KR101611482B1 - Apparatus for analyzing samples using substrates for arraying cells and method therefor - Google Patents

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KR101611482B1
KR101611482B1 KR1020130095896A KR20130095896A KR101611482B1 KR 101611482 B1 KR101611482 B1 KR 101611482B1 KR 1020130095896 A KR1020130095896 A KR 1020130095896A KR 20130095896 A KR20130095896 A KR 20130095896A KR 101611482 B1 KR101611482 B1 KR 101611482B1
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황지영
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포항공과대학교 산학협력단
(주) 더바이오
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Abstract

세포 정렬 기판 및 이에 기반한 시료 분석 장치 및 방법이 개시된다. 시료 분석 장치는 광(Light)을 방출하는 광원, 시료에 포함된 세포가 정렬하도록 평판의 일면에 적어도 하나의 홈을 구비하는 세포 정렬 기판, 세포 정렬 기판 상에 놓인 시료에 제공된 광을 통하여 세포의 이미지를 획득하는 이미지 생성부, 획득한 세포의 이미지를 분석하여 세포에 대한 정보를 추출하는 이미지 처리부를 포함한다. 세포 정렬 기판과 시료 분석 장치 및 방법을 이용하여 인라인 홀로그램 분석에서 샘플의 밀도가 높아서 발생하는 영상복원 알고리즘 성능 저하 문제를 원천적으로 제거함으로써 시료의 분석대상이 되는 세포에 대한 정보를 용이하게 습득할 수 있다.A cell alignment substrate and a sample analyzing apparatus and method based thereon are disclosed. The sample analyzer includes a light source for emitting light, a cell alignment substrate having at least one groove on one side of the plate so that the cells contained in the sample are aligned, a cell alignment substrate on which the sample is placed, An image generating unit for acquiring an image, and an image processor for analyzing an image of the acquired cell to extract information about the cell. By using the cell alignment substrate and sample analyzer and method, it is possible to easily acquire information about the cell to be analyzed by removing the problem of degradation of image restoration algorithm caused by high density of sample in inline hologram analysis have.

Description

세포 정렬 기판을 이용한 시료 분석 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR ANALYZING SAMPLES USING SUBSTRATES FOR ARRAYING CELLS AND METHOD THEREFOR}[0001] APPARATUS FOR ANALYZING SAMPLES USING SUBSTRATES FOR ARRAYING CELLS AND METHOD THEREFOR [0002]

본 발명은 시료의 분석에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인라인 홀로그래피를 이용하여 세포에 대한 정보를 추출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to analysis of a sample, and more particularly, to an apparatus and method for extracting information on a cell using in-line holography.

광학 검경(Optical Microscopy)은 공학, 물리학, 의학 및 생물학 등 다양한 분야에서 많은 일을 담당하여 왔다. 또한, 광학 검경의 기술에 있어서, 해상도, 민감도, 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio) 및 휴대성의 개선 등을 위해 다양하고 새로운 이미징 시스템이 구현되어 왔다.Optical Microscopy has done a lot of work in various fields such as engineering, physics, medicine and biology. In addition, various new imaging systems have been implemented in the field of optical microscopy to improve resolution, sensitivity, signal to noise ratio, and portability.

광학현미경은 17세기 처음 등장한 이래 의학 및 생명과학 발전에 지대한 영향을 주었으며 현재도 관련 연구에 기본적으로 사용되는 장비이다. 현미경 장비는 그 용도에 따라 비용과 크기가 매우 다양하며 현재 휴대가 간편한 현미경 장비의 개발은 후진국의 의료지원, 모바일 헬스케어, 군용 야전진단장비 등 다양한 응용분야에 활용이 가능할 것을 기대하고 활발하게 이루어지고 있다.Since the first appearance of the microscope in the 17th century, optical microscopy has greatly influenced the development of medical and life sciences. Microscope equipment has various cost and size according to its purpose. It is expected to develop micro microscope equipment which is easy to carry at present, and it can be used in various applications such as medical support in a backward country, mobile health care, military field diagnostic equipment ought.

인라인 홀로그래피(Inline Holography)는 1940년대 후반 전자현미경이 개념적으로 등장할 시기에 전자석을 이용한 렌즈 제작의 한계를 극복하기 위해 제안된 기술로, 한 점에서 파생되는 광원으로부터 이미지를 얻는 기술이다. 인라인 홀로그래피는 본래의 영상을 얻기 위해서 홀로그램을 연산을 통해 복원하는 수학적 기술이 필요하기 때문에 CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)와 같은 디지털 요소들이 도입되면서 활발한 연구 및 응용이 되기 시작하였다. 인라인 홀로그래피는 렌즈가 필요 없으며 한 점에서 파생되는 광원과 이미지 센서, 연산장치 세가지 요소만으로 구현이 가능하기 때문에 구조가 광학 현미경에 비하여 매우 간단하다.Inline Holography is a technique to overcome the limitations of lens fabrication using electromagnets in the late 1940s when electron microscopes are conceptually emerging. It is a technique to obtain images from light sources derived from one point. Since in-line holography requires a mathematical technique to reconstruct the hologram through computation to obtain the original image, digital elements such as CCD (Charge Coupled Device) and CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) are introduced and actively studied and applied . Inline holography does not require a lens, and its structure is much simpler than an optical microscope because it can be realized with only three components: a light source, an image sensor, and a computing device.

한편, 인라인 홀로그래피를 주로 사용하는 레이저를 대신하여 LED 광원을 이용한 무렌즈 현미경이 제시되면서 저비용으로 손쉽게 장비를 제작 및 작동할 수 있는 길이 열렸다.On the other hand, a non-lens microscope using an LED light source has been proposed instead of a laser using mainly in-line holography, so that a device can be easily manufactured and operated at a low cost.

홀로그램으로부터 대상물 이미지의 재구성(Reconstruction)을 위해 인라인 홀로그래피에서 사용하는 방법으로는, 레일리 좀머펠트 회절 적분(Rayleigh-Sommerfeld Diffraction Integral), 위상 회복(Phase Retrieval) 등의 방식이 있다. The methods used in in-line holography for reconstruction of object images from holograms include Rayleigh-Sommerfeld Diffraction Integral and Phase Retrieval.

그러나, 인라인 홀로그램은 영상 처리에 많은 수학적 연산이 필요하고, 다중 산란이 일어나지 않을 정도의 희석된 샘플이 이상적이며 홀로그램으로부터 재구성된 이미지 영상(Reconstructed Image)은 이중상(Twin Image)을 만드는 등 원리적인 제약이나 결함이 있기 때문에, 개별 세포의 거리가 가깝게 뭉쳐있는 경우에는 재구성된 이미지 영상을 효과적으로 얻기 어려운 단점이 있다. 따라서, 샘플이 복잡해질 경우, 분석 정확도가 떨어지거나 분석이 불가능한 경우도 있다.However, in-line holograms require a lot of mathematical operations in image processing, diluted samples are ideal so that multiple scattering does not occur, and reconstructed images reconstructed from holograms have a principle constraint Or defects, it is difficult to effectively obtain reconstructed image images when the distances of the individual cells are close to each other. Therefore, when the sample becomes complicated, analysis accuracy may be degraded or analysis may not be possible.

본 발명의 목적은 분석 대상인 세포를 표면의 특정 위치에 정렬하여 샘플의 복잡성을 줄여 인라인 홀로그램 영상 분석의 정확도를 향상시키는 것에 있다.It is an object of the present invention to improve the accuracy of inline hologram image analysis by reducing the complexity of the sample by aligning the cells to be analyzed at specific positions on the surface.

