KR101900121B1 - 이미지 캡쳐 및 조명 장치 - Google Patents

Abstract

배지 플레이트에서 고체 배지 상의 미생물 성장을 분석하는 데 사용되는 장치가 개시된다. 상기 장치는 이미지 캡쳐장치, 상기 이미지 캡쳐장치가 고체 배지와 미생물 성장의 이미지를 캡쳐할 수 있도록 상기 배지 플레이트를 지지하는 서포트, 상기 배지 플레이트의 일측을 산란 조명하기 위한, 상기 이미지 캡쳐장치와 상기 서포트 사이의 링 라이트, 그리고 상기 이미지 캡쳐장치, 서포트 및 링 라이트를 서로에 대해 포지셔닝시키기 위한 프레임을 포함한다.

Description

이미지 캡쳐 및 조명 장치{IMAGE CAPTURE AND LIGHTING APPARATUS}

본 출원은 2011년 3월 4일 오스트레일리아에 가출원된 2011900784호를 우선권 주장하며, 이를 언급함으로써 그 내용은 여기에 통합된 것으로 간주한다.

본 발명은 고체 배지(solid culture medium)에서의 미생물 성장, 더욱 상세하게는 미생물학적 샘플(microbiological sample)과 함께 고체 배지의 접종과 배양에 따라 성장한 분리된 세균집락(bacterial colony)의 형태의 미생물 성장을 분석하는데 사용되는 이미지 캡쳐 및 조명 장치에 관한 것이다. 본 발명의 이미지 캡쳐 및 조명 장치는 미생물학 연구소에서 사용처를 찾을 수 있을 것이다.

많은 미생물 연구소에서 미생물(특히 세균)의 개별 집락의 분리는 중요한 절차이다. 세균의 분리는 보통 숙련된 임상병리사에 의하여 수동적으로 이루어지거나 로봇도말장치(robotic streaking equipment)에 의해 자동적으로 이루어진다. 모든 경우에서 미생물학적 샘플이 고체 배지의 표면에 나뉘어 놓여지고 그 다음에 배지 표면 전체에 미생물학적 샘플이 뿌려진다(이를 획선도말(streaking)이라 부른다). 일반적으로 다중 획선(multiple streaks)은 고체 배지에서 세균의 희석률이 점점 증가하는 것으로 구성된다.

희석률이 점점 증가하는 획선은 일반적으로 그 획선의 꼬리쪽으로 갈수록 배양 후 분리된 미생물 집락의 성장을 허용하는 단일 세포들이 더 많이 제공되는 경향이 있다. 이런 분리 군집들은 이후 군집 형태학(colony morphology)과 같은 다양한 물리적 특성들이 분석되고, 여과 절차(straining procedure)나 속(genus), 종(species) 및/혹은 미생물학적 샘플에서 아직 정의되지 않은 유기체의 유형을 결정하기 위해 필요로 하는 그 외의 절차를 겪을 수 있다.

전통적으로 이러한 분석은 숙련된 미생물 임상병리사에 의해 시각적으로 수행되어 기술자들이 미생물학적 평가(assessment)를 내릴 수 있었다. 이런 평가들은 세균 집락의 존부의 검지, 각 집락별 색상의 검지, 발효(fermentation)나 용혈(haemolysis)에 기인할 수 있는 색상 변화의 모습을 결정하기 위한 색상 분포의 맵핑(mapping), 융합 집락 혹은 분리 집락의 성장 차이, 집락의 텍스쳐(texture; 질감)나 점성의 측정, 2차원/3차원 형상의 결정 및/또는 종류가 다른 집락들의 숫자계산을 포함할 수 있다.

잠재 병원균의 성장이 확인된 곳에서는 현재의 규제요건에 따라, 고체 배지는 다음 단계의 실험과정이 진행되어 더욱 확실한 식별 대상 및 항생물질 감수성 테스트(antibiotic susceptibility testing)의 대상이 된다.

