KR20230105029A - 액적 형광 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액적 형광 측정 장치를 개시한다. 그의 장치는 기판과, 상기 기판 상의 클래드 층과, 상기 클래드 층 내에 배치되고, 제 1 방향으로 배열되는 광섬유들과, 상기 광섬유들 및 상기 클래드 층 상에 배치되고, 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향으로 연장하는 미세 채널을 갖는 유체 칩을 포함할 수 있다. 클래드 층은 미세 채널의 양측들에 제공되어 광섬유들을 수납하고, V자의 모양을 갖는 홈들을 구비할 수 있다.
Description
본 발명은 분석 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 액적 형광 측정 장치에 관한 것이다.
최근 사회 문화, 경제적 요인으로 인해 고위험성 감염병 질환 발명 확산과 유행 그리고 악성 종양의 발병과 다양한 종류의 암 발생으로 인하여 막대한 국가적, 사회적, 및 경제적 손실이 야기되고 있다. 고위험성 바이러스, 및 박테리아 등과 같은 병원체를 신속하고 정확하게 판독하는 기술 개발의 필요성이 증대되고 있다.
본 발명의 해결 과제는, 여기 광 및 형광의 전송 효율을 증가시킬 수 있는 액적 형광 측정 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 액적 형광 측정 장치를 개시한다. 그의 장치는, 기판; 상기 기판 상의 클래드 층; 상기 클래드 층 내에 배치되고, 제 1 방향으로 배열되는 광섬유들; 상기 광섬유들 및 상기 클래드 층 상에 배치되고, 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향으로 연장하는 미세 채널을 갖는 유체 칩을 포함한다. 여기서, 상기 클래드 층은 상기 미세 채널의 양측들에 제공되어 상기 광섬유들을 수납하고, V자의 모양을 갖는 홈들을 구비할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 클래드 층은 상기 V자 홈들은 상기 미세 채널 아래의 입력 경사면과 출력 경사면을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 입력 및 출력 경사면들과 상기 클래드 층 사이에 배치된 반사 층을 더 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 반사 층은: 상기 입력 경사면 상의 입력 반사 층: 및 상기 출력 경사면 상의 출력 반사 층을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 출력 반사 층은 이색 필터를 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 입력 경사면 상의 상기 미세 채널 내에 제공되는 형광 필터를 더 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 형광 필터는 상기 광섬유들 중의 하나와 상기 하우징 사이에 제공될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 출력 경사면 상의 상기 미세 채널 내에 제공되는 여기 광 필터를 더 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 여기 광 필터는 상기 광섬유들 중의 하나와 상기 하우징 사이에 제공될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 광섬유들은: 상기 입력 경사면에 인접하여 제공되는 입력 광섬유; 및 상기 출력 경사면에 인접하여 제공되는 출력 광섬유를 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 클래드 층은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 기판은 실리콘 기판을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액적 형광 측정 장치는 클래드 층의 홈들 내에 제공하여 광섬유들을 이용하여 여기 광 및 형광의 전송 효율을 증가시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 개념에 따른 액적 형광 측정 장치의 일 예를 보여주는 사시도, 분해 사시도, 및 단면도이다.
도 4는 도 1의 액적 형광 측정 장치의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 1의 액적 형광 측정 장치의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 명세서에서 PCR(Polymerase Chain Reaction), 액적(droplet), 및 캡슐은 바이오 분야에서 주로 사용되는 의미로 이해될 수 있을 것이다. 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 개념에 따른 액적 형광 측정 장치(100)의 일 예를 보여준다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 액적 형광 측정 장치(100)는 액적 칩 장치 또는 채널 형광 장치일 수 있다. 일 예에 따르면, 액적 형광 측정 장치(100)는 채널 형광 장치일 수 있다. 일 예로, 액적 형광 측정 장치(100)는 기판(10), 클래드 층(20), 광섬유(30), 및 유체 칩(40)을 포함할 수 있다.
기판(10)은 실리콘 기판을 포함할 수 있다. 기판(10)은 3-5족 반도체 기판 또는 인쇄회로기판을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
클래드 층(20)은 기판(10) 상에 제공될 수 있다. 클래드 층(20)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 이와 달리, 클래드 층(20)은 실리콘 질화물을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일 예에 따르면, 클래드 층(20)은 홈들(grooves, 22), 입력 경사면(24), 및 출력 경사면(26)을 가질 수 있다. 홈들(22)은 제 1 방향(X)으로 배열될 수 있다. 홈들(22)은 V자의 모양을 가질 수 있다. 입력 경사면(24)은 유체 칩(40)의 일측 아래에 제공될 수 있다. 여기 광(12)이 광섬유들(30)을 통해 제공되면, 입력 경사면(24)은 여기 광(12)을 유체 칩(40) 내의 액적(50)에 반사할 수 있다. 출력 경사면(26)은 유체 칩(40)의 타측 아래에 제공될 수 있다. 형광(14)이 유체 칩(40) 내에서 생성되면, 출력 경사면(26)은 형광(14)을 광섬유들(30)에 반사할 수 있다.