또한, 본 발명의 다른 목적은 세포의 정렬을 이용하여 샘플의 복잡성이 제거되어 인라인 홀로그래피를 수행하기에 이상적인 샘플을 활용하여 세포에 대한 정보를 획득할 수 있는 시료 분석 장치를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a sample analyzer capable of obtaining information on a cell by using a sample ideal for performing in-line holography by eliminating the complexity of the sample using alignment of cells.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 시료 분석 장치에서 수행되는 시료 분석 방법을 제공하는 것에 있다.It is still another object of the present invention to provide a sample analysis method performed in a sample analysis apparatus.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 시료 분석 장치는, 광(Light)을 방출하는 광원과, 시료에 포함된 세포가 정렬하도록 평판의 일면에 적어도 하나의 홈을 구비하는 세포 정렬 기판과, 세포 정렬 기판 상에 놓인 시료에 제공된 광을 통하여 세포의 이미지를 획득하는 이미지 생성부와, 획득한 세포의 이미지를 분석하여 세포에 대한 정보를 추출하는 이미지 처리부를 포함하여 구성될 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a sample analyzer comprising: a light source that emits light; a cell array having at least one groove on one surface of the plate so that the cells included in the sample are aligned; An image generating unit for acquiring an image of the cell through the light provided to the sample placed on the cell alignment substrate, and an image processing unit for analyzing the image of the obtained cell to extract information about the cell .

여기에서, 상기 세포 정렬 기판은 적어도 하나의 홈을 구비하여 시료에 포함된 세포를 정렬시킬 수 있다.Here, the cell alignment substrate may include at least one groove to align the cells contained in the sample.

또한 여기에서, 상기 세포 정렬 기판은, 시료에 포함된 세포 중에서 분석의 대상이 되는 대상 세포의 종류, 크기 및 성질 중 적어도 하나에 기반하여 적어도 하나의 홈의 크기, 간격, 모양, 배치 및 깊이가 결정될 수 있다.The cell alignment substrate may further include at least one groove having a size, an interval, a shape, an arrangement, and a depth based on at least one of the type, size, and properties of cells to be analyzed, Can be determined.

나아가, 상기 적어도 하나의 홈의 모양은, 원, 다각형, V자형 및 ㄷ자형 중 어느 하나의 형태가 될 수 있다.Further, the shape of the at least one groove may be any one of a circle, a polygon, a V shape, and a C shape.

여기에서, 상기 이미지 생성부는, CCD(Charge-Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)를 이용하여 홀로그램을 생성할 수 있다.Here, the image generator may generate a hologram using a CCD (Charge-Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor).

또한 여기에서, 상기 이미지 생성부는, 광원을 상기 세포 정렬 기판 상에 놓인 시료에 조사시켜 발생하는 간섭 무늬에 기반하여 세포의 이미지를 홀로그램으로 생성할 수 있다.Here, the image generating unit may generate a hologram image of a cell based on an interference fringe generated by irradiating a light source onto a sample placed on the cell alignment substrate.

여기에서, 상기 이미지 처리부는 이미지 생성부로부터 원격에서 세포의 이미지를 수신할 수 있다.Here, the image processing unit may receive an image of a cell remotely from the image generating unit.

여기에서, 상기 세포에 대한 정보는 시료에 포함된 세포 중에서 분석의 대상이 되는 대상 세포의 크기, 개수, 형태 및 밀도에 대한 정보를 포함할 수 있다.Here, the information on the cells may include information on the size, number, shape, and density of the target cells to be analyzed in the cells included in the sample.

또한, 상술한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 세포 정렬 기판은 적어도 하나의 홈을 구비하여 시료에 포함된 세포를 정렬시킬 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a cell alignment substrate comprising at least one groove to align cells contained in a sample.

여기에서, 상기 세포 정렬 기판은 시료에 포함된 세포 중에서 분석의 대상이 되는 대상 세포의 종류, 크기 및 성질 중 적어도 하나에 기반하여 적어도 하나의 홈의 크기, 간격, 모양, 배치 및 깊이가 결정될 수 있다.Here, the size, spacing, shape, arrangement and depth of at least one groove can be determined based on at least one of the type, size, and properties of cells to be analyzed in the cells included in the sample have.

나아가, 상기 적어도 하나의 홈의 모양은 원, 다각형, V자형 및 ㄷ자형 중 어느 하나일 수 있다.Further, the shape of the at least one groove may be any one of a circle, a polygon, a V shape, and a C shape.

또한, 상술한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 시료 분석 방법은, 평판의 일면에 적어도 하나의 홈을 구비한 세포 정렬 기판을 이용하여 시료에 포함된 세포를 정렬하는 단계와, 세포 정렬 기판 상에 놓인 시료에 제공된 광(Light)을 통하여 세포의 이미지를 획득하는 단계와, 세포의 이미지를 수신하고, 수신된 세포의 이미지에 대한 분석을 통하여 세포에 대한 정보를 추출하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of analyzing a sample, comprising: aligning cells contained in a sample using a cell alignment substrate having at least one groove on one surface of a flat plate; , Obtaining an image of a cell through light provided on a sample placed on the cell alignment substrate, receiving the image of the cell, and extracting information on the cell through analysis of the image of the received cell As shown in FIG.

여기에서, 상기 시료에 포함된 세포를 정렬하는 단계는, 세포 정렬 기판 상의 적어도 하나의 홈에 기반하여 시료에 포함된 세포를 정렬할 수 있다.Here, aligning the cells contained in the sample may align the cells contained in the sample based on at least one groove on the cell alignment substrate.

여기에서, 상기 세포의 이미지를 획득하는 단계는, 광원을 세포 정렬 기판 상에 놓인 시료에 조사시켜 발생하는 간섭 무늬에 기반하여 세포의 이미지를 홀로그램으로 생성하게 할 수 있다.Here, the step of acquiring the image of the cell may generate a hologram image of the cell based on the interference pattern generated by irradiating the light source onto the sample placed on the cell alignment substrate.

여기에서, 상기 세포에 대한 정보를 추출하는 단계는, 홀로그램의 진폭 및 위상에 대한 정보에 기초하여 재구성한 이미지를 이용하여 세포에 대한 정보를 추출할 수 있다.Here, the step of extracting information on the cell may extract information on the cell using the reconstructed image based on the information on the amplitude and the phase of the hologram.

상기와 같은 본 발명에 따른 시료 분석 장치 및 방법과 세포 정렬 기판을 사용하면 인라인 홀로그램 분석에서 샘플의 밀도가 높아서 발생하는 영상복원 알고리즘 성능 저하 문제를 원천적으로 제거함으로써 시료의 분석대상이 되는 세포에 대한 정보를 용이하게 습득할 수 있다.By using the sample analyzing apparatus and method and the cell alignment substrate according to the present invention, it is possible to eliminate the problem of degradation of the image reconstruction algorithm caused by high density of samples in inline holographic analysis, Information can be easily acquired.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 분석 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세포 정렬 기판을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 세포 정렬 기판을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료에 포함된 세포를 정렬하는 세포 정렬 기판을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 분석 장치 및 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시료 분석 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a conceptual diagram for explaining the operation of a sample analyzer according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating a cell alignment substrate according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a cell alignment substrate according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view illustrating a cell alignment substrate for aligning cells contained in a sample according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram for explaining a sample analyzing apparatus and method according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart for explaining a sample analysis method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

먼저, 본 출원에서 사용되는 용어를 간략히 설명하면 다음과 같다.First, the terms used in the present application will be briefly described as follows.

홀로그램(Hologram)은 물체와 상호작용을 한 후 우리 눈에 들어오는 빛을 파동(광파: Light Wave)으로 인식하고, 이 광파에 대한 모든 정보를 빛의 간섭 무늬라는 형태로 기록하는 것을 말한다. 즉, 홀로그램에 빛을 비추면 이 빛은 회절을 통해 원래의 광파를 복원해 내게 되며, 이를 우리가 관찰하면, 마치 실제의 물체가 있는 것과 같은 동일한 영상을 볼 수 있게 된다.A hologram is a light wave that enters our eye after it interacts with an object and records all the information about the light wave in the form of a light interference pattern. In other words, when we shine a light on a hologram, the light restores the original light wave through diffraction. When we observe it, we can see the same image as if there is an actual object.

인라인 홀로그램(Inline Hologram)은 이미지를 기록하려는 물체에 의해서 회절되는 파와 회절되지 않고 그대로 물체를 투과하는 파의 간섭 무늬를 기록하여 만드는 홀로그램을 말한다. 즉, 기록하려는 물체는 투과성이 좋고 산란이 많지 않은 물체이어야 한다.An inline hologram is a hologram that records an interference pattern of a wave that is not diffracted by an object to be recorded but diffracted by an object. In other words, the object to be recorded should be an object with good permeability and low scattering.