수년에 걸쳐 세균군집의 이미지(정지화상 혹은 동영상을 아날로그나 디지털 포맷)를 캡쳐하기 위한 노력들이 이어졌고 그 결과 기술자들은 모니터, 현미경, 군락계수기(colony counter) 및/또는 컴퓨터와 같은 시각 장비를 이용하여 효율적으로 더욱 많은 수의 배지표면을 살펴볼 수 있게 되었다.

중요한 것은 이러한 이미지들은 세균 군집의 색상, 모양, 텍스쳐에서 정확히 캡쳐되고, 고체 배지의 색상은 예를 들어 세균 종류를 식별하는 것으로 사용되어야 한다는 것이다. 한천(agar)과 같은 시중에 판매되는 많은 고체 배지들은 원래부터 다양한 색상을 가지거나 투명하고, 몇몇은 거의 완전히 불투명하다(예를 들어 메티실린 내성(耐性) 황색 포도 구균 식별 한천(methicillin-resistant staphylococcus aureus(MRSA) identification agars). 몇몇 플레이트는 반으로 나뉘어 두 개가 되고, 나뉜 플레이트의 각각의 면은 상이한 종류(와 잠재적으로 색상)의 한천을 가진다. 또한 세균군집들은 서로 다른 색상, 형상 및 텍스쳐를 가질 수 있다. 어떤 것들은 단순 둥근 점들이고, 다른 것들은 한천 표면 가득히 무리를 지어 연속파를 이루며, 어떤 것은 딤플들 또는 과립상 텍스쳐와 같은 특징적인 표면 형태를 가진다. 한천에 혼합된 색상 식별자 위에서의 세균 군집은 예를 들어 특정 식별자 한천 상의 MRSA의 군집들 주변의 푸른 후광과 같은 강한 색상 반응이나, 예를 들어 뉴트럴레드(neutral red)와 같이 적절한 식별 복합체를 포함하는 한천에서의 세균 성장에 따른 수소이온지수(pH)의 변화로 인한 색상 반응을 유발하는 효과를 가진다. 또 다른 예에서 혈액 한천(blood agar)에서는 용혈을 통해 적혈구를 손상시키거나 파괴할 수 있는 군집의 바로 밑이나 그 주위에서 그 밖의 색상 변화가 관찰된다.

본 발명의 목적은 미생물학적 평가를 제공하는데 도움을 주기 위하여 충분히 정확한 미생물 성장의 이미지들을 캡쳐하는 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 요약에 들어가기 전에, 상기 종래 기술에 대한 설명은 단순히 본 발명의 내용을 설명하기 위한 배경으로서 제공되기 위함임을 알아야 한다. 여기 인용된 어떠한 물질도 공개되거나 공지된 것이나 오스트레일리아나 기타 지역에서 일반적으로 알려진 지식의 일부임을 인정하는 것으로 간주되어서는 안된다.

본 발명은 배지 플레이트(medium plate)에서 고체 배지 상의 미생물 성장을 분석하는 데 사용되는 장치를 제공하며, 상기 장치는,

이미지 캡쳐장치(image capture device),

상기 이미지 캡쳐장치가 고체 배지와, 미생물 성장이 있다면 그의 이미지를 캡쳐할 수 있도록 상기 배지 플레이트를 지지하는 서포트(support),

상기 배지 플레이트의 일측을 산란하여 조명하기 위한 상기 이미지 캡쳐장치와 상기 서포트 사이의 링 라이트(ring light), 그리고,

상기 이미지 캡쳐장치, 서포트 및 링 라이트를 서로에 대해 포지셔닝(positioning)시키기 위한 프레임(frame)을 포함한다.

"고체 배지 상의"라는 용어와 관련하여, "상의"라는 의미는 미생물 성장이 고체 배지의 표면이나 고체 배지 내부에서 일어남을 모두 아우르는 것으로 사용되었음은 당업자에 의하여 자명할 것이다. 이하에서 "고체 배지(solid culture medium)"라는 용어는 종종 본 명세서에서 단순히 "배지(medium)"만으로도 불릴 것이다. 예를 들어 종종 "샘플"로 간단히 언급될 미생물학적 샘플은 배지의 표면이나 배지 내부에 뿌려져, 미생물 성장이 샘플과 함께 배지의 접종이나 배양에 따라 성장될 수 있음을 알아야 한다. 즉, 배지 상의 미생물 성장은 배지에서의 샘플, 예를 들어 소변 샘플(urine sample), 장내 샘플(enteric sample), 혈액 샘플(blood sample), 림프 샘플(lymph sample), 섬유조직 샘플(tissue sample), 수분 샘플(water sample), 음식 샘플(food sample) 혹은 그밖의 관련 샘플의 접종이나 배양의 결과이다.