광섬유들(30)은 클래드 층(20) 내에 제공될 수 있다. 광섬유들(30)은 클래드 층(20)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. 광섬유들(30)은 제 1 방향(X)으로 배열될 수 있다. 광섬유들(30)은 여기 광(12) 및 형광(14)을 유체 칩(40)과 검출기(미도시)에 전달할 수 있다. 광섬유들(30)은 여기 광(12) 및 형광(14)의 전송 효율을 증가시킬 수 있다.
광섬유들(30)은 단일모드 광섬유 또는 다중모드 광섬유를 포함할 수 있다. 일 예로, 광섬유들(30)은 입력 광섬유(32) 및 출력 광섬유(34)를 포함할 수 있다.
입력 광섬유(32)는 클래드 층(20) 일측의 홈들(22) 내에 제공될 수 있다. 입력 광섬유(32)는 입력 경사면(24)에 인접하여 제공될 수 있다. 입력 광섬유(32)는 여기 광(12)을 입력 경사면(24) 및 유체 칩(40) 내에 제공할 수 있다.
출력 광섬유(34)는 클래드 층(20) 타측의 홈들(22) 내에 제공될 수 있다. 출력 광섬유(34)는 출력 경사면(26)에 인접하여 제공될 수 있다. 출력 광섬유(34)는 형광(14)을 검출기(미도시)에 반사할 수 있다.
반사 층(66)은 입력 광섬유(32) 및 출력 광섬유(34) 사이에 제공될 수 있다. 또한, 반사 층(66)은 클래드 층(20)과 유체 칩(40) 사이에 제공될 수 있다. 반사 층(66)은 입력 경사면(24) 및 출력 경사면(26) 상에 제공될 수 있다. 반사 층(66)은 여기 광(12) 및 형광(14)을 반사할 수 있다. 반사 층(66)은 알루미늄을 포함할 수 있다. 이와 달리, 반사 층(66)은 금, 은 또는 텅스텐을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 반사 층(66)은 입력 반사 층(65) 및 출력 반사 층(67)을 포함할 수 있다. 입력 반사 층(65)은 입력 경사면(24) 상에 제공될 수 있다. 입력 반사 층(65)은 여기 광(12)을 반사할 수 있다. 출력 반사 층(67)은 출력 경사면(26) 상에 제공될 수 있다. 출력 반사 층(67)은 형광(14)을 반사할 수 있다.
유체 칩(40)은 클래드 층(20), 입력 광섬유(32), 및 출력 광섬유(34) 상에 제공될 수 있다. 유체 칩(40)은 미세 채널(micro fluid channel, 42)을 가질 수 있다. 미세 채널(42)은 제 2 방향(Y)으로 배열될 수 있다. 미세 채널(42)은 입력 경사면(24) 및 출력 경사면(26) 상에 제공될 수 있다. 미세 채널(42)은 입력 광섬유(32), 출력 광섬유(34) 및 클래드 층(20)의 상부 면들에 접할 수 있다. 미세 채널(42)은 액적(50) 및 오일(52)을 수용할 수 있다. 미세 채널(42) 내의 액적(50) 및 오일(52)은 제 2 방향(Y)으로 유동될 수 있다. 액적(50)은 오일(52) 내에 제공될 수 있다. 액적(50)은 PCR용 액적일 수 있다. 액적(50)은 DNA, RNA, 프라이머, 매개체, DNA 중합 효소, 완충 용액, 및 인산이 결합된 디옥시리보 뉴클레오타이드(deoxyribonucleotide)를 포함할 수 있으며 본 발명은 이에 한정되지 않는다. DNA는 액적(50) 중의 약 0.1vol% 내지 약 1vol%일 수 있다. RNA, 프라이머, 매개체, DNA 중합 효소, 및 인산이 결합된 디옥시리보 뉴클레오타이드는 액적(50) 중의 약 0.9vol% 내지 약 4vol%일 수 있다. 완충 용액은 DI 워터(De-Ionized water)를 포함할 수 있으며, 액적(50) 중의 약 95vol% 내지 약 99vol%일 수 있다. 액적(50)은 반발력 및/또는 표면 장력에 의해 오일(52) 내에서 구형의 모양을 가질 수 있다. 도시되지는 않았지만, 액적 형성 장치는 미세 채널(42) 내에 액적(50) 및 오일(52)을 제공할 수 있다.
