KR101260051B1 - Apparatus and method to perform bright-field microscopy and fluorescence microscopy simultaneously for the live-cell imaging - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 살아있는 세포에 대한 이미지를 획득하는(live-cell imaging) 이미징 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 살아있는 세포에 대한 명시야 이미징(bright-field microscopy)과 형광 이미징(fluorescence microscopy)을 동시에 수행 가능한 세포 이미징 장치 및 방법에 관한 것이다.
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to imaging devices and methods for live-cell imaging of live cells, and more particularly to bright-field microscopy and fluorescence microscopy for live cells. The present invention relates to a cell imaging apparatus and method capable of simultaneously performing the same.
최근, "살아있는 세포 이미징(live-cell imaging)" 분야에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있다.
Recently, much research has been made in the field of "live-cell imaging".
이러한 살아있는 세포 이미징은, 예를 들면, 입자 전송(particle transport), 단백질-단백질 상호작용(protein-protein interaction), 엔자임 반응(enzyme reaction), 유전자 발현(gene expression) 등과 같이, 세포에서 발생하는 각종 현상을 시각적인 이미지로 이미징하는 기술을 의미한다.
Such live cell imaging, for example, occurs in a variety of cells, such as particle transport, protein-protein interactions, enzyme reactions, gene expression, etc. Refers to a technique for imaging phenomena as visual images.
또한, 이러한 세포 이미징 방법으로는, 예를 들면, 형광현미경법(fluorescence microscopy)이 있으며, 최근에는, 특히, epi-fluorescence microscopy 혹은 TIRF(total internal reflection fluorescence) microscopy 등과 같은 대면적(wide-field) 형광현미경법이 주로 사용된다.
In addition, such cell imaging methods include, for example, fluorescence microscopy, and recently, particularly, wide-field, such as epi-fluorescence microscopy or total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy. Fluorescence microscopy is mainly used.
아울러, 상기한 바와 같은 세포 이미징을 위한 형광현미경법에 대한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허 제10-0980306호에 개시된 바와 같은 "하이컨텐트 스크리닝을 위한 공초점 형광현미경"이 있다.
In addition, examples of the prior art for fluorescence microscopy for cell imaging as described above, for example, "confocal fluorescence microscope for high content screening" as disclosed in Korean Patent No. 10-0980306. .
더 상세하게는, 상기한 등록특허 제10-0980306호의 "하이컨텐트 스크리닝을 위한 공초점 형광현미경"은, 외부환경에 따른 진동에 민감하고 다양한 파장의 레이저를 사용하는 경우 여러 가지 색수차를 보정해야 하는 종래의 공초점 형광현미경의 문제점을 해결하기 위해, 외부 환경에 영향을 받지 않고 정확한 측정이 가능하며, 다양한 파장의 광을 사용함에 따라 발생되는 여러 문제점이 보완된 공초점 형광 현미경을 제공하고자 하는 것이다.
More specifically, the "confocal fluorescence microscope for high content screening" of Patent No. 10-0980306, which is sensitive to vibration according to the external environment and has to correct various chromatic aberration when using a laser of various wavelengths. In order to solve the problem of the conventional confocal fluorescence microscope, it is possible to provide an accurate measurement without being influenced by the external environment, and to provide a confocal fluorescence microscope that compensates for various problems caused by using light of various wavelengths. .
이를 위해, 상기한 등록특허 제10-0980306호는, 파장이 각각 다른 광을 제공하는 광원부, 상기 광원부에서 방출되는 서로 다른 파장을 갖는 광의 색수차를 보정하여 콜리메이팅하는 콜리메이터, 상기 광원부로부터 제공받은 광을 대상물에 조사하고, 이를 통해 대상물에서 방출되는 형광신호를 획득하는 현미경부, 상기 현미경부에서 반사되는 대상물의 형광신호를 분광시키는 AOTF, 상기 광원부에서 상기 현미경부로 광을 제공할 때 AOTF를 통과한 광을 집광시켜주는 포커서, 상기 현미경부를 통해 대상물에 조사된 후 방출된 광을 이용하여 포커싱하는 포커싱부 및 상기 현미경부에서 검출된 대상물의 형광신호를 검출하는 적어도 하나 이상의 검출부를 포함하여 구성되며, 상기 광원부와 콜리메이터, AOTF, 포커스, 현미경부는 광섬유로 연결되는 것을 특징으로 하는 하이컨텐트 스크리닝을 위한 공초점 형광 현미경을 개시하고 있다.
To this end, the Patent No. 10-0980306, a light source unit for providing light having a different wavelength, a collimator for correcting the chromatic aberration of light having a different wavelength emitted from the light source unit, collimating, the light provided from the light source unit Irradiates the object with the microscope, and obtains a fluorescence signal emitted from the object through the microscope, an AOTF for spectroscopy of the fluorescent signal of the object reflected from the microscope, and passes through the AOTF when the light is supplied from the light source to the microscope. A focuser for condensing light, a focusing unit focusing by using light emitted after being irradiated to the object through the microscope unit, and at least one detection unit detecting a fluorescent signal of the object detected by the microscope unit, The light source unit and the collimator, AOTF, focus, the microscope unit is connected to the optical fiber It discloses a confocal fluorescent microscope for high content screening that.
또한, 상기한 바와 같은 세포 이미징을 위한 형광현미경법에 대한 종래기술의 다른 예로서, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2011-0107179호(2011.09.30. 공개)에 개시된 바와 같은 "형광 측정 장치 및 방법"이 있다.
Further, as another example of the prior art for fluorescence microscopy for cell imaging as described above, for example, "fluorescence as disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2011-0107179 (published on September 30, 2011). Measuring device and method ".
더 상세하게는, 상기한 공개특허공보 제10-2011-0107179호의 "형광 측정 장치 및 방법"은, 종래, 생체 세포를 관찰하기 위한 광학 시스템으로 가장 일반적으로 사용되는 형광 현미경(fluorescence microscope)은, 형광 염료로 염색된 세포에서 나온 형광 빛을 대물렌즈로 받아들여, 확대된 세포의 이미지를, 예를 들면, CCD(Charge Coupled Device)와 같은 이미지 센서에 맺히게 하여 세포의 이미지를 얻는 것으로, 즉, 종래의 형광 현미경의 광학 시스템은 고전적인 WFM(Wide Field Microscope)을 기본 구조로 한 것으로서, 단순히 세포에서 나오는 형광 빛을 이용해 세포를 관찰하는 시스템이기 때문에 세포의 특정 부분의 형광이 어떤 정보를 담고 있는지는 알아내지는 못하는 문제점이 있었으므로, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 샘플의 형광 이미지를 모니터링할 뿐만 아니라, 해당 샘플의 특정 위치에서의 형광 정보를 신속, 정확하게 얻을 수 있는 형광 측정장치를 제공하고자 하는 것이다.
