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    • 3. 发明公开
    • 신속하고 정확한 물질 분석용 광학 신호 빅데이터 추출, 패턴인식, 저장, 공유 플랫폼
    • KR1020220073649A
    • 2022-06-03
    • KR1020210153489
    • 2021-11-09
    • G01N21/65G01N33/483G01N33/52
    • 본발명은분석용샘플내 미량으로존재하는물질의광학신호를다량의물질의광학신호에서분리해내고, 정확하게샘플내 모든물질의종류와양을측정할수 있게하는물질분석플랫폼이다. 분석샘플물질을측정하고자하는미량의물질광학신호가분별될수 있는수준으로많은영역으로나누고, 광학신호추출시에각 분석영역간 경계선에서물질의출입이안되게하여, 각영역에서광학신호를병렬로추출하게하는방식의분석플랫폼이다. 따라서, 신속하게각 분석영역의광학신호추출에이용된물질간중복이없고누락이없이분석샘플내 모든물질에대해광학신호를추출하여분석할 수있게한다. 또한본 발명의분석플랫폼은광학신호와패턴빅데이터의공유를가능하게한다. 본발명은라만신호및 각종광학신호추출용마이크로사이즈이상의셀 (본발명자는이 셀의이름을람셀또는 RamCell 이라지칭함)이반복적으로분포되어있는기판 (본발명자는이 기판을람셀기판이라지칭함)과이들의제조방법, 각람셀내부의광학신호증폭용패턴, 모듈및 물질, 각람셀에서광학신호를추출할모듈과운영방법, 분석용물질을획득, 가공, 정제하고, 각람셀에분석용물질을분배하는모듈과운영방법, 광학신호빅데이터저장, 분석, 공유모듈과운영방법을포함한다. 각모듈은미세전자기계시스템 (Micro-Electro Mechanical Systems, 일명 MEMS)기술에의해만들어질수 있다. 특히, 병렬광학신호추출및 분석모듈 (본발명자는이 모듈을람셀처리장치또는 RamCell Processing Unit, 일명 RPU라지칭함)을통해신속하고정확한레이저발생, 광학신호추출과분석등이가능하다. 본발명은각종광학신호추출에쓰일수 있으나, 본발명을설명하기위해여러광학신호중 라만신호을중점으로한다. 때문에모든청구서, 구체적인내용, 도면에라만신호를언급한부분은라만신호에국한되지아니한다. 본발명은분석용샘플내 미량의물질뿐만아니라수많은물질의라만신호를규격화된 람셀을통해재현성이높은라만신호생성과증폭, 신속하고정밀한라만신호추출및 분석을가능하게한다. 본발명을통해각 온도, 압력, 샘플의조성, 레이저및 LED의특성, 람셀의구조에따라각 물질을대변하는라만스펙트럼 peak의진동수와그의범위, 그리고각 물질의농도 (또는샘플내분자수)를대변하는 peak의크기와범위를규격화하는라만스펙트럼의빅데이터를모집하여라이브러리를형성할수 있다. 물질과관련된다른변수들도빅데이터화가가능하다. 예를들어, 분석용샘플이혈액인경우, 그혈액이추출되어나온신체에대한각종정보와신체의주체와관련한심리적, 사회적, 경제적, 지리적요소등도포함할수 있다. 더구체적으로, 신체의주체의나이, 몸무게, 인종, 가족병력, 스트레스레벨, 사는위치, 직업등이스펙트럼과관련된독립변수가될 수있다. 각순수물질과혼합물의광학신호스펙트럼의빅데이터라이브러리를이용하여각 스펙트럼패턴인식모델을형성할수 있다. 본발명은라만신호의라이브러리, 라만신호패턴인식머신러닝소프트웨어, 그리고라만신호를서버에송수신하는모듈과방법을포함한다. 본발명에의해만들어진기기의사용자들이서버에각 물질에관한광학신호데이터를업데이트하여각 물질에대한신호패턴과라이브러리를실시간업데이트가능하게하며, 사용자들이업데이트된 광학신호패턴과관련모델들을공유할수 있다. 본발명은람셀과람셀기판, 그리고이를활용한모듈및 운영방법을표면플라즈몬공명 (Surface Plasmonic Resonance, 일명 SPR), 중합효소연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction, 일명 PCR), 효소면역검사 (Enzyme-Linked Immunosorbent/Immunospecific Assay, 일명 ELISA)에적용하는것을포함한다. 본발명은질병진단및 제약에필요한약물분석, 그리고그 외다양한물질분석용장비, 부품그리고소재로사용될수 있다. 본발명의 RPU는, 피부의재생치료, 체내기관의이미지추출, 음식의영양분석등에쓰일수 있다. 본발명을통해, 신체의상태를신체의물질분석을통해판단하고, 예측할수 있다. 또한신체의물질과신체의주체와관련된심리적, 인종, 성별, 사회적, 경제적, 지리적요소와의상관관계를판단하게해준다. 본발명을통해샘플이포함하고있는대부분의물질들의광학신호를신속하게추출할수 있게하여샘플의조성과특징을최대한정확하고신속하게측정가능하게한다. 때문에미량의물질을찾고분석하는데용이할 수있다. 그리고본 발명은물질데이터의빅데이터수집과이를통한모델최적화와이런빅데이터및 모델의공유를하게해주는플랫폼이다.