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KR102522512B1 - filter-wheel free multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system using a time-division light source device and a space-division imaging sensor - Google Patents

filter-wheel free multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system using a time-division light source device and a space-division imaging sensor Download PDF

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KR102522512B1
KR102522512B1 KR1020210144720A KR20210144720A KR102522512B1 KR 102522512 B1 KR102522512 B1 KR 102522512B1 KR 1020210144720 A KR1020210144720 A KR 1020210144720A KR 20210144720 A KR20210144720 A KR 20210144720A KR 102522512 B1 KR102522512 B1 KR 102522512B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wavelength
fluorescence
unit
light source
detection system
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Active
Application number
KR1020210144720A
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Korean (ko)
Inventor
김종진
김철
이원주
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

시분할 광원장치와 공간분할 이미징 센서를 이용한 filter-wheel free 다파장 형광 동시 검출 시스템은 다파장 광원부, 집속 광학부, 공간 분할부, 및 이미징 광학부를 포함한다. 다파장 광원부는 서로 다른 파장의 광을 출력하고, 집속 광학부는 서로 다른 파장의 광을 집속하여 동일한 형광 영역으로 전달하고, 공간 분할부는 형광 영역으로부터 전달된 형광을 파장 영역에 따라 공간적으로 분할하며, 이미징 광학부는 공간적으로 분할된 형광을 서로 분리하여 출력한다. 이와 같은 구성에 의하면, 서로 다른 파장의 광원을 동일 형광 영역에 조사하고, 검출된 형광을 공간적으로 분할하여 서로 다른 영역에서 영상화하기 때문에, 장치의 부피 및 비용을 저감하면서도, 다파장의 형광을 동시에 검출할 수 있게 된다.A filter-wheel-free multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system using a time-division light source device and a space-division imaging sensor includes a multi-wavelength light source unit, a focusing optic unit, a space division unit, and an imaging optic unit. The multi-wavelength light source unit outputs light of different wavelengths, the focusing optical unit focuses the light of different wavelengths and transmits them to the same fluorescence area, and the spatial dividing unit spatially divides the fluorescence transmitted from the fluorescence area according to the wavelength area, The imaging optical unit separates and outputs the spatially divided fluorescence from each other. According to this configuration, since light sources of different wavelengths are irradiated to the same fluorescence area, and the detected fluorescence is spatially divided and imaged in different areas, the volume and cost of the device are reduced, while fluorescence of multiple wavelengths is simultaneously emitted. be able to detect.

Description

시분할 광원장치와 공간분할 이미징 센서를 이용한 filter-wheel free 다파장 형광 동시 검출 시스템 {filter-wheel free multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system using a time-division light source device and a space-division imaging sensor}Filter-wheel free multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system using a time-division light source device and a space-division imaging sensor}

본 발명은 다파장 형광 동시 검출 관련 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생화학물질에서 발생하는 형광을 측정함에 있어서, 여러 종류의 형광을 원활하게 측정할 수 있음과 동시에 장치의 소형화 및 경제성 향상을 달성할 수 있도록 하는 다파장 형광 검출 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a technique related to the simultaneous detection of multi-wavelength fluorescence, and more particularly, in measuring fluorescence generated from biochemicals, various types of fluorescence can be smoothly measured, and at the same time, miniaturization of the device and improvement in economic feasibility can be achieved. It relates to a multi-wavelength fluorescence detection system that enables

생화학물질에서 발생하는 형광을 측정하기 위해서는, 먼저 형광물질에 에너지를 주기 위한 여기광을 제공한다. 다양한 형광물질에 따라 여기효율이 높은 여기광의 파장대가 각각 따로 존재하기 때문에, 어떤 특정 형광물질을 원활하게 측정하기 위해서는 해당 형광물질의 발생 형광의 양을 최대로 만들기 위해 해당 형광물질에 적합한 파장대의 여기광을 사용하게 된다. In order to measure fluorescence generated from biochemical substances, first, excitation light is provided to give energy to the fluorescent substances. Since there are separate wavelength bands of excitation light with high excitation efficiency for various fluorescent materials, in order to smoothly measure a specific fluorescent material, excitation of a wavelength range suitable for the fluorescent material is maximized to maximize the amount of fluorescence generated by the fluorescent material. light will be used.