More specifically, the above-described "fluorescence measuring apparatus and method" of Patent Publication No. 10-2011-0107179, the fluorescence microscope that is most commonly used as an optical system for observing living cells, By receiving the fluorescent light from the cells stained with the fluorescent dye as an objective lens, the image of the enlarged cell is condensed on an image sensor such as, for example, a CCD (Charge Coupled Device) to obtain an image of the cell, that is, The optical system of the conventional fluorescence microscope is based on a classical WFM (Wide Field Microscope), which is a system for observing a cell using fluorescence light emitted from the cell. Since there was a problem that could not be identified, to solve this problem, not only the fluorescence image of the sample was monitored, but also The fluorescence information at a specific location in the sample quickly, intended to provide a fluorescence measuring apparatus can be obtained accurately.
이를 위해, 상기한 공개특허공보 제10-2011-0107179호는, 샘플의 형광 이미지를 획득하고, 획득된 형광 이미지가 소정 이미지 면에 결상되도록 형광 빛을 출력하는 형광 현미경, 상기 이미지 면 상의 일정 위치에 말단이 위치한 광섬유 및 상기 광섬유를 통해 입사된 형광 빛을 이용해 상기 샘플의 특정 위치의 형광 정보를 획득하는 광신호 처리부를 포함하는 형광 측정 장치를 개시하고 있다.
To this end, Korean Patent Publication No. 10-2011-0107179 discloses a fluorescence microscope for acquiring a fluorescence image of a sample and outputting fluorescent light so that the obtained fluorescence image is formed on a predetermined image surface, and a predetermined position on the image surface. Disclosed is a fluorescence measuring device including an optical signal processing unit for acquiring fluorescence information of a specific position of a sample by using an optical fiber positioned at an end thereof and fluorescent light incident through the optical fiber.
상기한 바와 같이, 종래, 형광 현미경을 이용한 세포 이미징 방법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으나, 이러한 형광 현미경을 이용한 종래의 세포 이미징 방법은 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다.
As described above, studies on cell imaging methods using fluorescence microscopy have been actively conducted, but conventional cell imaging methods using fluorescence microscopy have the following problems.
즉, 형광현미경법은, 세포 내에 주입 또는 발현된 형광물질(fluorophore)을 레이저나 램프와 같은 광원을 이용하여 여기(excitation) 시킨 후, 세포 내에서 발생하는 형광을 검출하여 이미징을 수행하는 방법으로, 따라서 이와 같은 형광현미경법을 이용한 연구에서는 형광물질이 세포의 어느 부분에 분포하고 있는지를 파악하는 것이 가장 중요하다.
That is, fluorescence microscopy is a method of performing imaging by detecting fluorescence generated in a cell after excitation of a fluorophore injected or expressed in a cell using a light source such as a laser or a lamp. Therefore, it is most important to know in which part of the cell the fluorescent substance is distributed in the study using fluorescence microscopy.
그러나 현재, 대부분의 연구에서는, 세포의 형상을 명시야 이미징(bright-field microscopy) 또는 DIC(differential interference contrast microscopy)를 이용하여 이미징하고, 광원 및 광학필터와 같은 현미경의 모드를 전환하여 형광 이미징을 별도로 수행한 후, 얻어진 각각의 이미지를 오버랩하는 방식을 취하고 있다.
Currently, however, in most studies, the shape of cells is imaged using bright-field microscopy or differential interference contrast microscopy (DIC), and fluorescence imaging is switched by switching modes of light sources and optical filters such as optical filters. After performing separately, a method of overlapping each obtained image is taken.
즉, 이러한 경우, 명시야 이미지와 형광 이미지는 서로 같은 순간에 얻어졌다고 볼 수 없으며, 따라서 연속적으로 각각 운동하고 있는 세포와 형광물질의 상호 위치 관계를 정확히 반영했다고 볼 수 없다는 문제가 있다.
That is, in this case, the bright field image and the fluorescence image cannot be obtained at the same moment, and therefore, there is a problem in that they cannot accurately reflect the mutual positional relationship of the cells and the fluorescent substance which are each continuously moving.
이러한 한계는, 특히, 빠른 세포 동력학적 현상을 형광물질을 이용하여 추적하는 실시간(real-time) 이미징의 경우에 매우 중요한 걸림돌이 되고 있는 실정이다.
This limitation is an important obstacle, especially in the case of real-time imaging in which fast cytokinetic phenomena are tracked using fluorescent materials.
따라서 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여는, 명시야 이미징(bright-field microscopy)과 형광 이미징(fluorescence microscopy)을 동시에 정확히 획득함으로써 세포와 형광물질의 상호작용 및 시공간적 상관관계를 명확히 관측할 수 있는 새로운 장치나 방법을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 관측장치나 관측방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
Therefore, in order to solve the problems described above, the bright-field microscopy and the fluorescence microscopy can be accurately acquired simultaneously to clearly observe the interaction between the cell and the fluorescent material and the spatiotemporal correlation. It is desirable to provide a new device or method, but there are no observation devices or methods that satisfy all such requirements.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 명시야 이미징(bright-field microscopy) 방법으로 얻어진 세포 이미지와 형광현미경법(fluorescence microscopy)으로 얻어진 형광이미지를 사후적으로 합성하는 종래기술의 방법은 두 이미지의 시차로 인해 정확한 이미징 결과를 얻을 수 없었던 문제점을 해결하기 위해, 살아있는 세포에 대한 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행함으로써, 세포와 형광물질 사이의 시공간적 상관관계를 명확히 관측 가능한 새로운 세포 이미징 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
The present invention seeks to solve the problems of the prior art as described above. Accordingly, an object of the present invention is to provide a cell image obtained by bright-field microscopy and a fluorescence image obtained by fluorescence microscopy. The conventional method of post-synthesizing is to simultaneously perform brightfield imaging and fluorescence imaging of living cells to solve the problem of inaccurate imaging results due to parallax of two images. It is an object of the present invention to provide a novel cell imaging apparatus and method capable of clearly observing the spatiotemporal correlations.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 살아있는 세포(live-cell)에 대한 명시야 이미징(bright-field imaging)과 형광 이미징(fluorescence imaging)을 동시에 수행 가능한 세포 이미징 장치에 있어서, 측정대상에 대한 명시야 이미징을 위한 제 1 광원 및 형광 이미징을 위한 제 2 광원을 포함하는 광원부; 상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원으로부터의 광을 세포 이미징을 위한 명시야 이미지 신호와 형광 이미징을 위한 형광 이미지 신호로 각각 분리하는 광처리부; 및 상기 광처리부를 통하여 분리된 상기 명시야 이미지 신호와 상기 형광 이미지 신호를 각각 수신하여 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행하는 촬상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 이미징장치가 제공된다.