둘 이상의 광파가 겹쳐질 때 파장과 진폭이 일정한 광파의 경우, 강하게 합쳐지거나, 약하게 합쳐지는 간섭이 뚜렷하게 잘 일어나게 되는데, 이러한 간섭성이 좋은 광원을 응집성 광원(Coherent Light Source)이라고 하는 반면, 비응집성 광원(Incoherent Light Source)은 이와 달리 파장과 진폭이 일정하지 않은 다양한 광파를 가진 광원을 말한다.
When two or more lightwaves are superimposed, strong lightwaves or weakly coherent interferences are remarkably generated in the case of a lightwave having a constant wavelength and amplitude. Such a coherent lightwavelength is called a coherent lightwavelength source, An Incoherent Light Source is a light source having various light waves whose wavelength and amplitude are not constant.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 분석 장치(400)의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the operation of a sample analyzer 400 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 시료 분석 장치(400)는 세포 정렬 기판(100), 이미지 생성부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the sample analyzer 400 may include a cell alignment substrate 100 and an image generator 200.

광원(10)에서 발생한 광을 세포 정렬 기판(100) 상에 놓인 시료(20)에 조사하여 시료(20)에 포함된 세포에 대한 정보를 추출할 수 있다. 광원(10)에서 발생한 광은 필터(30)의 개구부를 통하여 세포 정렬 기판(100) 상에 놓인 시료(20)에 조사될 수 있다. 또한, 세포 정렬 기판(100) 상에 놓인 시료(20)에 조사된 광에 의해 시료(20)에 포함된 세포에 대한 이미지를 생성할 수 있다. The light emitted from the light source 10 can be irradiated onto the sample 20 placed on the cell alignment substrate 100 to extract information on the cells contained in the sample 20. [ Light generated in the light source 10 can be irradiated onto the sample 20 placed on the cell alignment substrate 100 through the opening of the filter 30. [ In addition, an image of cells contained in the sample 20 can be generated by the light irradiated onto the sample 20 placed on the cell alignment substrate 100.

여기서, 광원(10)은 응집성 광원, 비응집성 광원(Incoherent Light Source) 또는 부분적으로 응집성 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정 색상의 LED를 광원(10)으로 사용할 수 있다.Here, the light source 10 may include a coherent light source, an incoherent light source, or a partially coherent light source. For example, LEDs of a predetermined color can be used as the light source 10.

또한, 시료(20)는 분석의 대상이 되는 물질로, 배양용기에서 배양하거나 생물에서 추출될 수 있다. 시료(20)는 생물의 다양한 세포를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 혈액이 포함될 수 있다.Also, the sample 20 is a substance to be analyzed, and can be cultured in a culture container or extracted from an organism. The sample 20 may include various cells of an organism, for example, blood may be included.

혈액 내에는 혈구와 혈장이 있으며, 혈구에는 적혈구, 백혈구, 혈소판 등이 존재한다. 혈장은 주로 수분으로 이루어져 있으며 여기에 생명유지에 필수적인 혈액응고인자, 전해질 등이 포함된다. 혈액의 광학 분석을 위해 원심분리법(Centrifugation), 막분리법(Membrane Separation Method), 말초혈액 도말 검사(Peripheral Blood Smear Examination) 등이 활용될 수 있다.There are blood cells and plasma in the blood, and red blood cells, white blood cells, and platelets are present in the blood cells. Plasma is mainly composed of water, which includes blood clotting factors and electrolytes that are essential for life support. For optical analysis of blood, Centrifugation, Membrane Separation Method, Peripheral Blood Smear Examination, etc. can be utilized.

상세하게는, 세포 정렬 기판(100)은 광학적으로 투명한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 세포 정렬 기판(100)은 유리, 플라스틱과 같은 재질로 형성될 수 있다.In detail, the cell alignment substrate 100 may be formed of an optically transparent material. For example, the cell alignment substrate 100 may be formed of a material such as glass or plastic.

세포 정렬 기판(100)은 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance, SPR) 바이오 센서에 사용되는 COC(Cyclic Olefin Copolymer)를 재료로 사용하여 제작될 수 있다.The cell alignment substrate 100 can be fabricated using COC (Cyclic Olefin Copolymer) used as a surface plasmon resonance (SPR) biosensor.

다음으로, 필터(30)는 광원(10)으로부터 발생한 광(Light)이 통과할 수 있는 개구부(Aperture)를 포함할 수 있다. 상세하게는, 필터(30)는 세포 정렬 기판(100)의 상단 표면으로부터 미리 설정된 거리만큼 이격되어 설치될 수 있다.Next, the filter 30 may include an aperture through which light generated from the light source 10 can pass. In detail, the filter 30 may be installed at a predetermined distance from the upper surface of the cell alignment substrate 100.

또한, 광원(10)으로부터 발생한 광이 통과하도록 형성된 개구부 (Aperture)는 다양한 크기와 모양을 가질 수 있다. 예를 들어, 개구부는 50um 내지 100um 이내인 직경의 원형일 수 있다.In addition, an aperture formed to allow light generated from the light source 10 to pass therethrough may have various sizes and shapes. For example, the opening may be circular with a diameter within the range of 50 [mu] m to 100 [mu] m.

한편, 세포 정렬 기판(100)은 이미지 생성부(200) 위에 위치될 수 있다. 다시 말해, 이미지 생성부(200)는 세포 정렬 기판 (100)의 하측에 인접하게 배치된다. 이미지 생성부(200)는 CCD(Charged Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)로 구성될 수 있다.On the other hand, the cell alignment substrate 100 may be placed on the image generation unit 200. In other words, the image generating unit 200 is disposed adjacent to the lower side of the cell alignment substrate 100. The image generating unit 200 may be a Charge Coupled Device (CCD) or a Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS).

상세하게는, 이미지 생성부(200)를 구성하는 CCD, CMOS는 일반적으로 크기가 9um 미만인 작은 화소 크기를 갖는다. 보다 작은 화소 크기를 갖는 CCD, CMOS 센서일수록 더 높은 해상도의 영상을 산출할 수 있다.
In detail, the CCD and the CMOS constituting the image generating unit 200 generally have a small pixel size of less than 9 um in size. CCD and CMOS sensors with smaller pixel sizes can produce higher resolution images.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 세포 정렬 기판을 설명하기 위한 예시도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 세포 정렬 기판을 설명하기 위한 단면도이다. 여기서, 도 3은 도 2의 A와 A'를 연결하는 선을 기준으로 세포 정렬 기판(100)을 자른 단면도이다.2 is an exemplary view illustrating a cell alignment substrate according to an embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view illustrating a cell alignment substrate according to an embodiment of the present invention. Here, FIG. 3 is a cross-sectional view of the cell alignment substrate 100 taken along the line connecting A and A 'in FIG.

도 2 및 도 3을 참조하면, 세포 정렬 기판(100)은 시료(20)가 주입되도록 평판의 일측에 구비된 주입부(110)와, 주입부(110)를 통하여 주입된 시료(20)가 배출되고, 평판의 타측에 구비된 배출부(130)와, 주입부(110)와 배출부(130)의 사이에 적어도 하나의 홈을 구비하여 시료(20)에 포함된 세포를 정렬시키는 조사부(120)를 포함할 수 있다.2 and 3, the cell alignment substrate 100 includes an injection unit 110 provided at one side of a flat plate for injecting a sample 20 and a sample 20 injected through the injection unit 110 And an irradiation unit 130 for aligning the cells contained in the sample 20 by providing at least one groove between the injection unit 110 and the discharge unit 130, 120).