이러한 원리에 따라 다중 형광 검출을 위해서는 여러 종류의 여기광이 사용되는데, 이러한 여기광들이 형광검출에 서로 영향을 주지 않아야 한다. 따라서 다채널 형광측정시스템은 다양한 종류의 형광물질에 각각 적합한 서로 다른 파장대의 여기광을 형광물질 별로 공급할 수 있도록 형성된다. According to this principle, several types of excitation light are used for multiple fluorescence detection, and these excitation lights should not affect each other in fluorescence detection. Therefore, the multi-channel fluorescence measurement system is formed to supply excitation light of different wavelength bands suitable for various types of fluorescent materials for each fluorescent material.

이와 같은 기능을 실현하기 위하여, 통상적으로는 모든 파장 대역의 광을 포함하는 백색광원을 기본광원으로 사용하되, 각 형광물질에 맞는 파장대의 광만 선택적으로 통과시키는 다수의 밴드패스필터를 필터휠에 설치하고, 필터휠을 회전시켜 측정하고자 하는 형광물질에 적합한 밴드패스필터를 선택하여 여기광을 만들어낸다. In order to realize such a function, a white light source containing light of all wavelength bands is usually used as a basic light source, but a plurality of band-pass filters that selectively pass only light of the wavelength range suitable for each fluorescent material are installed on the filter wheel. Then, by rotating the filter wheel, a band pass filter suitable for the fluorescent substance to be measured is selected to generate excitation light.

또한, 형광을 검출하는 수광부의 경우에도, 특정 파장만 통과시키는 다수의 밴드패스필터를 필터휠에 설치하고, 필터휠을 회전시켜 검출하고자 하는 형광물질에 적합한 밴드패스필터를 선택하여 형광량을 측정한다. 이러한 과정에서, 여기광에 의한 백그라운드 간섭을 최소화하기 위해 통상적으로 다이크로익 빔스플리터(dichroic beam splitter)를 사용한다.In addition, in the case of a light receiving unit that detects fluorescence, a plurality of band pass filters that pass only specific wavelengths are installed on the filter wheel, and the filter wheel is rotated to select a band pass filter suitable for the fluorescence substance to be detected to measure the amount of fluorescence. do. In this process, a dichroic beam splitter is typically used to minimize background interference caused by excitation light.

그런데, 종래의 형광 검출 장치는 특정 파장대의 형광을 검출하기 위해 밴드패스필터, 다이크로익 빔스플리터, 광원, 수광센서를 포함하여 이루어지는 측정채널이 필요한바, 다수 파장대의 형광 검출을 위해서는 다수의 측정채널이 필요하여 장치 부피 및 비용이 지나치게 증가하게 된다.However, a conventional fluorescence detection device requires a measurement channel including a band pass filter, a dichroic beam splitter, a light source, and a light receiving sensor in order to detect fluorescence in a specific wavelength range. Channels are required, which unduly increases device volume and cost.

뿐만 아니라, 서로 다른 파장대의 형광을 측정하기 위해서는, 특정 파장대에 최적화된 어느 하나의 측정채널로 측정을 수행한 뒤 이동하여 다른 특정 파장대에 최적화된 다른 측정채널로 바꾸어 다시 측정을 해야 하는데, 이 과정에서 시간적 지연에 따른 반응 정도 차이로 인한 측정 오차가 발생될 위험성 또한 커진다.In addition, in order to measure the fluorescence of different wavelength bands, it is necessary to perform measurement with one measurement channel optimized for a specific wavelength band, move it to another measurement channel optimized for another specific wavelength band, and measure again. This process In addition, the risk of measurement error due to the difference in the degree of response according to the time delay also increases.