또한 배지는 보통, 예를 들어 한천과 같은 것일 수 있고, 플레이트, 더욱 상세하게는 뚜껑을 구비할 수 있는 페트리접시(Petri dish)와 같은 용기에 보통 담겨질 것임은 당업자에게 자명할 것이다. 배지와 플레이트의 조합은 아래에서는 명세서 전체적으로 배지 플레이트로 불릴 것이고, 때로는 본 기술분야에서 언급되는 "한천 플레이트"로 불릴 수도 있을 것이다.

본 장치는, 일 실시예에서, 미생물학적 평가를 제공하기 위하여 배지 상의 미생물 성장의 충분히 정확한 이미지를 제공하기 위하여 이루어졌다. 이러한 평가는 숙련된 임상병리사에 의하여 수동으로 수행될 수 있다. 이와 달리 평가는 기계학습 알고리즘(machine learning algorithm)을 이용하여 트레이닝(training)된 분류기(classifier)를 이용하여 자동적으로 수행될 수도 있다. 본 장치를 이용하여 획득된 이미지들은 처리되어 분류기에 대한 입력으로 사용된다. 그런 분류기의 예는 동일한 출원인에 의하여 함께 펜딩 중인 국제 출원으로 동일한 출원일의 "미생물 성장 분석을 위한 방법 및 소프트웨어(Method and Software for Analysing Microbial Growth)"라는 명칭의 출원에 기술되어 있고, 그의 내용은 참조에 의하여 여기에 포함된다.

이미지 캡쳐장치는 디지털 카메라나 렌즈일 수 있다. 예를 들어 적절한 렌즈와 결합된 고해상도 디지털 컬러 카메라는 플레이트에 대한 고품질의 이미지를 제공한다. 많은 상이한 사양을 가진 이미지 캡쳐장치들은 그 목적에 적합하고 이는 당업자에 이해될 수 있을 것이다.

미생물 성장은 예를 들어 하나 이상의 세균 성장, 균류 성장(fungal growth), 바이러스성 플라크(viral plaque)나 원생생물의 성장(protist growth)를 포함할 수 있고, 성장은 집락(colony), 균사체(mycelium), 균사(hypha), 플라크(plaque)나 그밖의 가시적 미생물 구조의 형태를 취할 수 있다. 몇몇 실시예로, 각각의 미생물 성장은 단일 미생물(microbe)(예컨대 샘플이 희석된 형식으로 배지에 가해져 개별 미생물이 분리될 때)에 의하여 발생한 성장일 수 있다.

배지는 미생물의 성장을 지원하는 어떠한 배지라도 포함할 수 있다. 이와 같이 배지는 예컨대 탄소원, 질소원, 필수 원소 및/혹은 필수 비타민을 포함하는 하나 이상의 미생물 영양소를 포함할 수 있다. 또한 배지는 일반적으로 예컨대 젤라틴, 한천, 젤란검(gellan gum), 아가로스(agarose) 혹은 우무겔(agargel)을 포함하는 겔화제(gelling agent)를 포함할 것이다.

어떤 실시예에서는 분석을 위한 샘플이 하나 이상의 배지 플레이트나 하나 이상의 세그먼트를 가지는 스플릿 배지 플레이트(split culture plate) 상에 놓여진다. 이러한 실시예들에서 미생물 성장의 분석은 서로 다른 배지 플레이트들이나 세그먼트들에 걸친 이미지들을 찍음으로써 수행되며, 픽셀 분류 결과들이 상술한 바와 같이 분석되어, 다른 배지 플레이트들이나 세그먼트들 상의 미생물 성장과의 비교에 기초해 미생물학적 평가가 이루어질 수 있다.