주입부(110)는 장력이 존재하는 시료의 성질에 기반하여 원형으로 제작될 수 있다. 원형의 홈으로부터 조사부(120)로 이어지는 부분은 비스듬한 사선의 형태로 제작될 수 있다. 원형의 홈에 안착한 시료(20)는 비스듬한 사선을 따라 퍼뜨려질 수 있다. 즉, 세포 정렬 기판(100)은 주입부(110)로 주입된 시료(20)가 조사부(120)를 거쳐 배출부(130)쪽으로 흐르도록 경사질 수 있다.The injection unit 110 can be made in a circular shape based on the properties of the sample in which the tension exists. The portion extending from the circular groove to the irradiation unit 120 can be formed in the shape of an oblique slant line. The sample 20 seated in the circular groove can be spread along oblique slant lines. That is, the cell alignment substrate 100 may be inclined such that the sample 20 injected into the injection unit 110 flows to the discharge unit 130 through the irradiation unit 120.

상세하게는, 세포 정렬 기판(100)에 대한 제조 과정을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 세포 정렬 기판(100)을 설명하면 다음과 같다.In detail, the cell alignment substrate 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to a manufacturing process for the cell alignment substrate 100.

세포 정렬 기판(100)에 대한 제조는 다이캐스팅(die casting) 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 세포 정렬 기판(100)의 재료로서 유리나 광학적 성질이 우수한 플라스틱, COC(Cyclic Olefin Copolymer) 등을 이용할 수 있다.The cell alignment substrate 100 may be manufactured by a die casting method. For example, plastic or COC (Cyclic Olefin Copolymer) excellent in glass or optical properties can be used as the material of the cell alignment substrate 100.

또한, 세포 정렬 기판(100)에 대한 제조는 미세사출성형(Micro Injection Molding) 방법을 이용하여 기판의 윗면과 아랫면을 제작하고, 두 면의 접합은 Hot Embossing을 이용한 열융착(Thermal Bonding)의 방식을 사용할 수 있다.The cell alignment substrate 100 is manufactured by forming a top surface and a bottom surface of the substrate using a micro injection molding method and bonding the two surfaces using a thermal bonding method using hot embossing Can be used.

미세사출성형에 있어, 필요한 금형(Mold)의 제작방법으로는 반도체 공정을 참조할 수 있다. 예컨대, 포토레지스트(Photoresist) 재료를 이용해서 제작할 수 있으며, 이러한 경우, 리소그래피(Lithography) 기술이 사용될 수 있다. 여기서, 포토레지스트 재료는 SU-8이 사용될 수 있으며, 원판(Substrate)의 재료로는 니켈이 포함되어 사용될 수 있다. 즉, 원판 위에 미세구조를 만들기 위해 포토레지스트 재료인 SU-8이 사용될 수 있다.As a method of manufacturing a mold required for micro injection molding, a semiconductor process can be referred to. For example, a photoresist material can be used. In this case, a lithography technique can be used. Here, SU-8 may be used as the photoresist material, and nickel may be used as the material of the substrate. That is, a photoresist material SU-8 may be used to make a microstructure on the disk.

도 3을 참조하면, 주입부(110), 조사부(120) 및 배출부(130)는 평판의 윗면에 일정한 깊이로 홈이 파져 있어 시료가 평판 바깥으로 흘러 넘쳐 이탈하지 않고 안착하도록 할 수 있다. 홈의 깊이는 주입부(110)에서 조사부(120)를 거쳐 배출부(130)로 갈수록 깊어지도록 경사가 있게 제작될 수 있다. 이에 따르면 시료가 중력에 의해 주입부(110)에서 배출부(130)쪽으로 흐를 수 있다.3, the injection unit 110, the irradiation unit 120, and the discharge unit 130 may have a predetermined depth on the upper surface of the flat plate, so that the sample flows out of the flat plate and can be seated without overflowing. The depth of the groove can be made inclined so as to be deepened from the injection part 110 to the discharge part 130 through the irradiation part 120. [ According to this, the sample can flow from the injection part 110 toward the discharge part 130 by gravity.

또한, 조사부(120)의 적어도 하나의 홈에 정렬된 세포들을 제외한 남은 시료는 배출부(130)에 형성된 개구부를 통해 배출되도록 할 수 있다.
In addition, the remaining sample excluding the cells aligned in at least one groove of the irradiation unit 120 may be discharged through the opening formed in the discharge unit 130.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료에 포함된 세포를 정렬하는 세포 정렬 기판(100)의 조사부(120)를 설명하기 위한 예시도이다.4 is an exemplary view for explaining an irradiation unit 120 of a cell alignment substrate 100 for aligning cells contained in a sample according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 세포 정렬 기판(100)은 적어도 하나의 홈과 같은 물리적 미세구조를 구비하여 시료(20)에 포함된 세포를 정렬시킬 수 있다.Referring to FIG. 4, the cell alignment substrate 100 may have a physical microstructure such as at least one groove to align the cells contained in the sample 20.

먼저, 조사부(120)는 시료(20)에 포함된 세포 중에서 분석의 대상이 되는 대상 세포의 종류, 크기 및 성질 중 적어도 하나에 기반하여 적어도 하나의 홈과 같은 물리적 미세구조의 크기, 간격, 모양, 배치 및 깊이가 결정될 수 있다.First, the examination unit 120 measures the size, spacing, and shape of physical microstructures such as at least one groove based on at least one of the types, sizes, and properties of cells to be analyzed in the cells included in the sample 20 , Placement and depth can be determined.

예를 들어, 조사부(120)가 포함하는 적어도 하나의 홈의 모양은 원, 다각형, V자형 및 ㄷ자형 중 어느 하나일 수 있다.For example, the shape of the at least one groove included in the irradiation unit 120 may be any one of a circle, a polygon, a V shape, and a C shape.

도 4a는 원형의 홈을 구비한 조사부(120)를 나타내고, 도 4b는 ㄷ자형 돌기를 구비한 조사부(120)를 나타내며, 도 4c는 V자형 돌기를 구비한 조사부(120)를 나타낸다.4A shows an irradiation unit 120 having a circular groove, FIG. 4B shows an irradiation unit 120 having a C-shaped protrusion, and FIG. 4C shows an irradiation unit 120 having V-shaped protrusions.

상세하게는, 홈은 조사부(120) 상측 평면에 음각의 형태로 제작되어 중력에 의해 세포가 홈에 들어가게 할 수 있다. 또는, 양각의 칸막이 형태로 제작되어 세포가 홈에 들어가게 할 수 있다. 다시 말해, 홈은 음각의 형태, 양각의 형태로 제작될 수 있다.In detail, the grooves are formed in the shape of a depressed shape in the upper plane of the irradiation unit 120, so that cells can enter into the grooves by gravity. Alternatively, they can be fabricated in the form of embossed cubicles to allow cells to enter the grooves. In other words, the grooves can be made in the form of engraved, embossed.

한편, 홈은 구멍(Hole) 형태의 마이크로웰(Microwell) 구조를 가질 수 있으며, 조사부(120)에 흘러 내려온 시료(20)는 중력에 의해 시료(20)에 포함된 세포가 홀에 들어가는 형태로 제작될 수 있다. 다른 실시예로, 조사부(120)는 미세 유체(Micro Fluid)를 칸막이 형태의 구조로 만들어 세포를 정렬할 수 있게 제작될 수 있다.
The grooves may have a microwell structure in the form of a hole and the sample 20 flowing into the irradiating unit 120 may have a shape such that cells contained in the sample 20 enter the holes due to gravity Can be produced. In another embodiment, the irradiating unit 120 may be made to be capable of aligning cells by making a microfluid into a cubic structure.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 분석 장치 및 방법을 설명하기 위한 개념도이다.5 is a conceptual diagram for explaining a sample analyzing apparatus and method according to an embodiment of the present invention.

도 5a를 참조하면, 시료 분석 장치(400)는 세포 정렬 기판 (100), 이미지 생성부(200) 및 이미지 처리부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5A, the sample analyzer 400 may include a cell alignment substrate 100, an image generator 200, and an image processor 300.