KRKR 101953864 101953864 B1B1

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 장치의 부피 및 비용을 저감하면서도, 다파장의 형광을 동시에 검출할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a system capable of simultaneously detecting fluorescence of multiple wavelengths while reducing the volume and cost of the device.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 다파장 형광 동시 검출 시스템은 다파장 광원부, 집속 광학부, 공간 분할부, 및 이미징 광학부를 포함한다. 다파장 광원부는 서로 다른 파장의 광을 출력하고, 집속 광학부는 서로 다른 파장의 광을 집속하여 동일한 형광 영역으로 전달하고, 공간 분할부는 형광 영역으로부터 전달된 형광을 파장 영역에 따라 공간적으로 분할하며, 이미징 광학부는 공간적으로 분할된 형광을 서로 분리하여 출력한다.To achieve the above object, a multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system according to the present invention includes a multi-wavelength light source unit, a focusing optical unit, a spatial division unit, and an imaging optical unit. The multi-wavelength light source unit outputs light of different wavelengths, the focusing optical unit focuses the light of different wavelengths and transmits them to the same fluorescence area, and the spatial dividing unit spatially divides the fluorescence transmitted from the fluorescence area according to the wavelength area, The imaging optical unit separates and outputs the spatially divided fluorescence from each other.

이와 같은 구성에 의하면, 서로 다른 파장의 광원을 동일 형광 영역에 조사하고, 검출된 형광을 공간적으로 분할하여 서로 다른 영역에서 영상화하기 때문에, 장치의 부피 및 비용을 저감하면서도, 다파장의 형광을 동시에 검출할 수 있게 된다.According to this configuration, since light sources of different wavelengths are irradiated to the same fluorescence area, and the detected fluorescence is spatially divided and imaged in different areas, the volume and cost of the device are reduced, while fluorescence of multiple wavelengths is simultaneously emitted. be able to detect.

이때, 이미징 광학부로부터 전달된 광을 파장 영역에 따라 서로 다른 영역에서 검출하는 이미지 센서부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 이미지 센서부에서 검출되는 물리적 영역에 따라 파장 영역을 구별할 수 있게 된다.In this case, the image sensor unit may further include an image sensor unit configured to detect the light transmitted from the imaging optical unit in different regions according to wavelength regions. According to this configuration, it is possible to distinguish a wavelength region according to a physical region detected by the image sensor unit.

또한, 이미지 센서부에서 검출된 데이터를 미리 설정된 영역에 따라 각각 처리하는 영상 처리부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 파장 영역별로 분리하여 구분되는 영상 처리를 수행할 수 있게 된다.In addition, an image processing unit may further include processing data detected by the image sensor unit according to preset regions. According to this configuration, it is possible to perform image processing that is separated and distinguished for each wavelength region.

또한, 다파장 광원부에서의 광의 주파수와 시분할 제어를 수행하는 광원 제어부를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 출력 가능한 복수의 광에 대해 주파수와 시분할을 제어함으로써, 다양한 형광 영상을 확보할 수 있게 된다.In addition, it may include a light source control unit that performs frequency and time division control of light from the multi-wavelength light source unit. According to this configuration, it is possible to secure various fluorescent images by controlling the frequency and time division of a plurality of outputable lights.

또한, 영상 처리부에 의해 처리된 영상을 미리 설정된 영역에 따라 각각 분석하는 영상 분석부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 서로 다른 파장에 대해 획득된 영상을 각각 이용하여 영상을 분석할 수 있게 된다.In addition, the image analysis unit may further include an image analysis unit that analyzes the images processed by the image processing unit according to preset regions. According to this configuration, it is possible to analyze images using images obtained for different wavelengths.

또한, 미리 설정된 영역에 따라 각각 처리된 영상을 조합 또는 합성하여 출력하는 영상 출력부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 필요에 따라 영상 출력의 형태를 변화하여 더욱 효과적인 영상을 확보할 수 있게 된다.In addition, it may further include an image output unit for outputting a combination or synthesis of each processed image according to a preset region. According to this configuration, it is possible to secure a more effective video by changing the shape of the video output as needed.

또한, 다파장 광원부는 복수의 백색 광원 및 백색 광원에 각각 대응하는 서로 다른 파장영역의 필터를 포함할 수 있으며, 서로 다른 파장 영역의 복수의 광원을 포함할 수도 있다.In addition, the multi-wavelength light source unit may include a plurality of white light sources and filters of different wavelength regions respectively corresponding to the white light sources, and may include a plurality of light sources of different wavelength regions.

