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1. 发明申请

WO2022114663A2 신속하고 정확한 물질 분석용 광학 신호 빅데이터 추출, 패턴인식, 저장, 공유 플랫폼 审中-公开
公开(公告)号：WO2022114663A2
公开(公告)日：2022-06-02
申请号：PCT/KR2021/016933
申请日：2021-11-17
申请人： 정우근 , 박찬익
发明人： 정우근 CHUNG, Woo Keun , 박찬익 PARK, Chan Ik
IPC分类号： G01N21/65 , G01N33/483 , G01N33/52 , G01N33/558 , G01J3/44 , C12Q1/686 , G06N20/00 , G08C17/02 , G01N21/59
摘要： 본 발명은 분석용 샘플 내 미량으로 존재하는 물질의 광학 신호를 다량의 물질의 광학 신호에서 분리해 내고, 정확하게 샘플 내 모든 물질의 종류와 양을 측정할 수 있게 하는 물질 분석 플랫폼이다. 분석 샘플 물질을 측정하고자 하는 미량의 물질 광학 신호가 분별될 수 있는 수준으로 많은 영역으로 나누고, 광학 신호 추출 시에 각 분석 영역 간 경계선에서 물질의 출입이 안되게 하여, 각 영역에서 광학 신호를 병렬로 추출하게 하는 방식의 분석 플랫폼이다. 따라서, 신속하게 각 분석 영역의 광학 신호 추출에 이용된 물질간 중복이 없고 누락이 없이 분석 샘플 내 모든 물질에 대해 광학 신호를 추출하여 분석 할 수 있게 한다. 또한 본 발명의 분석 플랫폼은 광학 신호와 패턴 빅데이터의 공유를 가능하게 한다. 본 발명은 라만 신호 및 각종 광학 신호 추출용 마이크로 사이즈 이상의 셀 (본 발명자는 이 셀의 이름을 람셀 또는 RamCell 이라 지칭함)이 반복적으로 분포되어 있는 기판 (본 발명자는 이 기판을 람셀 기판이라 지칭함)과 이들의 제조 방법, 각 람셀 내부의 광학 신호 증폭용 패턴, 모듈 및 물질, 각 람셀에서 광학 신호를 추출할 모듈과 운영방법, 분석용 물질을 획득, 가공, 정제하고, 각 람셀에 분석용 물질을 분배하는 모듈과 운영방법, 광학 신호 빅데이터 저장, 분석, 공유 모듈과 운영방법을 포함한다. 각 모듈은 미세전자기계시스템 (Micro-Electro Mechanical Systems, 일명 MEMS)기술에 의해 만들어질 수 있다. 특히, 병렬 광학신호 추출 및 분석 모듈 (본 발명자는 이 모듈을 람셀처리장치 또는 RamCell Processing Unit, 일명 RPU라 지칭함)을 통해 신속하고 정확한 레이저 발생, 광학신호 추출과 분석 등이 가능하다. 본 발명은 각종 광학 신호 추출에 쓰일 수 있으나, 본 발명을 설명하기 위해 여러 광학 신호 중 라만 신호을 중점으로 한다. 때문에 모든 청구서, 구체적인 내용, 도면에 라만 신호를 언급한 부분은 라만 신호에 국한되지 아니한다. 본 발명은 분석용 샘플 내 미량의 물질 뿐만 아니라 수많은 물질의 라만 신호를 규격화 된 람셀을 통해 재현성이 높은 라만 신호 생성과 증폭, 신속하고 정밀한 라만 신호 추출 및 분석을 가능하게 한다. 본 발명을 통해 각 온도, 압력, 샘플의 조성, 레이저 및 LED의 특성, 람셀의 구조에 따라 각 물질을 대변하는 라만 스펙트럼 peak의 진동 수와 그의 범위, 그리고 각 물질의 농도 (또는 샘플내 분자 수)를 대변하는 peak의 크기와 범위를 규격화하는 라만 스펙트럼의 빅데이터를 모집하여 라이브러리를 형성할 수 있다. 물질과 관련된 다른 변수 들도 빅데이터화가 가능하다. 예를 들어, 분석용 샘플이 혈액인 경우, 그 혈액이 추출되어 나온 신체에 대한 각종 정보와 신체의 주체와 관련한 심리적, 사회적, 경제적, 지리적 요소 등도 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 신체의 주체의 나이, 몸무게, 인종, 가족 병력, 스트레스 레벨, 사는 위치, 직업 등이 스펙트럼과 관련된 독립변수가 될 수 있다. 각 순수 물질과 혼합물의 광학신호 스펙트럼의 빅데이터 라이브러리를 이용하여 각 스펙트럼 패턴 인식 모델을 형성할 수 있다. 본 발명은 라만 신호의 라이브러리, 라만 신호 패턴 인식 머신러닝 소프트웨어, 그리고 라만 신호를 서버에 송수신하는 모듈과 방법을 포함한다. 본 발명에 의해 만들어진 기기의 사용자들이 서버에 각 물질에 관한 광학 신호 데이터를 업데이트하여 각 물질에 대한 신호 패턴과 라이브러리를 실시간 업데이트 가능하게 하며, 사용자들이 업데이트 된 광학 신호 패턴과 관련 모델들을 공유할 수 있다. 본 발명은 람셀과 람셀 기판, 그리고 이를 활용한 모듈 및 운영방법을 표면플라즈몬공명 (Surface Plasmonic Resonance, 일명 SPR), 중합효소 연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction, 일명 PCR), 효소면역검사 (Enzyme-Linked Immunosorbent/Immunospecific Assay, 일명 ELISA)에 적용하는 것을 포함한다. 본 발명은 질병 진단 및 제약에 필요한 약물 분석, 그리고 그 외 다양한 물질 분석용 장비, 부품 그리고 소재로 사용될 수 있다. 본 발명의 RPU는, 피부의 재생치료, 체내 기관의 이미지 추출, 음식의 영양분석 등에 쓰일 수 있다. 본 발명을 통해, 신체의 상태를 신체의 물질 분석을 통해 판단하고, 예측할 수 있다. 또한 신체의 물질과 신체의 주체와 관련된 심리적, 인종, 성별, 사회적, 경제적, 지리적 요소와의 상관관계를 판단하게 해준다. 본 발명을 통해 샘플이 포함하고 있는 대부분의 물질들의 광학신호를 신속하게 추출할 수 있게 하여 샘플의 조성과 특징을 최대한 정확하고 신속하게 측정가능하게 한다. 때문에 미량의 물질을 찾고 분석하는데 용이 할 수 있다. 그리고 본 발명은 물질 데이터의 빅데이터 수집과 이를 통한 모델 최적화와 이런 빅데이터 및 모델의 공유를 하게 해주는 플랫폼이다.

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