어떤 실시예에서는 배지가, 일반적으로 공지되어 있는, 제한적인 영양소나 항생 물질과 같은 것을 포함하는 배지를 포함하여 다른 미생물의 성장을 방지하면서 어떤 미생물의 성장을 허용하는 선택적 배지(selective culture medium)를 포함할 수 있다.

배지 플레이트의 일측을 산란하여 조명하기 위한 링 라이트의 사용은 분류기가 (배경으로 분류될 수 있는) 배지로부터 반사되는 빛과 미생물 성장을 구별하는 데 도움을 준다. 배지 플레이트의 "측면"이라는 용어는 플레이트의 전면, 후면, 좌측, 우측, 상면, 바닥면을 모두 지칭하는 것으로 간주된다. 바람직한 실시예에서는 링 라이트가 배지 플레이트의 상면, 다시 말해 미생물 성장이 나타나는 배지의 표면을 산란하여 조명한다.

배지는 배지 플레이트의 벽면에 접촉하는 외측 주변부를 따라 메니스커스(meniscus)를 가진다. 배지의 표면이 광택이 있으면, 이 메니스커스는 이미지 캡쳐장치가 찍은 이미지에 정반사를 생성한다. 점 광원들이 배지 플레이트를 조명하는 데 사용되면, 이러한 반사들은 분류기에 의하여 세균 군집으로 해석될 수 있다. 산란 조명을 가지는 링 라이트를 이용함으로써, 광원은 부드러운 연속선으로서 이미지 상에 나타난다. 그래서 메니스커스로부터의 어떠한 반사도 부드러운 연속선으로 보이게 되어 분류기에 의하여 실제 세균 군집들로부터 구별될 수 있다.

링 라이트는 원형으로 정렬된 복수의 LED와 LED와 연결된 디퓨저(diffuser)를 포함할 수 있다. 이와 달리 LED들은 스스로 산란광을 생성하여 개별 디퓨저가 불필요할 수도 있다. LED는 단일 고리 혹은 복수의 고리의 둘레에 고르게 정렬될 수 있다. 일 실시예에서 LED들은 선택적으로 조명할 수 있고, 예를 들어 절반만 혹은 링 라이트의 매우 일부만 한번에 활성화될 수 있다. 이는 배지 플레이트의 각진 조명을 제공할 수 있고, 배지의 표면 높낮이를 집중조명하는 데 유용할 수 있다. 빛의 강도의 균일한 분포를 보장하기 위해서 배열 내의 LED 개수는 50개 이상일 수 있고, 바람직하게는 180개 이상이어서 LED가 2도마다 하나씩 차지하게 된다. 나아가 이는 디퓨저의 도움으로 빛의 분포가 부드러워진다. 이와 달리 링 라이트는 형광 광원이거나 디퓨저를 가진 복수의 섬유광원일 수 있다.

링 라이트는 그로부터 나오는 빛의, 배지표면의 중앙으로부터 반사되는 정반사가 이미지 캡쳐장치에 의하여 캡쳐되지 않는 각도에 있도록, 서포트와 연관되어 위치될 수 있다. 예를 들어 링 라이트는 120mm에서 250mm 사이의 폭이나 직경을 가지고 서포트 위로 30mm에서 50mm 사이에 위치될 수 있다. 배지 플레이트가 전형적인 원형이고, 일반적으로 80mm에서 110mm 사이의 직경을 가지므로, LED로부터 방출되는 빛은 카메라 렌즈로 반사시키지 않는 매우 낮은 각도에서 배지 플레이트의 중앙 표면을 강타할 것이다. 이는 LED의 반사가 이미지 상에 나타나는 것을 막고, 분류기로의 입력을 생성하기 위한 더 좋은 품질의 이미지를 생성하여, 더욱 정확한 평가를 이루어낸다.