본 발명에 의하면, 서로 다른 파장의 광원을 동일 형광 영역에 조사하고, 검출된 형광을 공간적으로 분할하여 서로 다른 영역에서 영상화하기 때문에, 장치의 부피 및 비용을 저감하면서도, 다파장의 형광을 동시에 검출할 수 있게 된다.According to the present invention, since light sources of different wavelengths are irradiated to the same fluorescence area, and the detected fluorescence is spatially divided and imaged in different areas, the volume and cost of the device are reduced, while fluorescence of multiple wavelengths is simultaneously detected. You can do it.

또한, 이미지 센서부에서 검출되는 물리적 영역에 따라 파장 영역을 구별할 수 있게 된다.In addition, a wavelength region can be distinguished according to a physical region detected by the image sensor unit.

또한, 파장 영역별로 분리하여 구분되는 영상 처리를 수행할 수 있게 된다.In addition, it is possible to perform image processing that is divided by wavelength region.

또한, 출력 가능한 복수의 광에 대해 주파수와 시분할을 제어함으로써, 다양한 형광 영상을 확보할 수 있게 된다.In addition, by controlling the frequency and time division of a plurality of outputable lights, it is possible to secure various fluorescence images.

또한, 서로 다른 파장에 대해 획득된 영상을 각각 이용하여 영상을 분석할 수 있게 된다.In addition, it is possible to analyze images using images obtained for different wavelengths.

또한, 필요에 따라 영상 출력의 형태를 변화하여 더욱 효과적인 영상을 확보할 수 있게 된다.In addition, it is possible to secure a more effective image by changing the shape of the image output as needed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 광원장치와 공간분할 이미징 센서를 이용한 filter-wheel free 다파장 형광 동시 검출 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1의 다파장 형광 동시 검출 시스템의 사용 상태를 도시한 도면.
도 3 및 도 4는 다파장 광원부(110)의 도 2의 실제 구현 예를 도시한 도면.
도 5는 공간 분할부의 공간분할 멀티플렉싱 모듈을 도시한 도면.
도 6은 도 5의 공간분할 멀티플렉싱 모듈의 각 면을 분리하여 도시한 도면.
도 7은 도 1의 시분할 광원장치와 공간분할 이미징 센서를 이용한 filter-wheel free 다파장 형광 동시 검출 시스템에서 수행되는 검출 과정을 설명하기 위한 도면.
1 is a schematic block diagram of a filter-wheel-free multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system using a time-division light source device and a space-division imaging sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a state of use of the simultaneous multi-wavelength fluorescence detection system of FIG. 1;
3 and 4 are diagrams illustrating an actual implementation example of the multi-wavelength light source unit 110 shown in FIG. 2 .
5 is a diagram illustrating a spatial division multiplexing module of a spatial division unit;
FIG. 6 is a diagram separately illustrating each side of the spatial division multiplexing module of FIG. 5;
FIG. 7 is a view for explaining a detection process performed in the filter-wheel-free multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system using the time-division light source device and the space-division imaging sensor of FIG. 1;

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 광원장치와 공간분할 이미징 센서를 이용한 filter-wheel free 다파장 형광 동시 검출 시스템의 개략적인 블록도이고, 도 2는 도 1의 다파장 형광 동시 검출 시스템의 사용 상태를 도시한 도면이다.1 is a schematic block diagram of a filter-wheel free multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system using a time-division light source device and a space-division imaging sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system of FIG. 1 It is a drawing showing the state of use of

도 1에서, 다파장 형광 동시 검출 시스템은 다파장 광원부(110), 집속 광학부(120), 공간 분할부(130), 이미징 광학부(140), 이미지 센서부(150), 영상 처리부(160), 광원 제어부(170), 영상 분석부(180), 및 영상 출력부(190)를 포함한다. 1, the multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system includes a multi-wavelength light source unit 110, a focusing optical unit 120, a spatial division unit 130, an imaging optical unit 140, an image sensor unit 150, and an image processing unit 160. ), a light source controller 170, an image analysis unit 180, and an image output unit 190.

다파장 광원부(110)는 서로 다른 파장의 광을 출력한다. 이때, 다파장 광원부(110)는 복수의 백색 광원 및 백색 광원에 각각 대응하는 서로 다른 파장영역의 필터를 포함할 수 있으며, 서로 다른 파장 영역의 복수의 광원을 포함할 수도 있다. The multi-wavelength light source unit 110 outputs light of different wavelengths. In this case, the multi-wavelength light source unit 110 may include a plurality of white light sources and filters of different wavelength regions respectively corresponding to the white light sources, or may include a plurality of light sources of different wavelength regions.

