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비형광 나노 입자의 3차원 초고분해 영상 이미지를 획득하는 방법으로서,a) 적어도 1 종의 플라즈몬 나노 입자를 포함하는 샘플을 제공하는 단계; b) 상기 샘플에 증강된 암시야 조명을 제공하면서 광 가이드 유닛을 통과한 상기 샘플로부터 유래하는 공명 산란 광의 3차원 점상 강도분포함수(PSF)를 갖는 이미지 데이터를 광 검출 유닛에 의하여 검출하는 단계;c) 상기 광 검출 유닛에 의하여 검출된 샘플의 3차원 점상 강도분포함수(PSF)를 갖는 이미지 데이터에 최소세제곱 알고리즘을 이용한 가우시안 맞춤(fitting)을 적용함으로써 상기 이미지 데이터에 대한 3차원 초고분해 과정을 수행하는 단계; d) 상기 3차원 초고분해된 나노 입자의 이미지 데이터를 3차원 영상 공간 내 CRLB(Cramer-Rao lower bound)에 기반하는 국소화 정밀도(localization precisions)에 의하여 재구성하는 단계; 및e) 이미지 표시 장치에 의하여 상기 재구성된 이미지 데이터로부터 3차원 초고해상도 현미경 이미지를 얻는 단계;를 포함하며,상기 샘플은 상하로 승강시키도록 구성된 재물대 상에 배치되어, 상기 단계 b)에서 증강된 암시야 조명 하에서 샘플로부터 유래하는 공명 산란 광을 z-방향으로 슬라이싱하여 3차원 점상 강도분포함수(PSF)를 갖는 이미지 데이터를 생성하는 방법
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제1항에 있어서, 상기 단계 c)에 앞서 암시야 조명 하에서 검출된 샘플의 공명 산란 광의 파장을 선택하기 위하여, 상기 공명 산란 광을 대역 통과 필터에 의하여 파장 변조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제2항에 있어서, 상기 단계 c)는 하기 수학식 1로 표시되는 3차원 가우시안 함수를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법:[수학식 1]
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제3항에 있어서, 상기 상수(I0, A, x0, y0, z0, σx, σy, 및 σz)는 하기 수학식 2에 의하여 표시되는 목적 함수(objective function) F(I0, A, x0, y0, z0, σx, σy, 및 σz)를 최소화하는 최소세제곱 알고리즘에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법:[수학식 2]상기 식에서, p는 3이고, 는 실험으로부터 구한 위치(x, y, z)에서의 강도 값이며, 그리고 강도 값은 직사각형의 평행육면체(rectangular parallelepiped) 체적 으로 관찰되는 것으로 가정함
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제4항에 있어서, 상기 3차원 가우시안 함수는 Born-Wolf 모델에 근거하여, x, y 및 z 방향으로 특정 폭(specific width)을 갖는 타원형 프로파일(σx=σy≠σz)인 것을 특징으로 하는 방법
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제5항에 있어서, 상기 타원형 프로파일의 종횡 비(aspect ratio)는 하기 수학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 하는 방법:[수학식 3]
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제5항에 있어서, 상기 프로파일의 FWHM은 하기 수학식 4에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 방법:[수학식 4]
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제3항에 있어서, 상기 단계 c) 중 상기 가우시안 맞춤(fitting)이 적용된 샘플의 3차원 점상 강도분포함수(PSF)는 상기 수학식 1에 따라 나노 입자의 중심 위치를 결정하기 위하여 바탕잡음을 제거하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 방법
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제1항에 있어서, 상기 플라즈몬 나노 입자는 금 나노 입자(GNP), 금 나노-로드(GNR), 및 은 나노 입자(SNP)로 이루어진 군으로부터 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제2항에 있어서, 파장 변조된 산란 광은 상기 나노 입자의 특이적인(specific) 플라즈몬 파장과 일치되는 것을 특징으로 하는 방법
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제1항에 있어서, 상기 샘플은 생체에서 분리된 물질 또는 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제11항에 있어서, 상기 생체에서 분리된 물질 또는 성분은 혈액, 소변, 콧물, 세포, 추출된 DNA 및 RNA, 효소, 단백질 또는 이의 조합인 것을 특징으로 하는 방법
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제1항에 있어서, 상기 샘플은 상기 플라즈몬 나노 입자를 자연적으로 함유하고 있거나, 또는 전처리 과정을 통하여 상기 플라즈몬 나노 입자를 인위적으로 부착하는 것을 특징으로 하는 방법
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제13항에 있어서, 상기 전처리 과정은 기재 상에 PLL(poly-L-lysine), CTAB 및 CTAC로 이루어진 군으로부터 적어도 하나를 선택하여 전처리하고, 상기 전처리된 기재의 표면 상에 플라즈몬 나노 입자를 정전기력에 의하여 부착하는 단계를 포함하며, 상기 기재는 기재로서 실리콘, 글라스, 용융 실리카, 석영, 폴리디메틸실록산 또는 폴리메틸메타크릴레이트인 것을 특징으로 하는 방법