In order to achieve the object as described above, according to the present invention, in the cell imaging apparatus capable of performing bright-field imaging and fluorescence imaging for live cells at the same time, A light source unit including a first light source for brightfield imaging of a measurement object and a second light source for fluorescence imaging; A light processor for separating light from the first light source and the second light source into a brightfield image signal for cell imaging and a fluorescent image signal for fluorescence imaging; And an imaging unit configured to receive the brightfield image signal and the fluorescent image signal separated through the light processing unit, respectively, to perform brightfield imaging and fluorescence imaging simultaneously.
여기서, 상기 제 1 광원은, 가시광선 영역의 스펙트럼(spectrum)을 가지는 빛을 발광하는 광원이며; 상기 제 2 광원은, 형광 여기(excitation)를 위한 광을 조사하여 세포 내의 형광물질을 여기시키는 여기 광원(excitation light source)인 것을 특징으로 한다.
Here, the first light source is a light source for emitting light having a spectrum of the visible light region; The second light source is characterized in that the excitation light source (excitation light source) for exciting the fluorescent material in the cell by irradiating light for fluorescence excitation (excitation).
또한, 상기 제 1 광원은 램프(Lamp)이고, 상기 제 2 광원은 레이저(Laser) 광원인 것을 특징으로 한다.
The first light source may be a lamp, and the second light source may be a laser light source.
아울러, 상기 광처리부는, 상기 제 1 광원로부터의 광의 파장대중 형광 이미징에 사용될 형광물질의 형광 파장 부분은 필터링(filtering out) 또는 차단(blocking)하고 그 외의 부분만 통과시키는 노치 필터(Notch filter); 상기 제 1 광원으로부터의 광이 상기 노치 필터를 통과하여 형성되는 명시야 이미지 신호를 수집(collect)하는 동시에, 상기 제 2 광원에 의해 상기 측정대상의 세포 내의 형광물질로부터 발생하는 형광 이미지 신호를 수집하는 대물렌즈(Objective lens); 상기 제 2 광원으로부터의 광은 반사하고, 상기 대물렌즈를 통과한 명시야 발광(bright-field illumination) 영역의 광과 상기 제 2 광원의 파장 영역 이외의 형광 영역의 광은 통과시키는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(Dichroic beam splitter); 상기 제 1 다이크로익 빔 스플리터를 통과한 상기 형광 영역의 광은 반사하고 상기 명시야 발광 영역의 광은 통과시키는 제 2 다이크로익 빔 스플리터; 및 상기 제 2 다이크로익 스플리터에 의해 반사된 잔여 형광 외 영역 성분 및 명시야 발광 영역 성분을 제거하는 발광 필터(Emission filter)를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the light processing unit may include a notch filter for filtering out or blocking a fluorescence wavelength portion of the fluorescent material to be used for fluorescence imaging of the wavelength band of the light from the first light source and passing only other portions; Collects bright field image signals formed by light from the first light source passing through the notch filter, and collects fluorescence image signals generated from the fluorescent material in the cell to be measured by the second light source. An objective lens; A first dichro that reflects light from the second light source and passes light in a bright-field illumination region passing through the objective lens and light in a fluorescent region other than the wavelength region of the second light source; Dichroic beam splitters; A second dichroic beam splitter that reflects light in the fluorescent region that has passed through the first dichroic beam splitter and passes light in the bright field light emitting region; And an emission filter for removing the residual non-fluorescence region component and the bright field emission region component reflected by the second dichroic splitter.
또한, 상기 광처리부는, 상기 제 1 광원로부터의 광의 파장대중 형광 이미징에 사용될 형광물질의 형광 파장 부분은 필터링(filtering out) 또는 차단(blocking)하고 그 외의 부분만 통과시키는 노치 필터(Notch filter); 상기 제 1 광원으로부터의 광이 상기 노치 필터를 통과하여 형성되는 명시야 이미지 신호를 수집(collect)하는 동시에, 상기 제 2 광원에 의해 상기 측정대상의 세포 내의 형광물질로부터 발생하는 형광 이미지 신호를 수집하는 대물렌즈(Objective lens); 상기 제 2 광원으로부터의 광은 반사하고, 상기 대물렌즈를 통과한 명시야 발광(bright-field illumination) 영역의 광과 상기 제 2 광원의 파장 영역 이외의 형광 영역의 광은 통과시키는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(Dichroic beam splitter); 상기 제 1 다이크로익 빔 스플리터를 통과한 상기 형광 영역의 광은 통과시키고 상기 명시야 발광 영역의 광은 반사하는 제 2 다이크로익 빔 스플리터; 및 상기 제 2 다이크로익 스플리터에 의해 반사된 명시야 발광 영역 성분 및 잔여 형광 외 영역 성분을 제거하는 발광 필터(Emission filter)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The light processor may further include a notch filter configured to filter out or block a fluorescence wavelength portion of a fluorescent material to be used for fluorescence imaging in a wavelength band of light from the first light source, and pass only other portions; Collects bright field image signals formed by light from the first light source passing through the notch filter, and collects fluorescence image signals generated from the fluorescent material in the cell to be measured by the second light source. An objective lens; A first dichro that reflects light from the second light source and passes light in a bright-field illumination region passing through the objective lens and light in a fluorescent region other than the wavelength region of the second light source; Dichroic beam splitters; A second dichroic beam splitter for passing the light of the fluorescent region passing through the first dichroic beam splitter and reflecting the light of the bright field light emitting region; And an emission filter for removing the bright field emission region component and the remaining non-fluorescence region component reflected by the second dichroic splitter.
여기서, 상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터는, 상기 형광 영역은 통과시키고 상기 명시야 발광 영역은 반사하는 것을 특징으로 한다.
Here, the second dichroic beam splitter may pass the fluorescent region and reflect the brightfield emission region.