도 3 및 도 4는 도 2의 다파장 광원부 실제 구현 예를 도시한 도면이다. 도 3에는 다파장 광원이 백색광 LED와 다파장 필터를 이용하여 구현된 예가, 도 4에는 다파장 LED를 이용하여 구현된 예가 각각 도시되어 있다. 도 3과 도 4에서 다파장 광원부(110)는 렌즈를 더 포함하고 있는 것을 확인할 수 있다.3 and 4 are diagrams illustrating examples of actual implementation of the multi-wavelength light source unit of FIG. 2 . 3 shows an example in which a multi-wavelength light source is implemented using a white light LED and a multi-wavelength filter, and FIG. 4 shows an example in which a multi-wavelength light source is implemented using a multi-wavelength LED. 3 and 4, it can be confirmed that the multi-wavelength light source unit 110 further includes a lens.

집속 광학부(120)는 서로 다른 파장의 광을 집속하여 동일한 형광 영역으로 전달하고, 공간 분할부(130)는 형광 영역으로부터 전달된 형광을 파장 영역에 따라 공간적으로 분할한다.The focusing optical unit 120 focuses light of different wavelengths and transfers them to the same fluorescence region, and the space division unit 130 spatially divides the fluorescence transmitted from the fluorescence region according to the wavelength region.

도 5는 공간 분할부의 공간분할 멀티플렉싱 모듈을 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 공간분할 멀티플렉싱 모듈의 각 면을 분리하여 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 공간 분할부(130)는 모듈 형태로 제작되어 어레이 형태로 결합될 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 광원쪽면의 하나의 개구부로 입사된 광이 이미지면에서는 파장별로 분할되어 서로 다른 개구부를 통해 각각 출력되는 것을 확인할 수 있다.FIG. 5 is a diagram showing a space division multiplexing module of a space division unit, and FIG. 6 is a view showing each side of the space division multiplexing module of FIG. 5 in isolation. As shown in FIG. 5 , the space dividing unit 130 may be manufactured in a modular form and combined in an array form. In addition, as shown in FIG. 6, it can be seen that the light incident through one opening on the side of the light source is divided by wavelength on the image side and output through different openings.

이미징 광학부(140)는 공간적으로 분할된 형광을 서로 분리하여 출력한다. 이와 같은 구성에 의하면, 서로 다른 파장의 광원을 동일 형광 영역에 조사하고, 검출된 형광을 공간적으로 분할하여 서로 다른 영역에서 영상화하기 때문에, 장치의 부피 및 비용을 저감하면서도, 다파장의 형광을 동시에 검출할 수 있게 된다.The imaging optical unit 140 separates and outputs the spatially divided fluorescence from each other. According to this configuration, since light sources of different wavelengths are irradiated to the same fluorescence area, and the detected fluorescence is spatially divided and imaged in different areas, the volume and cost of the device are reduced, while fluorescence of multiple wavelengths is simultaneously emitted. be able to detect.

이미지 센서부(150)는 이미징 광학부(140)로부터 전달된 광을 파장 영역에 따라 서로 다른 영역에서 검출한다. 이와 같은 구성에 의하면, 이미지 센서부에서 검출되는 물리적 영역에 따라 파장 영역을 구별할 수 있게 된다.The image sensor unit 150 detects light transmitted from the imaging optical unit 140 in different regions according to wavelength regions. According to this configuration, it is possible to distinguish a wavelength region according to a physical region detected by the image sensor unit.

영상 처리부(160)는 이미지 센서부(150)에서 검출된 데이터를 미리 설정된 영역에 따라 각각 처리한다. 이와 같은 구성에 의하면, 파장 영역별로 분리하여 구분되는 영상 처리를 수행할 수 있게 된다.The image processing unit 160 processes data detected by the image sensor unit 150 according to preset areas. According to this configuration, it is possible to perform image processing that is separated and distinguished for each wavelength region.

