 다른 유전자 칩이 입사 위치에 오도록, 상기 슬라이드를 위치 이동시키는 이송 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.And a transfer mechanism for moving the slide after the reading result of the image processing readout portion so that another gene chip is in the incidence position for subsequent operation. 제 13 항에 있어서, 상기 광조절렌즈부는The method of claim 13, wherein the light adjusting lens unit 레이저 빔의 경로를 변경시키는 프리즘;A prism for changing the path of the laser beam; 상기 프리짐을 회전시키는 회전 구동부; 및A rotation driver for rotating the freezer; And 상기 레이저 빔의 초점을 조절하는 실린더형 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.And a cylindrical lens for adjusting the focus of the laser beam. 인체 조직 샘플로서 형광물질이 도포된 적어도 하나 이상의 유전자 칩이 점착된 슬라이드상으로 빛을 주사하고, 상기 형광물질에서 발한 빛을 판독하여 질병을 진단하는데 사용되는 유전자 판독기로서,A gene reader used for diagnosing a disease by scanning light onto a slide to which at least one gene chip coated with a fluorescent material is attached as a human tissue sample, and reading the light emitted from the fluorescent material, 상기 슬라이드 표면에 대해 소정의 예각으로 경사지게 배치된 할로겐 램프;A halogen lamp disposed inclined at a predetermined acute angle with respect to the slide surface; 상기 할로겐 램프를 둘러싸도록 배치되어, 상기 할로겐 램프로부터 발한 빛을 한 방향으로 집광하는 집광부;A condenser disposed to surround the halogen lamp and condensing light emitted from the halogen lamp in one direction; 상기 할로겐 램프의 전면에 배치되어, 상기 빛의 고열을 발산시키는 방열부;A heat dissipation unit disposed at a front surface of the halogen lamp and dissipating high heat of the light; 상기 방열부를 통과한 빛의 양과 초점 거리를 조절하는 입사광 조절렌즈;An incident light adjusting lens configured to adjust an amount of light passing through the heat radiating unit and a focal length; 상기 입사광 조절렌즈를 통과한 빛중 형광물질을 발광시키는 파장대를 갖는 빛만 슬라이드상으로 통과시키는 입사광 여과기;An incident light filter passing only light having a wavelength band for emitting fluorescent material among the light passing through the incident light adjusting lens on a slide; 상기 슬라이드의 연직 상부에 배치되어, 상기 형광물질의 발광 파장에 해당하는 빛만을 통과시키는 반사광 여과기;A reflected light filter disposed on a vertical portion of the slide and configured to pass only light corresponding to an emission wavelength of the fluorescent material; 상기 반사광 여과기를 통과한 빛을 모아서 집중시키는 반사광 조절렌즈;A reflection light adjusting lens for collecting and concentrating the light passing through the reflection light filter; 상기 반사광 조절렌즈를 통과한 빛에 대한 영상 복수개를 만들어내는 CCD 카메라;A CCD camera producing a plurality of images of the light passing through the reflected light adjusting lens; 상기 CCD 카메라로 촬영되는 영상에 외부 빛이 간섭되어 선명도가 저하되는 것을 방지하기 위해, 상기 슬라이드 상부 영역을 외부와 격리시키는 차폐 챔버;A shielding chamber that isolates the upper portion of the slide from the outside to prevent the external light from interfering with the image photographed by the CCD camera, thereby reducing the sharpness; 상기 CCD 카메라로부터의 출력 영상 복수개를 전송받아 중첩시켜, 이 중첩 영상을 판독하는 화상처리 판독부; 및An image processing reading unit which receives and superimposes a plurality of output images from the CCD camera and reads the overlapping images; And 상기 화상처리 판독부의 판독 결과후, 후속 동작을 위해 다른 유전자 칩이 입사 위치에 오도록, 상기 슬라이드를 위치 이동시키는 이송 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.And a transfer mechanism for moving the slide after the reading result of the image processing readout portion so that another gene chip is in the incidence position for subsequent operation.
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