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제13항에 있어서, 상기 전처리 과정은 금속 나노 패턴 또는 나노 스팟이 형성된 기재 상에 플라즈몬 나노 입자를 접합하여 고정하는 단계를 포함하며,상기 금속 나노 패턴 또는 나노 스팟의 재질은 금(Au), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 또는 이의 조합인 것을 특징으로 하는 방법
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제13항에 있어서, 상기 전처리 과정은 나노 입자를 생체 분자와 접합하는 단계, 또는 살아있는 세포와 함께 상기 생체 분자와 접합된 나노 입자를 배양하여 나노 입자를 살아있는 세포에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제1항에 있어서, 상기 증강된 암시야 조명을 제공하는 단계는 암시야 조명을 생성하는 광원, 및 상기 광원에 광 섬유를 통하여 연결되며 생성된 암시야 조명을 증강시켜 상기 샘플에 제공하는 광 컨덴서를 포함하는 암시야 제공 조명 유닛에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법
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제1항에 있어서, 상기 단계 b)에서 광 가이드 유닛은 상기 재물대 상에 배치되는 대물 렌즈 및 상기 대물 렌즈를 통과한, 샘플로부터 유래하는 광을 수집하는 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제18항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은, 상기 대물 렌즈와 상기 프리즘 사이에 특정 대역의 파장을 선택적으로 통과시키는 적어도 하나의 대역 통과 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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제1항에 있어서, 상기 광 검출 유닛은, 광다이오드 어레이(photodiode array: PDA), 전하 주입 장치(charge injection device: CID), 전하-쌍 장치(charge-couple device, CCD), 및 디지털 일안 반사식 카메라(digital single lens reflex camera)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법
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암시야 조명을 이용한 비형광 나노 입자의 3차원 초고분해 영상 이미지의 획득 시스템으로서,적어도 1종의 플라즈몬 나노 입자를 포함하는 샘플에 증강된 암시야 조명을 제공하여 상기 플라즈몬 나노 입자의 공명 산란 광의 3차원 점상 강도분포함수(PSF)를 갖는 이미지 데이터를 검출하는 이미지 검출 유닛, 상기 이미지 검출 유닛은 상기 샘플이 배치되는 재물대를 구비함;상기 3차원 점상 강도분포함수(PSF)를 갖는 이미지 데이터에 최소세제곱 알고리즘을 이용한 가우시안 맞춤을 적용함으로써 상기 이미지 데이터에 대한 3차원 초고분해 과정을 수행하고, 또한 상기 3차원 초고분해된 나노 입자의 이미지 데이터를 3차원 영상 공간 내 CRLB(Cramer-Rao lower bound)에 기반하는 국소화 정밀도(localization precisions)에 의하여 재구성하는 이미지 처리 유닛;상기 이미지 처리 유닛에 의하여 재구성된 이미지를 표시하는 이미지 표시 유닛; 및상기 샘플의 3차원 영상 획득을 위하여 상기 재물대를 상하로 승강시키도록 구성된 z-스테이지 컨트롤러;을 포함하며,상기 z-스테이지 컨트롤러는 증강된 암시야 조명 하에서 샘플로부터 유래하는 공명 산란 광을 z-방향으로 슬라이싱하도록 구성되는 시스템
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제21항에 있어서, 이미지 검출 유닛은,상기 재물대에 배치된 샘플에 증강된 암시야 조명을 제공하는 암시야 제공 조명 유닛;상기 샘플로부터 방출되는 공명 산란 광을 가이드하는 광 가이드 유닛; 및상기 광 가이드 유닛에 의하여 가이드된 공명 산란 광을 검출하는 광 검출 유닛;을 포함하는 시스템
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제22항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은 상기 재물대 상에 배치되는 대물렌즈 및 상기 대물 렌즈를 통과한 샘플로부터 유래하는 광을 수집하는 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템
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제23항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은, 상기 대물 렌즈와 상기 프리즘 사이에 특정 대역의 파장을 선택적으로 통과시키는 적어도 하나의 대역 통과 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템
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제22항에 있어서, 상기 암시야 제공 조명 유닛은, 상기 암시야 조명을 생성하는 광원; 및광섬유를 통하여 상기 광원에 연결되며 암시야 조명을 증강시켜 상기 샘플에 제공하는 광 컨덴서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템
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제22항에 있어서, 상기 광 검출 유닛은, 광다이오드 어레이(photodiode array: PDA), 전하 주입 장치(charge injection device: CID), 전하-쌍 장치(charge-couple device, CCD), 및 디지털 일안 반사식 카메라(digital single lens reflex camera)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템
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제21항에 있어서, 상기 슬라이싱은 5 내지 30 nm의 두께로 수행되는 것을 특징으로 하는 시스템
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