먼저, 세포 정렬 기판(100)은 평판의 일측에 구비된 주입부(110)로 시료(20)를 주입하게 되면, 중력에 의해서 평판의 타측에 구비된 배출부(130)로 흐름이 생기게 된다. 주입부(110)와 배출부(130)의 사이에 위치한 조사부(120)는 적어도 하나의 홈을 구비하고 있어 각 홈에는 시료(20)에 포함된 세포가 정렬되게 된다.First, when the sample 20 is injected into the injection unit 110 provided at one side of the plate, the cell alignment substrate 100 is caused to flow to the discharge unit 130 provided at the other side of the flat plate due to gravity. The irradiating unit 120 located between the injecting unit 110 and the discharging unit 130 has at least one groove so that the cells included in the sample 20 are aligned in the respective grooves.

다음으로, 세포 정렬 기판(100)의 하측에 인접하게 배치된 이미지 생성부(200)는 CCD(Charged Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)중 어느 하나를 이용하여 시료(20)에 포함된 분석의 대상이 되는 세포의 이미지인 홀로그램을 획득할 수 있다.Next, the image generating unit 200 disposed adjacent to the lower side of the cell alignment substrate 100 may be a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) It is possible to obtain a hologram which is an image of a cell to be analyzed.

상세하게는, 이미지 생성부(200)는 대상 시료(20)의 원본 홀로그램 진폭 이미지(Raw Hologram Amplitude Image)를 생성하기 위해 CCD, CMOS 센서를 사용할 수 있다. 소실된 홀로그램 위상은 그 후 회복되고, 측정된 진폭 정보와 함께 회복된 위상 정보가 대상 시료(20)의 이미지를 재구성하기 위하여 사용될 수 있다. In detail, the image generating unit 200 may use a CCD or a CMOS sensor to generate a raw hologram amplitude image of the target sample 20. The lost hologram phase is then recovered and recovered phase information along with the measured amplitude information can be used to reconstruct the image of the object sample 20.

다음으로, 이미지 처리부(300)는 이미지 생성부(200)로부터 세포의 이미지인 홀로그램을 수신하고, 적어도 하나 이상의 프로세서로 수신된 세포의 이미지를 분석하여 세포에 대한 정보를 추출할 수 있다. 이 때 추출된 세포에 대한 정보는 디스플레이 상에서 사용자에게 표시될 수 있다.Next, the image processing unit 300 receives the hologram, which is an image of the cell, from the image generating unit 200, and analyzes the image of the cell received by the at least one processor to extract information about the cell. Information on the extracted cells may be displayed to the user on the display.

홀로그램의 형태의 세포의 이미지에 대한 분석은 홀로그램의 진폭 및 위상에 대한 정보에 기초하여 이미지를 재구성함으로써 구현될 수 있다. 여기서, 홀로그램의 진폭은 정규화하여 활용될 수도 있다. Analysis of the image of the cell in the form of a hologram can be implemented by reconstructing the image based on information about the amplitude and phase of the hologram. Here, the amplitude of the hologram may be normalized and utilized.

홀로그램으로부터의 이미지 재구성을 위해 두 가지 방법이 사용될 수 있다. 첫번째, 각 홀로그램 강도의 푸리에 요소 역전파(Back-Propagate the Fourier Components) 방법을 활용할 수 있다. 두번째로, 각 홀로그램 진폭의 2D 위상의 회복 방법을 활용할 수 있다. Two methods can be used for image reconstruction from a hologram. First, the Back-Propagate the Fourier Components method of each hologram intensity can be utilized. Second, we can take advantage of the 2D phase recovery method of each hologram amplitude.

이 두 가지 접근법은 이미지 생성부(200)에서 생성된 대상 시료(20)의 원본 홀로그램 진폭 이미지(Raw Hologram Amplitude Image)로부터 대상물의 이중상(Twin Image) 재구성(Reconstruction)을 가능하게 한다.These two approaches enable reconstruction of the object's Twin Image from the raw hologram amplitude image of the object sample 20 generated in the image generator 200. [

이들 접근법 양자 모두에서, 필드의 역전파(Back-Propagating)를 위해 레일리 좀머펠트 적분(Rayleigh-Sommerfeld Integral)의 전달함수(Transfer Function)가 사용될 수 있다.In both of these approaches, a Transfer Function of Rayleigh-Sommerfeld Integral may be used for Back-Propagating the field.

레일리 좀머펠트 적분(Rayleigh-Sommerfeld Integral)의 전달함수(Transfer Function)는 함수 계산을 위하여 광원(10)으로부터 일정한 거리에 떨어져 있는, 이미지 생성부(200)부가 생성한 세포의 이미지 홀로그램의 진폭 및 위상에 대한 정보를 필요로 한다.The Transfer Function of the Rayleigh-Sommerfeld Integral is a function of the amplitude and phase of the image hologram of the cell generated by the image generating unit 200, which is a certain distance from the light source 10, And the like.

도 5b를 참조하면, 이미지 처리부(300)는 이미지 생성부(200)로부터 원격에서 세포의 이미지를 수신할 수 있다. 즉, 이미지 생성부(200)로부터 이미지 처리부(300)를 포함하는 컴퓨터(50)로 세포의 이미지가 전달될 수 있다. Referring to FIG. 5B, the image processing unit 300 may receive an image of a cell remotely from the image generating unit 200. That is, the image of the cell can be transferred from the image generating unit 200 to the computer 50 including the image processing unit 300.

먼저, 이미지 처리부(300)는 이미지 생성부(200)로부터의 이미지를 수신하여 분석하기 위한 소프트웨어를 구동할 수 있는 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 이미지 처리부(300)는 홀로그래픽 진폭(Amplitude) 또는 강도(Intensity)를 포함하는 세포의 이미지를 수신할 수 있다.First, the image processing unit 300 includes at least one or more processors capable of driving software for receiving and analyzing images from the image generating unit 200. The image processing unit 300 may receive an image of a cell including a holographic amplitude or an intensity.

이 때, 이미지 처리부(300)는 이미지 생성부(200)와 유선으로 연결될 수 있다. 유선 연결은 예를 들어, USB를 포함할 수 있다.In this case, the image processing unit 300 may be connected to the image generating unit 200 by wire. The wired connection may include, for example, USB.

다음으로, 다른 대안적 실시예로서 이미지 처리부(300)를 포함하는 이동통신장치(40)가 이미지 생성부(200)와 연결될 수 있다. 예컨대, 이동통신장치(40)에 포함된 하나 이상의 프로세서는 이미지 생성부(200)로부터 세포의 이미지를 수신하는 기능을 수행할 수 있다.Next, as another alternative embodiment, the mobile communication device 40 including the image processing unit 300 may be connected to the image generating unit 200. [ For example, one or more processors included in the mobile communication device 40 may perform a function of receiving an image of a cell from the image generating unit 200.

또한, 이동통신장치(40)는 이미지 처리부(300)를 포함하는 원격 컴퓨터(60)와 통신 네트워크를 통하여 연동할 수 있다. In addition, the mobile communication device 40 can be interworked with a remote computer 60 including the image processing unit 300 through a communication network.

이동통신장치(40)는 통신 네트워크를 거쳐 이미지 처리부(300)를 포함하는 원격 컴퓨터(60)로 연결될 수 있다. 통신 네트워크는 일반적인 유선, 무선 및 이동통신 네트워크를 포함할 수 있다. 통신 네트워크의 예로서 인터넷 같은 광대역 네트워크를 포함할 수 있고, CDMA, GSM, WCDMA, LTE, LTE-Advanced, Wi-MAX, 무선랜(Wireless LAN), 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth), UWB(Ultra Wideband)가 포함될 수 있다. The mobile communication device 40 may be connected to a remote computer 60 that includes the image processing unit 300 via a communication network. The communication network may comprise a general wired, wireless and mobile communication network. Examples of communication networks may include broadband networks such as the Internet and may include CDMA, GSM, WCDMA, LTE, LTE-Advanced, Wi-MAX, Wireless LAN, Zigbee, Bluetooth, UWB Ultra Wideband).