링 라이트에 더하여, 본 장치는 배지 플레이트의 또 다른 측면을 조명하기 위한 조명 장치를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 링 라이트가 배지 플레이트의 상면을 조명하면, 조명 장치는 배지 플레이트의 측면이나 하면을 조명할 수 있다. 일 실시예에서 조명 장치는 저각측면 조명(low angle side light)일 수 있다. 또 다른 실시예에서 조명 장치는 배지 플레이트의 하부를 조명하기 위한 평면 패널 조명(flat panel light)일 수 있다. 조명 장치는 복수의 LED를 포함할 수 있고 그들과 관련하여 디퓨저를 포함할 수 있다. LED들은 평면 패널 조명을 만들어내기 위하여 사각 혹은 직사각형 모양으로 정렬될 수 있다.

배지 플레이트의 서로 다른 측면들로부터의 조명을 이용하면 이미지 캡쳐장치로 하여금 배지 플레이트 상의 군집들의 서로 다른 임상적 상관 특성들을 캡쳐할 수 있게 한다. 일련의 이미지들은 몇몇 배열의 조명하에서 캡쳐될 수 있다. 이러한 조명 배열은 군집 색갈을 시각화하기 위한 상부 조명(top light), 배지(예를 들어 한천)의 부피 내에서 군집 아래나 주변의 색상 변화를 시각화하기 위한 바닥 조명(bottom light), 움푹 들어가거나 낟알 모양과 같은 표면의 형태를 시각화하기 위한 저각측면 조명(low-angle side-light)을 포함할 수 있다. 이미지들을 캡쳐하기 위해서 물리적인 배경이 이동할 필요가 없다. 빛은 전기적 스위칭에 의해 개별적으로 조명될 수 있다. 하지만 모든 조명의 배열이 의미있는 미생물학적 평가를 획득하는 데 이용될 수 있는 것은 아님은 자명할 것이다.

하부 조명(bottom light)(예를 들어 평면 패널 조명)이 사용되면 이미지 캡쳐는 투명한 서포트를 이용하여 이루어질 수 있다. "투명한"이라는 용어는 조명 장치로부터의 빛이 서포트를 통과하여 이미지 캡쳐장치에 도달할 수 있음을 의미한다. 일 실시예에서 서포트는 유리 스테이지일 수 있다. 서포트의 또 다른 형태, 예를 들어 와이어 프레임(wire frame)이나 배지 플레이트의 가장자리 주위의 짧은 "핑거(fingers)"와 같은 형태에 의해 동일한 효과를 달성할 수 있을 것이다.

이상적으로 서포트는 시야가 배지 플레이트로 향하게 배지 플레이트를 이미지 캡쳐장치의 바로 아래에 위치시킨다. 배지 플레이트를 이미지로 캡쳐하는 것뿐만 아니라 이미지 캡쳐장치는 캡쳐 플레이트 주변 영역을 캡쳐할 수도 있다. 본 장치는 배지 플레이트의 주변 영역에서 카메라의 시야 내에서, 예를 들어 포커스 타겟(focus target), 색상 보정 패치(colour correction patch) 혹은 정렬 가이드(alignment guide) 등과 같은 다양한 시각적 시험 특성들을 포함한다.

이미지화될 배지 플레이트는 작업자에 의하여 수동으로 서포트 위에 위치될 수 있고, 서포트는 하나 이상의 투명한 포지셔닝 요소들을 포함하여, 배지 플레이트를 포지셔닝시키는데 도움을 줄 수 있다. 이러한 요소들은 배지 플레이트가 정교하게 카메라 시야에 위치되도록 서포트 상에 위치를 정의할 수 있다. 투명 요소들의 사용은 요소들 부근으로의 조명 균일성을 유지시킨다. 투명 포지셔닝 요소들은 삼각형의 꼭짓점이 서포트의 중심측을 향하는 삼각형상일 수 있다. 그래서 배지 플레이트는 삼각형의 꼭짓점이 배지 플레이트의 둘레에 닿게끔 위치할 수 있다. 투명 삼각 요소들은 균일한 조명에 있어 최소의 간섭을 생성하는 것으로 알려져 있다. 이와 달리 투명 요소들은 다른 모양을 가질 수 있거나 서포트의 표면으로부터 돌출된 포스트(post)일 수 있다.