더욱이, 상기한 장치는, 상기 제 1 광원으로부터 상기 노치 필터를 통과한 광과 상기 제 2 광원으로부터의 광이 동시에 상기 측정대상에 조사되는 것을 특징으로 한다.
Further, the above apparatus is characterized in that the light passing through the notch filter from the first light source and the light from the second light source are irradiated to the measurement object at the same time.
또한, 상기 촬상부는, 상기 측정대상에 대한 명시야 이미징을 수행하는 제 1 CCD; 및 상기 측정대상에 대한 형광 이미징을 수행하는 제 2 CCD를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The imaging unit may further include: a first CCD configured to perform brightfield imaging of the measurement object; And a second CCD for performing fluorescence imaging of the measurement object.
아울러, 상기한 장치는, 상기 제 1 CCD와 상기 제 2 CCD가 동기화(synchronize) 되어 동작됨으로써 상기 명시야 이미징과 상기 형광 이미징이 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the apparatus is characterized in that the bright field imaging and the fluorescence imaging is performed simultaneously by operating the first CCD and the second CCD in synchronization.
더욱이, 상기한 장치는, 상기 제 1 광원으로부터 상기 노치필터, 상기 대물렌즈, 상기 제 1 다이크로익 스플리터 및 상기 제 2 다이크로익 스플리터를 차례로 통과한 광이 상기 제 1 CCD에 수신되어 상기 명시야 이미징이 이루어지며, 상기 제 2 광원으로부터 상기 제 1 다이크로익 스플리터에 의해 반사되어 상기 측정대상에 조사된 광에 의해 상기 측정대상의 세포 내에서 상기 형광이미지 신호가 발생하여 상기 대물렌즈에 의해 집속되고, 상기 대물렌즈에 의해 집속된 상기 형광이미지 신호가 상기 제 2 다이크로익 스플리터에 의해 반사되고 상기 발광 필터를 통과하여 상기 제 2 CCD에 수신됨으로써 상기 형광 이미징이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Furthermore, the apparatus further includes light received from the first light source sequentially passing through the notch filter, the objective lens, the first dichroic splitter, and the second dichroic splitter and received by the first CCD. Visual imaging is performed, and the fluorescent image signal is generated in the cell of the measurement target by the light reflected from the second light source by the first dichroic splitter and irradiated to the measurement target. The fluorescent image signal is focused, and the fluorescent image signal focused by the objective lens is reflected by the second dichroic splitter and passed through the light emitting filter to be received by the second CCD.
또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 세포 이미징 장치를 이용하여 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 세포 이미징 방법이 제공된다.
In addition, according to the present invention, there is provided a cell imaging method characterized by simultaneously performing brightfield imaging and fluorescence imaging using the above-described cell imaging apparatus.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 살아있는 세포에 대한 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행함으로써, 세포와 형광물질 사이의 시공간적 상관관계를 명확히 관측 가능한 새로운 세포 이미징 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
As described above, according to the present invention, by performing brightfield imaging and fluorescence imaging of living cells at the same time, it is possible to provide a novel cell imaging apparatus and method capable of clearly observing the spatiotemporal correlation between cells and fluorescent materials.
따라서 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 살아있는 세포에 대한 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행 가능한 세포 이미징 장치 및 방법이 제공되므로, 명시야 이미징 방법으로 얻어진 세포 이미지와 형광현미경법으로 얻어진 형광이미지를 사후적으로 합성함으로써 두 이미지의 시차로 인해 정확한 이미징 결과를 얻을 수 없었던 종래기술의 문제점을 해결할 수 있다.
Therefore, according to the present invention, since the cell imaging apparatus and method capable of simultaneously performing brightfield imaging and fluorescence imaging of living cells as described above, the cell image obtained by the brightfield imaging method and the fluorescence image obtained by fluorescence microscopy Post-synthesis can solve the problems of the prior art, in which accurate imaging results could not be obtained due to parallax of two images.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 살아있는 세포에 대한 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행 가능한 세포 이미징 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 살아있는 세포에 대한 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행 가능한 세포 이미징 장치에 적용 가능한 다양한 광원의 파장을 나타내는 도면이다. 1 is a view schematically showing the overall configuration of a cell imaging apparatus capable of simultaneously performing brightfield imaging and fluorescence imaging of living cells according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating wavelengths of various light sources applicable to a cell imaging apparatus capable of simultaneously performing brightfield imaging and fluorescence imaging of living cells according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 살아있는 세포에 대한 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행 가능한 세포 이미징 장치 및 세포 이미징 방법의 상세한 내용에 대하여 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the details of a cell imaging apparatus and a cell imaging method capable of simultaneously performing brightfield imaging and fluorescence imaging of living cells according to the present invention will be described.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
Here, it should be noted that the contents described below are only examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments described below.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 살아있는 세포에 대한 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행함으로써, 세포와 형광물질 사이의 시공간적 상관관계를 명확히 관측 가능한 세포 이미징 장치 및 방법에 관한 것이다.
That is, the present invention relates to a cell imaging apparatus and method capable of clearly observing the spatiotemporal correlation between cells and fluorescent materials by simultaneously performing brightfield imaging and fluorescence imaging on living cells.
이를 위해, 본 발명에 따르면, 측정대상에 대한 명시야 이미징을 위한 제 1 광원 및 형광 이미징을 위한 제 2 광원을 포함하는 광원부, 상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원으로부터의 광을 명시야 이미징을 위한 세포 이미지 신호와 형광 이미징을 위한 형광 이미지 신호로 각각 분리하는 광처리부 및 상기 광처리부를 통하여 분리된 상기 명시야 이미지 신호와 상기 형광 이미지 신호를 각각 수신하여 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행하는 촬상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 이미징장치 및 그러한 장치를 이용한 세포 이미징 방법이 제공된다.
To this end, according to the present invention, a light source unit including a first light source for brightfield imaging of a measurement object and a second light source for fluorescence imaging, light from the first light source and the second light source may be An optical processor for separating the cell image signal and the fluorescent image signal for fluorescence imaging, and the bright field image signal and the fluorescent image signal separated through the light processor, respectively, to perform brightfield imaging and fluorescence imaging simultaneously Cell imaging apparatus and cell imaging method using such apparatus are provided.
여기서, 상기한 제 1 광원은 가시광선 영역의 스펙트럼(spectrum)을 가지는 빛을 발광하는 광원이며, 제 2 광원은 형광 여기(excitation)를 위한 광을 조사하여 세포 내의 형광물질을 여기시키는 여기 광원(excitation light source)이다.