광원 제어부(170)는 다파장 광원부(110)에서의 광의 주파수와 시분할 제어를 수행한다. 이와 같은 구성에 의하면, 출력 가능한 복수의 광에 대해 주파수와 시분할을 제어함으로써, 다양한 형광 영상을 확보할 수 있게 된다.The light source controller 170 performs frequency and time division control of light from the multi-wavelength light source unit 110 . According to this configuration, it is possible to secure various fluorescent images by controlling the frequency and time division of a plurality of outputable lights.

영상 분석부(180)는 영상 처리부(160)에 의해 처리된 영상을 미리 설정된 영역에 따라 각각 분석한다. 이와 같은 구성에 의하면, 서로 다른 파장에 대해 획득된 영상을 각각 이용하여 영상을 분석할 수 있게 된다.The image analyzer 180 analyzes the images processed by the image processor 160 according to preset regions. According to this configuration, it is possible to analyze images using images obtained for different wavelengths.

영상 출력부(190)는 미리 설정된 영역에 따라 각각 처리된 영상을 조합 또는 합성하여 출력한다. 이와 같은 구성에 의하면, 필요에 따라 영상 출력의 형태를 변화하여 더욱 효과적인 영상을 확보할 수 있게 된다.The image output unit 190 combines or synthesizes processed images according to preset regions and outputs the combined images. According to this configuration, it is possible to secure a more effective video by changing the shape of the video output as needed.

도 7은 도 1의 시분할 광원장치와 공간분할 이미징 센서를 이용한 filter-wheel free 다파장 형광 동시 검출 시스템에서 수행되는 검출 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a diagram for explaining a detection process performed in the filter-wheel free multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system using the time-division light source device and space-division imaging sensor of FIG. 1 .

도 8에서, 먼저 어레이 형태로 구성된 다파장 광원과 형광여기 영역으로 빛을 전달하는 집속 광학계를 구하고, 파장별 시분할을 통해 동일한 영역에 다파장 여기광을 조사한다. In FIG. 8, first, a multi-wavelength light source configured in the form of an array and a focusing optical system for transmitting light to a fluorescence excitation area are obtained, and multi-wavelength excitation light is radiated to the same area through time division by wavelength.

이어서, 샘플단에서 조사된 파장에 따라 여기된 형광신호는 2차원 구조의 복수의 필터를 경유하여 파장별로 서로 다른 광경로를 어레이 형태로 만들게 되고, 어레이 형태의 다파장 형광신호는 카메라에 공간분할되어 관측된다.Subsequently, the fluorescence signal excited according to the wavelength irradiated from the sample stage passes through a plurality of filters having a two-dimensional structure to make different light paths for each wavelength in the form of an array, and the multi-wavelength fluorescence signal in the array form is space-divided into a camera. is observed

이를 활용하여 필터휠이 없고, 복수의 카메라가 필요없는 다파장 형광 동시 검출 시스템을 구현할 수 있으며, 본 발명의 활용을 통해 감염병 등 유전성 질환을 진단할 수 있는 필터휠이 없는 멀티플렉싱 소형 분자진단 장비 구현이 가능해 진다.By utilizing this, it is possible to implement a multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system without a filter wheel and without a plurality of cameras, and implement a multiplexing small molecule diagnostic device without a filter wheel that can diagnose genetic diseases such as infectious diseases through the use of the present invention. this becomes possible

이를 위해, 본 발명은 다파장 광원 어레이로부터 조사되는 여기광을 동일 형광영역으로 빛을 전달하는 광학장치, 다파장 광원의 주파수와 조사를 빠르게 제어할 수 있는 시분할 소프트웨어 및 하드웨어, 다파장 광원과 이에 대응하여 방출되는 복수 형광신호의 빛 간섭을 최소화하는 복수의 멀티밴드 투과필터, 파장에 대응하여 여기되는 복수의 형광신호를 파장별로 분리하여 어레이 형태로 카메라에 결상하는 3차원 형태의 광경로 결상광학계, 카메라에 공간분할되어 결상되는 파장별 형광신호를 분석하는 소프트웨어, 및 다파장 광원 및 영상시스템을 제어할 수 있는 마이크로콘트롤러유닛을 포함할 수 있다. To this end, the present invention provides an optical device for transmitting excitation light irradiated from a multi-wavelength light source array to the same fluorescence region, time-division software and hardware capable of rapidly controlling the frequency and irradiation of a multi-wavelength light source, a multi-wavelength light source, and a multi-wavelength light source. A plurality of multi-band transmission filters that minimize light interference of a plurality of fluorescent signals emitted in response, and a three-dimensional optical path imaging optical system that separates a plurality of fluorescent signals excited in response to wavelengths by wavelength and forms an image on a camera in the form of an array. , software for analyzing the fluorescence signal for each wavelength that is spatially divided into a camera and imaged, and a microcontroller unit capable of controlling a multi-wavelength light source and an imaging system.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야할 것이다.Although the present invention has been described by some preferred embodiments, the scope of the present invention should not be limited thereto, but should also extend to modifications or improvements of the above embodiments supported by the claims.