수동 배치를 위한 다른 장치들은 배지 플레이트가 놓이게 되는 원형 리세스(circular recess)나 배지 플레이트의 외벽에 닿는 일련의 미세한 와이어 핑거(wire fingers)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서 이미지로 만들어질 배지 플레이트는 로봇 배치 장치에 의하여 자동적으로 위치가 정해질 수 있다. 이 경우 로봇 장치는 배지 플레이트를 기설정된 위치에 위치시키도록 프로그램되어 있고 물리적인 정지가 전혀 요구되지 않을 것이다.

프레임은 강건한 구조로 이미지 캡쳐장치, 서포트 및 링 라이트를 서로에 대하여 위치시킨다. 프레임은 복수의 파트로 구성되어 있어서 볼트나 스크류 혹은 다른 적절한 연결 수단으로 서로 연결시킨다. 이와 달리 프레임은 적절한 금속 작업 기술이나 주형을 이용하여 일체로 형성될 수 있다. 프레임은 아래에서 설명하겠지만 장치의 내광(耐光)(light proofing)을 위한 부분을 담당할 수 있다.

프레임은 서포트를 지지하시키 위한 불투명 커버(opaque cover)를 포함할 수 있다. "불투명"이란 용어는 아주 적은 빛만이 커버를 통과하거나 빛이 커버를 통과하지 못함을 의미한다. 예를 들어 커버는 알루미늄으로 된 평면 조각이거나 프레임의 폭 방향으로 뻗은 그 외의 금속일 수 있다. 불투명 커버는 유리 스테이지가 위에 얹혀지는 홀(hole)을 포함하여 저면광이 불투명 커버를 통해서 배지 플레이트의 바닥면을 조광할 수 있게 한다. 내광성 커버의 홀은 환형 빛의 폭보다 적은 폭을 가져서 링 라이트로부터 나온 빛이 프레임의 바닥면에서 튕겨 배지 플레이트로 돌아가지 못하게 한다. 이와 같은 방법으로 링 라이트가 조광할 때 배지 플레이트의 주변이나 하부의 어떤 면으로부터의 산란이나, 배지(예를 들어 반투명 한천) 자체에 의해서 산란되어 전달된 어떠한 빛으로부터도 배지를 통해 유입되는 식별가능한 빛은 존재하지 않는다. 홀은 환형 빛의 모양에 매칭되는 모양, 예컨대 원형일 수 있지만 반드시 매칭되어야 하지는 않는다. 배지 플레이트 전체의 이미지를 캡쳐하기 위해서는, 홀이 이미지화할 가장 큰 배지 플레이트 크기보다 더 커야 한다.

일 실시예에서 프레임은 서포트가 이미지 캡쳐장치와 캐비티(cavity) 사이에서 배지 플레이트를 지지할 수 있도록 캐비티의 경계를 분명히 한다. 캐비티의 효과는 링 라이트에 의하여 조명되는 반투명 배지 플레이트의 하이콘트라스트 이미지를 캡쳐하기 위한 검정색배경(black background)을 제공한다. 링 라이트가 조광될 때 그밖의 다른 조명 장치들은 꺼지고, 배지 플레이트 주위의 프레임(예를 들어 불투명 커버)은 링 라이트에서 나오는 빛이 캐비티 바닥면으로 떨어지지(falling on) 않도록 방지한다. 이는 프레임의 그림자가 캐비티의 바닥면을 덮고 링 라이트로부터 나온 빛이 캐비티의 가장자리에 부딪치거나 거기에 흡수되도록 캐비티의 높이를 선택함으로써 이루어질 수 있다.

또한 프레임은 캐비티의 벽을 형성하는 광 배플(light baffles)을 더 포함할 수 있다. 이러한 광 배플은 배치 플레이트 아래에서 캐비티 주위를 완전히 감싸고, 페인팅이나 검정색 벨벳이나 오픈셀 다공성 흑색 발포체 물질(open-celled porous black foam material)과 같은 텍스쳐 처리된(textured) 광흡수 물질로 덮음으로써 그 내면을 어둡게 만들 수 있다.