Here, the first light source is a light source that emits light having a spectrum of the visible light region, the second light source is an excitation light source that excites a fluorescent material in the cell by irradiating light for fluorescent excitation ( excitation light source.
또한, 상기한 광처리부는, 형광 이미징에 사용될 형광물질의 형광 파장 부분은 필터링(filtering out) 또는 차단(blocking)하고 그 외의 부분만 통과시키는 노치 필터(Notch filter), 명시야 이미지 신호 및 형광 이미지 신호를 수집하는 대물렌즈(Objective lens), 제 2 광원의 광은 반사하고 대물렌즈를 통과한 명시야 발광(bright-field illumination) 영역의 광과 제 2 광원 이외의 형광 영역의 광은 통과시키는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(Dichroic beam splitter), 제 1 다이크로익 빔 스플리터를 통과한 형광 영역의 광은 반사하고 명시야 발광 영역의 광은 통과시키는 제 2 다이크로익 빔 스플리터 및 제 2 다이크로익 스플리터에 의해 반사된 잔여 형광 영역 외 영역 성분 및 명시야 발광 영역 성분을 제거하는 발광 필터(Emission filter)를 포함하여 이루어진다.
In addition, the light processor may include a notch filter, a bright field image signal, and a fluorescent image signal that filter out or block a fluorescence wavelength portion of a fluorescent material to be used for fluorescence imaging, and pass only other portions. An objective lens for collecting the light, the first light reflecting the light of the second light source and passing the light of the bright-field illumination region passing through the objective lens and the light of the fluorescent region other than the second light source Dichroic beam splitter, a second dichroic beam splitter and a second dichroic beam reflecting light in a fluorescent region passing through the first dichroic beam splitter and passing light in a bright field emission region And an emission filter for removing the remaining extra-fluorescence region component and the bright field emission region component reflected by the splitter.
아울러, 상기한 촬상부는, 측정대상에 대한 명시야 이미징을 수행하는 제 1 CCD 및 측정대상에 대한 형광 이미징을 수행하는 제 2 CCD를 포함하며, 상기 제 1 CCD와 상기 제 2 CCD가 동기화(synchronize) 되어 동작됨으로써, 명시야 이미징과 형광 이미징이 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the imaging unit includes a first CCD for performing brightfield imaging of the measurement object and a second CCD for performing fluorescence imaging of the measurement object, wherein the first CCD and the second CCD are synchronized. By operating in), brightfield imaging and fluorescence imaging are performed simultaneously.
즉, 본 발명에 따른 세포 이미징장치는, 제 1 광원으로부터 노치필터, 대물렌즈, 제 1 다이크로익 스플리터 및 제 2 다이크로익 스플리터를 차례로 통과한 광이 제 1 CCD에 수신되어 명시야 이미징이 이루어진다.
That is, in the cell imaging apparatus according to the present invention, light passing through the notch filter, the objective lens, the first dichroic splitter, and the second dichroic splitter from the first light source is received by the first CCD, thereby providing brightfield imaging. Is done.
동시에, 제 2 광원으로부터 제 1 다이크로익 스플리터에 의해 반사되어 측정대상에 조사된 광에 의해 측정대상의 세포 내에서 형광이미지 신호가 발생하면, 대물렌즈에 의해 집속되고 제 2 다이크로익 스플리터에 의해 반사되어 발광 필터를 통하여 제 2 CCD에 수신됨으로써, 형광 이미징이 이루어진다.
At the same time, when a fluorescent image signal is generated in the cell to be measured by the light reflected by the first dichroic splitter from the second light source and irradiated to the measurement object, the fluorescent image signal is focused by the objective lens and is applied to the second dichroic splitter. Is reflected and received by the second CCD through the light emission filter, thereby performing fluorescence imaging.
따라서 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 살아있는 세포에 대한 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행 가능한 세포 이미징 장치 및 방법이 제공됨으로써, 명시야 이미징 방법으로 얻어진 세포 이미지와 형광현미경법으로 얻어진 형광이미지를 사후적으로 합성함으로써 두 이미지의 시차로 인해 정확한 이미징 결과를 얻을 수 없었던 종래기술의 문제점을 해결할 수 있다.
Therefore, according to the present invention, a cell imaging apparatus and method capable of simultaneously performing brightfield imaging and fluorescence imaging of living cells as described above are provided, thereby providing a cell image obtained by a brightfield imaging method and a fluorescence image obtained by fluorescence microscopy. Post-synthesis can solve the problems of the prior art, in which accurate imaging results could not be obtained due to parallax of two images.
계속해서, 도 1 내지 도 2를 참조하여, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 살아있는 세포에 대한 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행 가능한 세포 이미징 장치 및 방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
Subsequently, a specific embodiment of a cell imaging apparatus and method capable of simultaneously performing brightfield imaging and fluorescence imaging of living cells according to the present invention as described above will be described with reference to FIGS.
먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 살아있는 세포에 대한 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행 가능한 세포 이미징 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
First, referring to FIG. 1, FIG. 1 schematically illustrates the overall configuration of a cell imaging apparatus capable of simultaneously performing brightfield imaging and fluorescence imaging of living cells according to an embodiment of the present invention.
또한, 도 2를 참조하면, 도 2는 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 살아있는 세포에 대한 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행 가능한 세포 이미징 장치에 적용 가능한 다양한 광원의 파장을 나타내는 도면이다.
In addition, referring to FIG. 2, FIG. 2 is a view showing wavelengths of various light sources applicable to a cell imaging apparatus capable of simultaneously performing brightfield imaging and fluorescence imaging of living cells according to an embodiment of the present invention. .
즉, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행 가능한 세포 이미징 장치는, 전체적으로 epi 형광현미경(epi-fluorescence microscope) 구조를 기본으로 하는 것이다.
That is, as shown in FIG. 1, a cell imaging apparatus capable of simultaneously performing brightfield imaging and fluorescence imaging according to an embodiment of the present invention is based on an epi-fluorescence microscope structure as a whole.
더 상세하게는, 본 발명의 실시예에 따른 세포 이미징 장치(10)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 램프(Lamp)(11), 여기 광원(excitation light source)(12) 노치 필터(Notch filter)(13), 대물렌즈(Objective lens)(14), 제 1 다이크로익 빔 스플리터(Dichroic beam splitter)(15), 제 2 다이크로익 빔 스플리터(16), 발광 필터(Emissionn filter)(17), 제 1 CCD(18) 및 제 2 CCD(19)를 포함하여 구성되어 있다.