한편, 이동통신장치(40)는 이미지 처리부(300)를 포함하는 외부 장치에 의해 처리된 정보를 수신할 수 있다. On the other hand, the mobile communication device 40 can receive information processed by an external device including the image processing unit 300. [

더 나아가, 이동통신장치(40)는 광원(10)과 필터(30)를 포함하도록 구성될 수도 있다.Further, the mobile communication device 40 may be configured to include the light source 10 and the filter 30. [

따라서, 상술한 시료 분석 장치(400)는 이미지 처리부(300)를 포함한 휴대용 장치로 제작할 수 있다. 아울러, 이미지 생성부(200)로부터 생성된 이미지를 원격에서 수신하도록 이미지 처리부(300)를 원격 컴퓨터(60)에 위치시킨다면 세포 정렬 기판(100)과 이미지 생성부(200)를 포함한 휴대용 장치로 제작할 수 있다.Therefore, the above-described sample analyzer 400 can be manufactured as a portable device including the image processor 300. [ If the image processing unit 300 is located in the remote computer 60 to remotely receive the image generated by the image generating unit 200, the image processing unit 300 may be manufactured as a portable device including the cell alignment substrate 100 and the image generating unit 200 .

시료 분석 장치(400)의 일 실시예로서 스마트폰과 연동된 건강진단 장비, 야전 세균 감지장치로 활용이 가능하다. 예를 들어, 이미지 처리부(300)를 제외한 5cm*5cm*15cm 크기의 형태로 구현하여, 컴퓨터, 노트북, 스마트폰에 연결하여 사용할 수 있다. 또는 연산장치 및 화면출력장치를 내장하여 독립적인 형태로 구현할 수 있다.As one embodiment of the sample analyzing apparatus 400, it can be used as a health diagnostic apparatus and a field bacteria detecting apparatus linked to a smartphone. For example, it may be implemented in a form of 5 cm * 5 cm * 15 cm except for the image processing unit 300, and may be connected to a computer, a notebook, and a smart phone. Or an independent computing device and a screen output device can be implemented.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 시료 분석 장치의 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 설명하였으나, 각 구성부 중 적어도 두 개가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합 및 분리된 실시예의 경우도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
Although the respective components of the sample analyzer according to the above-described embodiments of the present invention have been described as being arranged in the respective components for convenience of explanation, at least two of the components may be combined to form one component, It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시료 분석 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart for explaining a sample analysis method according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시료 분석 방법은 세포를 정렬하는 단계(S610)와, 세포의 이미지를 획득하는 단계(S620) 및 세포에 대한 정보를 추출하는 단계(S630)를 포함한다.Referring to FIG. 6, a sample analyzing method according to an exemplary embodiment of the present invention includes aligning cells (S610), obtaining images of cells (S620), and extracting information about cells (S630) .

평판의 일면에 적어도 하나의 홈을 구비한 세포 정렬 기판(100)을 이용하여 시료(20)에 포함된 세포를 정렬할 수 있다(S610).The cells included in the sample 20 can be aligned using the cell alignment substrate 100 having at least one groove on one surface of the flat plate S610.

상세하게는, 세포를 정렬하는 단계(S610)는, 평판의 일측에 구비된 주입부(110)에 시료(20)를 주입하는 단계와, 주입부(110)로 주입된 시료(20)가 평판의 타측에 구비된 배출부(130)쪽으로 흐르도록 하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 주입부(110)와 배출부(130)의 사이에 구비된 적어도 하나의 홈에 기반하여 시료(20)에 포함된 세포를 정렬할 수 있다.In more detail, the step of aligning the cells (S610) includes the steps of injecting the sample 20 into the injection unit 110 provided at one side of the flat plate, and injecting the sample 20 injected into the injection unit 110 into the flat plate To the discharging part 130 provided on the other side of the discharging part 130. That is, the cells included in the sample 20 can be aligned based on at least one groove provided between the injection unit 110 and the discharge unit 130.

주입부(110)로 시료(20)를 주입하게 되면, 중력에 의해서 평판의 타측에 구비된 배출부(130)로 흐름이 생기게 된다. 주입부(110)와 배출부(130)의 사이에 위치한 조사부(120)는 적어도 하나의 홈을 구비하고 있어 각 홈에는 시료(20)에 포함된 세포가 정렬되게 된다.When the sample 20 is injected into the injection unit 110, a flow occurs to the discharge unit 130 provided on the other side of the flat plate due to gravity. The irradiating unit 120 located between the injecting unit 110 and the discharging unit 130 has at least one groove so that the cells included in the sample 20 are aligned in the respective grooves.

예를 들어, 세포 정렬 기판(100)의 조사부(120) 상측 평면에 음각의 형태로 제작되어 중력에 의해 세포가 홈에 들어가게 하거나, 양각의 칸막이 형태로 제작되어 세포가 홈에 들어가게 함으로써, 시료(20)에 포함된 세포를 정렬할 수 있다. 여기서, 조사부(120)는 시료(20)에 포함된 세포 중에서 분석의 대상이 되는 대상 세포의 종류, 크기 및 성질 중 적어도 하나에 기반하여 적어도 하나의 홈의 크기, 간격, 모양, 배치 및 깊이가 결정될 수 있다.For example, the cell alignment substrate 100 may be manufactured in the form of a depressed shape on the upper plane of the irradiation unit 120, and cells may be formed into a groove by gravity or may be fabricated in the form of a relief partition, 20). ≪ / RTI > Here, the examination unit 120 may measure at least one of the size, spacing, shape, arrangement, and depth of at least one groove based on at least one of the type, size, and properties of cells to be analyzed in the cells included in the sample 20 Can be determined.

세포 정렬 기판(100) 상에 놓인 시료(20)에 제공된 광(light)을 통하여 세포의 이미지를 획득할 수 있다(S620). 비응집성 광원을 세포 정렬 기판 (100) 상에 놓인 시료(20)에 조사시켜 발생하는 간섭 무늬에 기반하여 세포의 이미지를 홀로그램으로 생성할 수 있다. The image of the cell can be obtained through the light provided to the sample 20 placed on the cell alignment substrate 100 (S620). The image of the cell can be generated as a hologram based on the interference pattern generated by irradiating the non-coherent light source onto the sample 20 placed on the cell alignment substrate 100.

예를 들어, CCD(Charged Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)중 어느 하나를 이용하여 시료(20)에 포함된 분석의 대상이 되는 세포의 이미지인 홀로그램을 획득할 수 있다.For example, it is possible to obtain a hologram, which is an image of a cell to be analyzed included in the sample 20, using either a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).

세포의 이미지를 수신하고, 수신된 세포의 이미지에 대한 분석을 통하여 세포에 대한 정보를 추출할 수 있다(S630). 즉, 세포의 이미지를 수신하고, 수신된 세포의 이미지에 대한 분석을 통하여 세포에 대한 정보를 추출할 수 있다. The image of the cell can be received, and the information about the cell can be extracted through analysis of the image of the received cell (S630). That is, an image of a cell can be received, and information on the cell can be extracted through analysis of the image of the received cell.

홀로그램의 형태의 세포의 이미지에 대한 분석을 통하여 세포에 대한 정보를 추출할 수 있다. 예를 들어, 홀로그램의 진폭 및 위상에 대한 정보에 기초하여 이미지를 재구성하여 세포에 대한 정보를 추출할 수 있다. 또한, 분석을 위한 알고리즘으로, 각 홀로그램 강도의 푸리에 요소 역전파(Back-Propagate the Fourier Components) 방법 또는 각 홀로그램 진폭의 2D 위상의 회복 방법을 활용할 수 있다.Information about the cell can be extracted by analyzing the image of the cell in the form of a hologram. For example, the image can be reconstructed based on information about the amplitude and phase of the hologram to extract information about the cell. As an algorithm for analysis, it is possible to utilize a method of Back-Propagate the Fourier Components of each hologram intensity or a method of recovering the 2D phase of each hologram amplitude.

본 발명의 실시예에 따른 시료 분석 방법은 상술한 시료 분석 장치(400)에 의하여 수행될 수 있다.The sample analyzing method according to the embodiment of the present invention can be performed by the sample analyzing apparatus 400 described above.