한편, 입력 광섬유(32)와 출력 광섬유(34)는 서로 분리될 수 있다. 입력 경사면(24) 및 입력 반사 층(65)은 여기 광(12)을 미세 채널(42)에 반사하여 출력 광섬유(34) 내에 상기 여기 광(12)의 유입을 최소화 또는 방지할 수 있다. 여기 광(12)의 노이즈는 감소할 수 있다. 여기 광(12)이 액적(50)에 제공되면, 상기 액적(50)은 여기 광(12)을 흡수하여 형광(14)을 생성할 수 있다. 형광(14)은 미세 채널(42) 내에서 출력 광섬유(34) 및 입력 광섬유(32)에 제공될 수 있다. 출력 광섬유(34) 내의 형광(14)은 출력 경사면(26) 및 출력 반사 층(67)에 반사되어 광 검출기에 제공될 수 있다.
따라서, 액적 형광 측정 장치(100)는 미세 채널(42) 아래의 입력 경사면(24), 출력 경사면(26), 입력 반사 층(65), 및 출력 반사 층(67)을 이용하여 여기 광(12)과 형광(14)을 서로 반대 방향으로 진행시켜 형광 검출 효율을 증가시킬 수 있다.
도 4는 도 1의 액적 형광 측정 장치(100)의 다른 예를 보여준다.
도 4를 참조하면, 액적 형광 측정 장치(100)는 형광 필터(72) 및 여기 광 필터(74)를 더 포함할 수 있다.
형광 필터(72)는 입력 광섬유(32) 상에 제공될 수 있다. 형광 필터(72)는 입력 광섬유(32) 및 미세 채널(42) 사이에 제공될 수 있다. 형광 필터(72)는 적색의 필름 또는 아크릴을 포함할 수 있다. 형광 필터(72)는 적색의 여기 광(12)을 입력 광섬유(32)에 투과하고, 녹색의 형광(14)을 제거할 수 있다. 형광 필터(72)는 입력 광섬유(32)에 제공되는 형광(14)을 제거하여 여기 광원(미도시)을 보호할 수 있다.
여기 광 필터(74)는 출력 광섬유(34) 상에 제공될 수 있다. 여기 광 필터(74)는 출력 광섬유(34)와 미세 채널(42) 내의 액적(50) 사이에 제공될 수 있다. 여기 광 필터(74)는 녹색의 필름 또는 아크릴을 포함할 수 있다. 여기 광 필터(74)는 녹색의 형광(14)을 출력 광섬유(34)에 투과하고, 적색의 여기 광(12)을 제거할 수 있다. 또한, 여기 광 필터(74)는 형광색의 필름 또는 아크릴을 포함할 수 있으며 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
기판(10), 클래드 층(20), 광섬유들(30), 및 유체 칩(40)은 도 5와 동일하게 구성될 수 있다.
위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.
Claims (12)
- 기판;
상기 기판 상의 클래드 층;
상기 클래드 층 내에 배치되고, 제 1 방향으로 배열되는 광섬유들;
상기 광섬유들 및 상기 클래드 층 상에 배치되고, 상기 제 1 방향에 교차하는 제 2 방향으로 연장하는 미세 채널을 갖는 유체 칩을 포함하되,
상기 클래드 층은 상기 미세 채널의 양측들에 제공되어 상기 광섬유들을 수납하고, V자의 모양을 갖는 홈들을 구비하는 액적 형광 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 클래드 층은 상기 홈들은 상기 미세 채널 아래의 입력 경사면과 출력 경사면을 포함하는 액적 형광 측정 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 입력 및 출력 경사면들과 상기 클래드 층 사이에 배치된 반사 층을 더 포함하는 액적 형광 측정 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 반사 층은:
상기 입력 경사면 상의 입력 반사 층: 및
상기 출력 경사면 상의 출력 반사 층을 포함하는 액적 형광 측정 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 출력 반사 층은 이색 필터를 포함하는 액적 형광 측정 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 입력 경사면 상의 상기 미세 채널 내에 제공되는 형광 필터를 더 포함하는 검출 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 형광 필터는 상기 광섬유들 중의 하나와 상기 하우징 사이에 제공되는 액적 형광 측정 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 출력 경사면 상의 상기 미세 채널 내에 제공되는 여기 광 필터를 더 포함하는 액적 형광 측정 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 여기 광 필터는 상기 광섬유들 중의 하나와 상기 하우징 사이에 제공되는 액적 형광 측정 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 광섬유들은:
상기 입력 경사면에 인접하여 제공되는 입력 광섬유; 및
상기 출력 경사면에 인접하여 제공되는 출력 광섬유를 포함하는 액적 형광 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 클래드 층은 실리콘 산화물을 포함하는 액적 형광 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 실리콘 기판을 포함하는 액적 형광 측정 장치.
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|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102727107B1 (ko) * | 2024-04-01 | 2024-11-05 | 국립한국교통대학교산학협력단 | 액적 병합 현상에 대한 변인 통제 및 관찰 장치 |
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