More specifically, the
여기서, 상기한 램프(11)는, 명시야 이미징(bright-field imaging)을 위한 광원으로서, 가시광선 영역에서 광범위한(broad) 스펙트럼(spectrum)을 특성을 가지는 빛을 발광하는 램프이다.
Here, the
또한, 상기한 여기 광원(excitation light source)(12)은, 형광 여기(excitation)를 위한 광을 조사하여 세포 내 형광물질을 여기시키는 광원으로서, 일반적으로, 레이저 광원이 주로 사용된다.
In addition, the
즉, 상기한 램프(11) 및 여기 광원(12)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 다양한 스펙트럼을 가지는 광원이 사용될 수 있다.
That is, as the
또한, 상기한 노치 필터(13)는, 램프(11)로부터 나오는 빛의 파장대중 형광 이미징에 사용될 형광물질의 형광 파장 부위(λL)를 필터링(filtering out) 또는 차단(blocking)하고, 그 외의 부분(λB)만 통과시키는 광학 필터의 역할을 하는 것이다.
In addition, the
아울러, 대물렌즈(14)는, 램프(11) 광원에 의해 형성되는 세포의 이미지 신호를 수집(collect)하는 동시에, 여기 광원(12)에 의해 형광물질에서 발생하는 형광 이미지 신호를 수집하는 역할을 한다.
In addition, the
더욱이, 제 1 다이크로익 스플리터(15), 형광 여기 광원(12) 파장대(λE)에서는 반사 특성을 가지며, 명시야 발광(bright-field illumination) 영역(λB) 과 형광 영역(λL)은 통과시키도록 설계된 광학 미러(optical mirror)이다.
Furthermore, the first
또한, 제 2 다이크로익 스플리터(16)는, 형광 파장대(λL)는 반사하고, 명시야 발광 영역(λB) 은 통과시키거나, 또는 그 반대의 역할을 하도록 설계된 광학 미러이다.
In addition, the second
아울러, 발광 필터(17)는, 제 2 다이크로익 스플리터(15)에 의해 반사된 잔여 λE 및 λB 성분을 제거함으로써, 형광 파장대(λL)를 한층 더 명확하게 정의해 주는 광학 필터이다.
In addition, the
더욱이, 제 1 CCD(18)는, 명시야 이미지를 검출하는 카메라의 역할을 하는 것이며, 제 2 CCD(19)는, 형광 이미지를 검출하는 카메라의 역할을 하는 것으로, 제 1 CCD(18)와 동기화(synchronize) 되어 동작하도록 구성된다.
Furthermore, the
계속해서, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 세포 이미징 장치(10)의 더욱 구체적인 동작 원리에 대하여 상세히 설명한다.
Subsequently, a more specific operation principle of the
즉, 상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 세포 이미징 장치(10)는, 노치 필터(Notch filter)(13)를 사용하여, 명시야 발광(bright field illumination) 영역(λB)이 형광 파장대(λL)와 겹치지 않도록 미리 조정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
That is, as described above, in the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 세포 이미징 장치(10)는, 제 1 CCD(18) 및 제 2 CCD(19)를 동기화함으로써, 명시야 이미징(bright-field imaging)과 형광 이미징(flurescence imaging)이 시간적으로 동시에 진행되는 것을 특징으로 하는 것이다.
In addition, the
더 상세하게는, 본 발명의 실시예에 따른 세포 이미징 장치(10)는, 일반적인 epi 형광현미경(epi-fluorescence microscope) 구조를 베이스로 하는 것으로, 세포/형광물질 샘플의 위로부터 노치 필터(13)를 통과한 램프(11) 광원과, 형광을 유발하는 여기 광원(12)이 동시에 샘플에 조사된다.
More specifically, the
이어서, 형광 여기 광원(12)의 광을 반사하는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(15)를 통과한 램프광(lamp light)(도 1에 황색 선으로 표시)과, 형광 광(도 1에 녹색 선으로 표시)이 제 2 다이크로익 빔 스플리터(16)에 의해 분리되어 각각 제 1 CCD(18)과 제 2 CCD(19)에 촬상(imaging) 된다.
Subsequently, a lamp light (indicated by a yellow line in FIG. 1) passing through the first
즉, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 세포 이미징 장치(10)에 따르면, 노치 필터(12)를 통해 램프광의 스펙트럼 중 샘플 내 형광물질의 형광 파장대와 겹치는 부분을 제거하고 그 외의 부분만 통과시킴으로써, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(16)에 의해 두 종류의 광신호가 완벽하게 분리될 수 있다.
That is, according to the
아울러, 상기한 바와 같이 두 종류의 이미지를 동시에 얻는 방법으로서, 종래의 현미경법에는, FRET(fluorescence resonance energy transfer) 현미경법(microscopy) 및 멀티 컬러 형광 현미경법(multicolor fluorescence microscopy)과 같은 것이 있으나, 이는, 다음과 같은 점에서 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 세포 이미징 장치(10)와 차이점이 있는 것이다.
In addition, as described above, as a method of simultaneously obtaining two kinds of images, conventional microscopy methods include fluorescence resonance energy transfer (FRET) microscopy and multicolor fluorescence microscopy. This is different from the
더 상세하게는, 단분자(Single-molecule) FRET 현미경법과 같은 일부 FRET 현미경법에서는, 두 종류의 형광물질(donor, acceptor)로부터 발생하는 파장대가 서로 다른 형광을 다이크로익 빔 스플리터를 이용하여 분리하고, 각각의 빔 라인(beam line)을 카메라 CCD 칩(camera CCD chip)의 서로 다른 반쪽 영역에 영사함으로써, 동일한 관측 영역(field of view)에서 발생하는 두 종류의 광신호를 동시에 이미징할 수 있다.
More specifically, in some FRET microscopy, such as single-molecule FRET microscopy, fluorescence of different wavelength bands generated from two kinds of donors is separated using a dichroic beam splitter. In addition, by projecting each beam line to different half regions of the camera CCD chip, two kinds of optical signals generated in the same field of view can be simultaneously imaged. .
또한, 멀티 컬러 형광 현미경법에서는, 2종 이상의 형광물질이 샘플 내에 존재할 경우, 2종 이상의 광원(주로 레이저)을 사용하여 각각이 유발하는 형광을 분리하여 역시 하나의 카메라를 이용하여 동시에 이미징할 수 있다.