상세하게는, 세포를 정렬하는 단계(S610)는 시료 분석 장치(400)의 세포 정렬 기판(100)에 의하여 수행될 수 있고, 세포의 이미지를 획득하는 단계(S620)는 이미지 생성부(200)에 의하여 수행될 수 있으며, 세포에 대한 정보를 추출하는 단계(S630)는 이미지 처리부(300)에 의하여 수행될 수 있다.The step S610 of aligning the cells may be performed by the cell alignment substrate 100 of the sample analyzer 400 and the step S620 of acquiring an image of the cells may be performed by the image generating unit 200, And extracting information about the cell (S630) may be performed by the image processing unit 300. [0053] FIG.

상기와 같은 본 발명에 따른 시료 분석 장치(400) 및 방법에 따르면 인라인 홀로그램 분석에서 샘플의 밀도가 높아서 발생하는 영상복원 알고리즘 성능 저하 문제를 원천적으로 제거함으로써 시료의 분석대상이 되는 세포에 대한 정보를 용이하게 습득할 수 있다.According to the sample analyzing apparatus 400 and method according to the present invention as described above, the problem of deterioration in performance of the image reconstruction algorithm caused by high density of samples in the in-line holographic analysis is originally eliminated, It can be easily learned.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

10: 광원 20: 시료
30: 필터 40: 이동통신장치
50: 컴퓨터 60: 원격 컴퓨터
100: 세포 정렬 기판 110: 주입부
120: 조사부 130: 배출부
200: 이미지 생성부 300: 이미지 처리부
400: 시료 분석 장치
10: light source 20: sample
30: filter 40: mobile communication device
50: computer 60: remote computer
100: cell alignment substrate 110:
120: irradiator 130:
200: image generating unit 300:
400: sample analyzer

Claims (16)