110: 다파장 광원부
120: 집속 광학부
130: 공간 분할부
140: 이미징 광학부
150: 이미지 센서부
160: 영상 처리부
170: 광원 제어부
180: 영상 분석부
190: 영상 출력부
110: multi-wavelength light source
120: focusing optics
130: space dividing unit
140: imaging optics
150: image sensor unit
160: image processing unit
170: light source control unit
180: image analysis unit
190: video output unit

Claims (8)

서로 다른 파장의 광을 출력하는 다파장 광원부;
상기 서로 다른 파장의 광을 집속하여 동일한 형광 영역으로 전달하는 집속 광학부;
상기 형광 영역으로부터 전달된 형광 영상을 파장 영역에 따라 공간적으로 분할하는 공간 분할부; 및
상기 공간적으로 분할된 형광 영상을 서로 분리하여 출력하는 이미징 광학부를 포함하는 다파장 형광 동시 검출 시스템으로서,
상기 이미징 광학부로부터 전달된 영상을 파장 영역에 따라 단일 이미지 센서의 서로 다른 위치 영역에서 각각 검출하는 이미지 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 형광 동시 검출 시스템.
a multi-wavelength light source unit outputting light of different wavelengths;
a focusing optical unit for concentrating the different wavelengths of light and passing them to the same fluorescent region;
a spatial divider for spatially dividing the fluorescence image transferred from the fluorescence region according to a wavelength region; and
A multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system including an imaging optical unit that separates and outputs the spatially divided fluorescence images from each other,
The multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system further comprising an image sensor unit for detecting the images transferred from the imaging optical unit in different position areas of a single image sensor according to a wavelength range.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 이미지 센서부에서 검출된 데이터를 미리 설정된 영역에 따라 각각 처리하는 영상 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 형광 동시 검출 시스템.
The method of claim 1,
The multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system further comprising an image processing unit for processing the data detected by the image sensor unit according to a preset area.
청구항 3에 있어서,
상기 다파장 광원부에서의 광의 주파수와 시분할 제어를 수행하는 광원 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 형광 동시 검출 시스템.
The method of claim 3,
The multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system further comprising a light source controller for performing time division control with the frequency of light from the multi-wavelength light source unit.
청구항 4에 있어서,
상기 영상 처리부에 의해 처리된 영상을 상기 미리 설정된 영역에 따라 각각 분석하는 영상 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 형광 동시 검출 시스템.
The method of claim 4,
The multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system further comprising an image analyzer for analyzing the image processed by the image processor according to the preset region.
청구항 5에 있어서,
상기 미리 설정된 영역에 따라 각각 처리된 영상을 조합 또는 합성하여 출력하는 영상 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 형광 동시 검출 시스템.
The method of claim 5,
The multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system, characterized in that it further comprises an image output unit for outputting a combined or synthesized image processed according to the preset region.
청구항 6에 있어서,
상기 다파장 광원부는 복수의 백색 광원 및 상기 백색 광원에 각각 대응하는 서로 다른 파장영역의 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 형광 동시 검출 시스템.
The method of claim 6,
The multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system, characterized in that the multi-wavelength light source unit comprises a plurality of white light sources and filters of different wavelength regions respectively corresponding to the white light sources.
청구항 6에 있어서,
상기 다파장 광원부는 서로 다른 파장 영역의 복수의 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 다파장 형광 동시 검출 시스템.
The method of claim 6,
The multi-wavelength fluorescence simultaneous detection system, characterized in that the multi-wavelength light source unit includes a plurality of light sources in different wavelength regions.
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