In addition, in multi-color fluorescence microscopy, when two or more kinds of fluorescent substances are present in a sample, two or more kinds of light sources (mainly lasers) may be used to separate the fluorescence generated by each and simultaneously imaged using one camera. have.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 FRET 현미경법이나 멀티 컬러 형광 현미경법은, 2종 이상의 형광물질로부터 발생하는 형광을 분리하는 것인데 비하여, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 세포 이미징 장치(10)는, 관측 영역(field of view) 전체를 통과하는 광원(lamp) 자체와 형광물질로부터 발생하는 형광을 분리하여, 서로 다른 CCD 카메라에 각각 명시야 이미지(bright-field image)와 형광 이미지(fluorescence image)를 동시에 이미징 한다는 점에서, 즉, 명시야 이미지(bright-field image)는 샘플을 투과한 광원 이미지로 구성되는 점에서 서로 다른 형광물질로부터의 형광을 분리하는 종래기술과는 현저한 차이점이 있는 것이다.
However, the conventional FRET microscopy or multi-color fluorescence microscopy as described above separates the fluorescence generated from two or more fluorescent materials, whereas the
즉, 상기한 바와 같이, 본 발명은, 명시야 이미징(bright-field imaging)을 위해 사용되는 광원(램프)의 파장대를 광학필터(broad-band notch filter)를 이용하여 형광물질의 형광 파장대와 겹치는 부분을 제거한 뒤에 샘플에 조사한다는 점과, 그렇게 함으로써, 램프와 형광 이미징의 광원(주로 레이저)을 동시에 연속적으로 샘플에 조사한 후에도 2개의 광원에 의한 광신호(명시야(bright-field) 및 형광(fluorescence))를 분광학적으로 분리할 수 있다는 점에서 종래기술과 차별되는 특징을 가지는 것이다.
That is, as described above, the present invention overlaps the wavelength band of a light source (lamp) used for bright-field imaging with a fluorescent wavelength band of a fluorescent material using a broad-band notch filter. After removing the part, the sample is irradiated and thus, the light signal (bright-field and fluorescence) fluorescence)) is distinguished from the prior art in that it can be separated spectroscopically.
따라서 본 발명에 따르면, 명시야 이미지(bright-field image)와 형광 이미지(fluorescence image)의 동시 측정이 가능하므로, 명시야 이미징(bright-field microscopy) 방법으로 얻어진 세포 이미지와 형광현미경법(fluorescence microscopy)으로 얻어진 형광이미지를 사후적으로 합성하여 두 이미지의 시차로 인해 정확한 이미징 결과를 얻을 수 없었던 종래기술의 문제점을 해결하여, 이미지 간의 정확한 시공간적 상관관계 관측이 가능하게 된다.
Therefore, according to the present invention, it is possible to simultaneously measure bright-field images and fluorescence images, so that cell images and fluorescence microscopy obtained by bright-field microscopy methods can be used. By solving the problems of the prior art, which was not able to obtain an accurate imaging result due to the parallax of the two images by synthesizing the fluorescent image obtained by post hoc), it is possible to observe the accurate spatiotemporal correlation between the images.
아울러, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 세포/형광물질 시스템뿐만 아니라, 전반적인 시스템의 형상(morphology) 및 형광물질의 상호작용을 관측하고자 하는 목적에도 일반적으로 응용될 수 있다.
In addition, as described above, according to the present invention, the present invention can be generally applied not only to cell / phosphor system, but also to the purpose of observing the overall system morphology and the interaction of the phosphor.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 살아있는 세포에 대한 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행 가능한 세포 이미징 장치 및 세포 이미징 방법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
As described above, the details of the cell imaging apparatus and the cell imaging method capable of simultaneously performing brightfield imaging and fluorescence imaging of living cells according to the present invention have been described through the embodiments of the present invention. The present invention is not limited only to the contents described in one embodiment, and thus, the present invention can be modified, changed, combined, and modified according to design needs and various other factors by those skilled in the art. It is natural that replacement is possible.
10. 세포 이미징 장치 11. 램프
12. 여기 광원 13. 노치 필터
14. 대물렌즈 15. 제 1 다이크로익 빔 스플리터
16. 제 2 다이크로익 빔 스플리터 17. 발광 필터
18. 제 1 CCD 19. 제 2 CCD 10.
12.
14.
16. Second
18.
Claims (10)
측정대상에 대한 명시야 이미징을 위한 제 1 광원 및 형광 이미징을 위한 제 2 광원을 포함하는 광원부;
상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원으로부터의 광을 세포 이미징을 위한 명시야 이미지 신호와 형광 이미징을 위한 형광 이미지 신호로 각각 분리하는 광처리부; 및
상기 광처리부를 통하여 분리된 상기 명시야 이미지 신호와 상기 형광 이미지 신호를 각각 수신하여 명시야 이미징과 형광 이미징을 동시에 수행하는 촬상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 이미징장치.
A cell imaging apparatus capable of simultaneously performing bright-field imaging and fluorescence imaging of live cells,
A light source unit including a first light source for brightfield imaging of a measurement object and a second light source for fluorescence imaging;
A light processor for separating light from the first light source and the second light source into a brightfield image signal for cell imaging and a fluorescent image signal for fluorescence imaging; And
And an imaging unit configured to receive the brightfield image signal and the fluorescent image signal separated through the light processor, respectively, to perform brightfield imaging and fluorescence imaging simultaneously.
상기 제 1 광원은, 가시광선 영역의 스펙트럼(spectrum)을 가지는 빛을 발광하는 광원이며;
상기 제 2 광원은, 형광 여기(excitation)를 위한 광을 조사하여 세포 내의 형광물질을 여기시키는 여기 광원(excitation light source)인 것을 특징으로 하는 세포 이미징장치.
The method of claim 1,
The first light source is a light source for emitting light having a spectrum of visible light region;
The second light source, the cell imaging device, characterized in that the excitation light source (excitation light source) for exciting the fluorescent material in the cell by irradiating light for fluorescence excitation (excitation).
상기 제 1 광원은 램프(Lamp)이고,
상기 제 2 광원은 레이저(Laser) 광원인 것을 특징으로 하는 세포 이미징장치.
The method of claim 2,
The first light source is a lamp,
And the second light source is a laser light source.