인라인 홀로그래피 영상 분석을 이용하는 시료 분석 장치로서,
광(Light)을 방출하는 광원;
상기 광을 투과하는 평판의 일면에 복수의 홈들을 구비하고 상기 복수의 홈들에 시료에 포함된 복수의 세포들을 정렬하는 세포 정렬 기판;
상기 세포 정렬 기판 상에 놓인 상기 시료에 상기 광이 조사될 때 상기 세포에 의해 회절되는 파와 회절되지 않고 상기 세포를 투과하는 파의 간섭 무늬를 포함한 홀로그램을 획득하는 이미지 생성부; 및
상기 홀로그램의 진폭 또는 위상에 대한 정보를 토대로 재구성한 이미지를 이용하여 상기 복수의 홈들에 위치하는 복수의 세포들 각각에 대한 정보를 추출하는 이미지 처리부를 포함하되,
상기 세포 정렬 기판은, 상기 평판의 일측에 구비되고 상기 시료가 주입되는 주입부, 상기 평판의 타측에 구비되고 상기 시료가 배출되는 배출부, 및 상기 주입부와 상기 배출부 사이에 상기 복수의 홈들을 구비하고 상기 복수의 홈들이 상기 평판 상에서 서로 분리되도록 일정 간격 이격되어 가로 및 세로 방향으로 규칙적으로 배열되는 조사부를 포함하며,
상기 복수의 홈들은 개별 세포 수준의 정렬 해상도를 가지며, 상기 복수의 홈들 중 서로 인접한 홈들 사이의 간격 또는 상기 복수의 홈들에 의해 정렬되는 서로 인접한 세포들 간의 거리는 개별 세포들 간의 홀로그램 정보의 중첩과 개별 세포의 분석 정확도의 균형을 통해 결정되는 시료 분석 장치.
A sample analyzer using in-line holographic image analysis,
A light source for emitting light;
A cell alignment substrate having a plurality of grooves on one surface of the flat plate transmitting the light and aligning a plurality of cells contained in the sample in the plurality of grooves;
An image generating unit for acquiring a hologram including an interference fringe of a wave that is not diffracted by the cell when the light is irradiated onto the sample placed on the cell alignment substrate but is not diffracted by the cell; And
And an image processor for extracting information on each of a plurality of cells located in the plurality of grooves using an image reconstructed based on information on the amplitude or phase of the hologram,
Wherein the cell alignment substrate comprises: an injection part provided at one side of the flat plate and to which the sample is injected; a discharge part provided at the other side of the flat plate and through which the sample is discharged; And an irradiating portion spaced apart from the flat plate by a predetermined distance and regularly arranged in the horizontal and vertical directions,
Wherein the plurality of grooves have an alignment resolution at an individual cell level and the distance between adjacent grooves of the plurality of grooves or the distance between adjacent cells aligned by the plurality of grooves is determined by overlapping of hologram information between individual cells, A sample analyzer that is determined through a balance of cell analysis accuracy.
청구항 1에 있어서,
상기 조사부에 설치되는 상기 복수의 홈들의 크기, 간격, 모양, 배치 및 깊이는, 상기 시료에 포함된 세포 중에서 분석의 대상이 되는 대상 세포의 종류, 크기 및 성질 중 적어도 어느 하나에 기반하여 결정되고,
상기 조사부의 복수의 홈들에 정렬되지 않은 세포를 포함하는 시료는 상기 주입부, 상기 조사부 및 상기 배출부 쪽으로 흘러 상기 배출부에 형성된 개구부를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
The method according to claim 1,
The size, spacing, shape, arrangement, and depth of the plurality of grooves provided in the irradiation unit are determined based on at least any of the type, size, and properties of cells to be analyzed in the cells included in the sample ,
Wherein the sample including cells not aligned in the plurality of grooves of the irradiation unit flows to the injection unit, the irradiation unit, and the discharge unit, and is discharged through the opening formed in the discharge unit.
청구항 2에 있어서,
상기 세포 정렬 기판은, 상기 주입부로 주입된 시료가 상기 조사부를 거쳐 상기 배출부로 흐르도록 경사지는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
The method of claim 2,
Wherein the cell alignment substrate is inclined such that a sample injected into the injection section flows through the irradiation section to the discharge section.
청구항 3에 있어서,
상기 복수의 홈들 각각의 모양은 원, 다각형, V자형 및 ㄷ자형 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
The method of claim 3,
Wherein the shape of each of the plurality of grooves includes one of a circle, a polygon, a V shape, and a C shape.
청구항 3에 있어서,
상기 이미지 생성부는
CCD(Charge-Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
The method of claim 3,
The image generation unit
(CCD) or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor).
삭제delete 청구항 5에 있어서,
상기 이미지 처리부는 프로세서를 포함하고, 상기 홀로그램의 강도의 푸리에 요소 역전파(Back-Propagating the Fourier Components) 또는 상기 홀로그램의 진폭의 2D(two dimension) 위상의 회복을 이용하여 상기 홀로그램으로부터 상기 개별 세포의 이미지를 재구성하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
The method of claim 5,
Wherein the image processing unit comprises a processor and is adapted to recover from the holograms an image of the individual cells using a Back-Propagating the Fourier Components of the intensity of the hologram, or a recovery of the two-dimensional phase of the amplitude of the hologram. And reconstructs the image.
인라인 홀로그래피 영상 분석을 이용하는 시료 분석 장치로서,
광을 투과하는 평판의 일면에 복수의 홈들을 구비하고 상기 복수의 홈들에 시료에 포함된 복수의 세포들을 정렬하는 세포 정렬 기판; 및
상기 세포 정렬 기판상에 놓인 상기 시료에 광이 조사될 때 상기 세포에 의해 회절되는 파와 회절되지 않고 상기 세포를 투과하는 파의 간섭 무늬를 포함한 홀로그램을 획득하는 이미지 생성부를 포함하되,
상기 세포 정렬 기판은 상기 평판의 일면 일측에 구비되고 상기 시료가 주입되는 주입부, 상기 평판의 일면 타측에 구비되고 상기 시료가 배출되는 배출부, 및 상기 주입부와 상기 배출부 사이에 상기 복수의 홈들을 구비하고 상기 복수의 홈들이 상기 평판 상에서 서로 분리되도록 일정 간격 이격되어 가로 및 세로 방향으로 규칙적으로 배열되는 조사부를 포함하며,
상기 홀로그램은 원격에 위치하는 이미지 처리부로 전달되고, 상기 이미지 처리부에서 상기 홀로그램의 진폭 및 위상에 대한 정보를 토대로 재구성한 이미지로부터 상기 복수의 홈들에 위치하는 복수의 세포들 각각에 대한 정보를 추출하는데 이용되며,
상기 복수의 홈들은 개별 세포 수준의 정렬 해상도를 가지고, 상기 복수의 홈들 중 서로 인접한 홈들 사이의 간격 또는 상기 복수의 홈들에 의해 정렬되는 서로 인접한 세포들 간의 거리는 개별 세포들 간의 홀로그램 정보의 중첩과 개별 세포의 분석 정확도의 균형을 통해 결정되는 시료 분석 장치.
A sample analyzer using in-line holographic image analysis,
A cell alignment substrate having a plurality of grooves on one surface of a flat plate through which light is transmitted and aligning a plurality of cells contained in the sample in the plurality of grooves; And
And an image generating unit for acquiring a hologram including an interference fringe of a wave transmitted through the cell without being diffracted by a wave diffracted by the cell when the sample placed on the cell alignment substrate is irradiated with light,
Wherein the cell alignment substrate is provided on one side of the flat plate and includes an injection unit into which the sample is injected, a discharge unit provided on the other side of the one side of the flat plate and through which the sample is discharged, And an irradiating portion having grooves and regularly spaced apart from each other at regular intervals so as to separate the plurality of grooves from each other on the flat plate,
The hologram is transmitted to an image processing unit located remotely and extracts information on each of the plurality of cells located in the plurality of grooves from the reconstructed image based on the information on the amplitude and phase of the hologram in the image processing unit And,
Wherein the plurality of grooves have an alignment resolution at an individual cell level and a distance between adjacent grooves of the plurality of grooves or a distance between adjacent cells aligned by the plurality of grooves is determined by overlapping of hologram information between individual cells, A sample analyzer that is determined through a balance of cell analysis accuracy.
청구항 8에 있어서,
상기 세포에 대한 정보는, 상기 시료에 포함된 세포 중에서 분석의 대상이 되는 대상 세포의 크기, 개수, 형태 및 밀도에 대한 정보를 포함하고,
상기 세포 정렬 기판과 상기 이미지 생성부를 포함하는 세포 정렬 카트리지는 컴퓨터, 노트북 또는 휴대 단말과 연결되며,
상기 컴퓨터, 노트북 또는 휴대 단말은 상기 홀로그램을 처리하는 이미지 처리부를 포함하고,
상기 이미지 처리부는 프로세서를 포함하며 상기 홀로그램의 강도의 푸리에 요소 역전파(Back-Propagating the Fourier Components) 또는 상기 홀로그램의 진폭의 2D 위상의 회복을 이용하여 상기 홀로그램으로부터 상기 개별 세포의 이미지를 재구성하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
The method of claim 8,
The information on the cell includes information on the size, number, shape, and density of the target cell to be analyzed in the cells included in the sample,
Wherein the cell alignment cartridge including the cell alignment substrate and the image generation unit is connected to a computer, a notebook computer, or a portable terminal,
The computer, notebook computer or portable terminal includes an image processing unit for processing the hologram,
The image processing unit includes a processor and reconstructs the image of the individual cells from the hologram using a Back-Propagating the Fourier Components of the intensity of the hologram or a recovery of the 2D phase of the amplitude of the hologram A sample analyzer characterized by.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 인라인 홀로그래피 영상 분석을 이용하는 시료 분석 장치의 시료 분석 방법으로서,
광을 투과하는 평판의 일면에 복수의 홈들을 구비하고 상기 복수의 홈들이 상기 평판 상에서 서로 분리되도록 일정 간격 이격되어 가로 및 세로 방향으로 규칙적으로 배열되는 세포 정렬 기판을 이용하여 시료에 포함된 세포를 상기 복수의 홈들에 정렬하는 단계;
상기 세포 정렬 기판 상에 놓인 상기 시료에 상기 광(Light)이 조사될 때 상기 세포에 의해 회절되는 파와 회절되지 않고 상기 세포를 투과하는 파의 간섭 무늬를 포함한 홀로그램을 획득하는 단계; 및
상기 홀로그램의 진폭 또는 위상에 대한 정보를 토대로 재구성한 이미지를 이용하여 상기 복수의 홈들에 위치하는 복수의 세포들 각각에 대한 정보를 추출하는 단계를 포함하되,
상기 정렬하는 단계에서, 상기 복수의 홈들은 개별 세포 수준의 정렬 해상도를 가지며, 상기 복수의 홈들 중 서로 인접한 홈들 사이의 간격 또는 상기 복수의 홈들에 의해 정렬되는 서로 인접한 세포들 간의 거리는 개별 세포들 간의 홀로그램 정보의 중첩과 개별 세포의 분석 정확도의 균형을 통해 결정되는 시료 분석 방법.
A method of analyzing a sample analyzer using in-line holographic image analysis,
A cell array substrate having a plurality of grooves formed on one surface of a flat plate through which light is transmitted and spaced apart from each other by a predetermined distance so that the plurality of grooves are separated from each other on the flat plate, Aligning the plurality of grooves;
Obtaining a hologram including an interference fringe of a wave that is not diffracted by the cell when the light is irradiated onto the sample placed on the cell alignment substrate but is not diffracted by the cell; And
And extracting information on each of a plurality of cells located in the plurality of grooves using an image reconstructed based on information on amplitude or phase of the hologram,
Wherein the plurality of grooves have an alignment resolution at an individual cell level and the distance between adjacent grooves of the plurality of grooves or the distance between adjacent cells aligned by the plurality of grooves is greater than the distance between adjacent cells A method of analyzing a sample determined by balancing the overlap of hologram information and the accuracy of analysis of individual cells.
청구항 13에 있어서,
상기 세포 정렬 기판은, 평판의 윗면 일측에 구비되고 상기 시료가 주입되는 주입부, 상기 평판의 윗면 타측에 구비되고 상기 시료가 배출되는 배출부, 및 상기 주입부와 상기 배출부 사이에 위치하고 상기 복수의 홈들을 구비하는 조사부를 포함하며,
상기 조사부에 설치되는 상기 복수의 홈들의 크기, 간격, 모양, 배치 및 깊이는, 상기 시료에 포함된 세포 중에서 분석의 대상이 되는 대상 세포의 종류, 크기 및 성질 중 적어도 어느 하나에 기반하여 결정되고,
상기 조사부의 복수의 홈들에 정렬되지 않은 세포를 포함하는 시료는 상기 주입부에서 상기 조사부를 경유하여 상기 배출부 쪽으로 흘러 상기 배출부에 형성된 개구부를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 시료 분석 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the cell alignment substrate is provided on one side of the upper surface of the flat plate and includes an injection part into which the sample is injected, a discharge part provided on the other side of the upper surface of the flat plate and through which the sample is discharged, And an irradiating portion having grooves of the light-
The size, spacing, shape, arrangement, and depth of the plurality of grooves provided in the irradiation unit are determined based on at least any of the type, size, and properties of cells to be analyzed in the cells included in the sample ,
Wherein a sample including cells not aligned in a plurality of grooves of the irradiation unit flows from the injection unit to the discharge unit via the irradiation unit and is discharged through an opening formed in the discharge unit.
삭제delete 청구항 14에 있어서,
상기 복수의 세포들 각각에 대한 정보를 추출하는 단계는,
상기 홀로그램의 강도의 푸리에 요소 역전파(Back-Propagating the Fourier Components) 또는 상기 홀로그램의 진폭의 2D(two dimension) 위상의 회복을 이용하여 상기 홀로그램으로부터 상기 개별 세포의 이미지를 재구성하고 재구성된 이미지를 토대로 상기 복수의 홈들에 위치하는 복수의 세포들에 대한 정보를 각각 추출하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the step of extracting information on each of the plurality of cells comprises:
Reconstructing the image of the individual cells from the hologram using Back-Propagating the Fourier Components of the intensity of the hologram or restoring the two-dimensional phase of the amplitude of the hologram based on the reconstructed image And extracting information on a plurality of cells located in the plurality of grooves, respectively.
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