상기 광처리부는,
상기 제 1 광원로부터의 광의 파장대중 형광 이미징에 사용될 형광물질의 형광 파장 부분은 필터링(filtering out) 또는 차단(blocking)하고 그 외의 부분만 통과시키는 노치 필터(Notch filter);
상기 제 1 광원으로부터의 광이 상기 노치 필터를 통과하여 형성되는 명시야 이미지 신호를 수집(collect)하는 동시에, 상기 제 2 광원에 의해 상기 측정대상의 세포 내의 형광물질로부터 발생하는 형광 이미지 신호를 수집하는 대물렌즈(Objective lens);
상기 제 2 광원으로부터의 광은 반사하고, 상기 대물렌즈를 통과한 명시야 발광(bright-field illumination) 영역의 광과 상기 제 2 광원의 파장 영역 이외의 형광 영역의 광은 통과시키는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(Dichroic beam splitter);
상기 제 1 다이크로익 빔 스플리터를 통과한 상기 형광 영역의 광은 반사하고 상기 명시야 발광 영역의 광은 통과시키는 제 2 다이크로익 빔 스플리터; 및
상기 제 2 다이크로익 스플리터에 의해 반사된 잔여 형광 외 영역 성분 및 명시야 발광 영역 성분을 제거하는 발광 필터(Emission filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 이미징장치.
The method of claim 2,
The light processing unit,
A notch filter for filtering out or blocking the fluorescent wavelength portion of the fluorescent material to be used for fluorescence imaging of the wavelength of the light from the first light source and passing only the other portion;
Collects bright field image signals formed by light from the first light source passing through the notch filter, and collects fluorescence image signals generated from the fluorescent material in the cell to be measured by the second light source. An objective lens;
A first dichro that reflects light from the second light source and passes light in a bright-field illumination region passing through the objective lens and light in a fluorescent region other than the wavelength region of the second light source; Dichroic beam splitters;
A second dichroic beam splitter that reflects light in the fluorescent region that has passed through the first dichroic beam splitter and passes light in the bright field light emitting region; And
And an emission filter for removing residual extra-fluorescence region components and brightfield emission region components reflected by the second dichroic splitter.
상기 광처리부는,
상기 제 1 광원로부터의 광의 파장대중 형광 이미징에 사용될 형광물질의 형광 파장 부분은 필터링(filtering out) 또는 차단(blocking)하고 그 외의 부분만 통과시키는 노치 필터(Notch filter);
상기 제 1 광원으로부터의 광이 상기 노치 필터를 통과하여 형성되는 명시야 이미지 신호를 수집(collect)하는 동시에, 상기 제 2 광원에 의해 상기 측정대상의 세포 내의 형광물질로부터 발생하는 형광 이미지 신호를 수집하는 대물렌즈(Objective lens);
상기 제 2 광원으로부터의 광은 반사하고, 상기 대물렌즈를 통과한 명시야 발광(bright-field illumination) 영역의 광과 상기 제 2 광원의 파장 영역 이외의 형광 영역의 광은 통과시키는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(Dichroic beam splitter);
상기 제 1 다이크로익 빔 스플리터를 통과한 상기 형광 영역의 광은 통과시키고 상기 명시야 발광 영역의 광은 반사하는 제 2 다이크로익 빔 스플리터; 및
상기 제 2 다이크로익 스플리터에 의해 반사된 명시야 발광 영역 성분 및 잔여 형광 외 영역 성분을 제거하는 발광 필터(Emission filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 이미징장치.
The method of claim 2,
The light processing unit,
A notch filter for filtering out or blocking the fluorescent wavelength portion of the fluorescent material to be used for fluorescence imaging of the wavelength of the light from the first light source and passing only the other portion;
Collects bright field image signals formed by light from the first light source passing through the notch filter, and collects fluorescence image signals generated from the fluorescent material in the cell to be measured by the second light source. An objective lens;
A first dichro that reflects light from the second light source and passes light in a bright-field illumination region passing through the objective lens and light in a fluorescent region other than the wavelength region of the second light source; Dichroic beam splitters;
A second dichroic beam splitter for passing the light of the fluorescent region passing through the first dichroic beam splitter and reflecting the light of the bright field light emitting region; And
And an emission filter for removing the bright field light emitting region component and the remaining non-fluorescent region component reflected by the second dichroic splitter.
상기 제 1 광원으로부터 상기 노치 필터를 통과한 광과 상기 제 2 광원으로부터의 광이 동시에 상기 측정대상에 조사되는 것을 특징으로 하는 세포 이미징 장치.
5. The method of claim 4,
And light from the first light source and the light from the second light source are simultaneously irradiated to the measurement object.
상기 촬상부는,
상기 측정대상에 대한 명시야 이미징을 수행하는 제 1 CCD; 및
상기 측정대상에 대한 형광 이미징을 수행하는 제 2 CCD를 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 이미징 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein,
A first CCD to perform brightfield imaging of the measurement object; And
And a second CCD for performing fluorescence imaging of the measurement object.
상기 제 1 CCD와 상기 제 2 CCD가 동기화(synchronize) 되어 동작됨으로써 상기 명시야 이미징과 상기 형광 이미징이 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 세포 이미징 장치.
8. The method of claim 7,
And the bright field imaging and the fluorescence imaging are performed simultaneously by operating the first CCD and the second CCD in synchronization.
상기 제 1 광원으로부터 상기 노치필터, 상기 대물렌즈, 상기 제 1 다이크로익 스플리터 및 상기 제 2 다이크로익 스플리터를 차례로 통과한 광이 상기 제 1 CCD에 수신되어 상기 명시야 이미징이 이루어지며,
상기 제 2 광원으로부터 상기 제 1 다이크로익 스플리터에 의해 반사되어 상기 측정대상에 조사된 광에 의해 상기 측정대상의 세포 내에서 상기 형광이미지 신호가 발생하여 상기 대물렌즈에 의해 집속되고, 상기 대물렌즈에 의해 집속된 상기 형광이미지 신호가 상기 제 2 다이크로익 스플리터에 의해 반사되고 상기 발광 필터를 통과하여 상기 제 2 CCD에 수신됨으로써 상기 형광 이미징이 이루어지는 것을 특징으로 하는 세포 이미징 장치.
The method of claim 8,
Light passing through the notch filter, the objective lens, the first dichroic splitter, and the second dichroic splitter from the first light source in sequence is received by the first CCD to perform the brightfield imaging.
The fluorescent image signal is generated in the cell of the measurement object by the light reflected by the first dichroic splitter from the second light source and irradiated to the measurement object and focused by the objective lens. And the fluorescent image signal focused by the second dichroic splitter is reflected by the second dichroic splitter and passed through the light emission filter to the second CCD to perform the fluorescence imaging.
10. A cell imaging method comprising simultaneously performing brightfield imaging and fluorescence imaging using the cell imaging device according to any one of claims 1 to 9.
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