캐비티나 커다란 빈공간은 검정색 배경처럼 보이며 본 장치의 어떤 구성을 물리적으로 이동시키는 일 없이 조광될 수 있다는 장점이 있다. 캐비티는 예를 들어 프레임이나 서포트에 의하여, 물질이 떨어지는 것을 방지하기 위해 동봉될 수 있다. 예를 들어 서포트가 유리 스테이지이면 이는 프레임의 전체 폭을 연장해서 세척을 용이하게 하거나 오염을 방지할 수 있다.

프레임은 장치를 둘러싼 불투명(내광성) 동봉체를 형성하는 목적을 더 수행할 수 있다. 프레임은 예를 들어 금속바(metal bar)나 금속시트(metal sheet)로 이루어질 수 있다. 프레임의 내측면들은 표면으로부터 새는 빛의 반사를 줄이도록 어둡게될 수 있다. 프레임은 서포트 위에 배지 플레이트를 놓기 위한 개폐구(access door)를 포함할 수 있다. 개폐구는 힌지로 되어 있거나 유연하고 차광되는 봉인을 가지고 있어서, 닫혀 있을 때에는 동봉체 안으로 의미 있을 정도의 빛은 허용하지 않는다.

위에서는 본 장치의 구성들의 공간 기준이 일반적으로 편평하고 수평으로 있는 배지 표면을 가진 배지 플레이트가 본 장치에 수직으로 선 방향에 기초하여 설명되었고, 본 발명의 부품들이 다른 기준으로 정렬될 수 있음은 자명할 것이다. "위에", "아래에", "위로" 혹은 "아래로"와 같은 용어는 부품들의 포지셔닝을 한정하는 것으로 간주되어서는 안되고 단순히 설명의 편의를 위한 것이다. 예를 들어 배지 플레이트는 장치 내에서 배지 표면이 수직으로, 아래 방향을 향해 놓여질 수도 있고 다른 기준으로 놓여질 수도 있다. 이러한 경우에 마찬가지로 본 발명의 부품들은 배지 플레이트의 이미지 캡쳐나 조명이 적절히 제공되도록 정렬될 수 있다.

또 다른 실시예에서 본 장치는 서포트에 대하여 링 라이트의 위치를 변경하는 수단을 더 포함할 수 있다. 따라서 더 큰 로봇 매커니즘이 들어갈 수 있게 하거나 상이한 플레이트 종류에 대해 상이한 조명각을 제공하기 위하여 링 라이트가 위로 올려지거나 아래로 내려질 수 있다. 또한 링 라이트의 위치 변경 수단은 서로 다른 높이에서의 링 라이트와 함께 이미지를 찍음으로써 획득될 배지 플레이트의 부가 이미지 데이터를 가능케 한다. 링 라이트를 올리거나 내리는 매커니즘은 링 라이트, 서포트 및 프레임 사이에 모터랙(motorised rack)이나 피니언(pinion) 톱니바퀴를 포함하거나, 전기 모터에 의해 감기거나 풀리는 링 라이트 서포트에 부착된 등간격의 서스펜션 케이블 세트를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들이 오직 예시를 위한 수단으로, 첨부된 도면들을 참조하면서 설명될 것이다. 도면들의 특징이 앞서 설명한 본 발명의 일반적인 사항을 대체하는 것은 아님을 이해해야 한다.
도 1은 배지 플레이트에서 고체 배지 상의 미생물 성장을 분석하는 데 사용하기 위한 장치의 개략도이다.
도 2a는 사용자가 이미지들을 캡쳐할 때의 GUI의 화면, 도 2b 내지 도 2e는 도 2a의 화면 좌측부분의 상세를 나타내는 확대도이다.
도 3은 이미지에서 배지 플레이트의 위치로 들어가기 위한 GUI를 나타내는 일련의 화면들을 도시한다.
도 4는 고체 배지 상에서의 미생물 성장 이미지를 캡쳐하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 1은 한천 플레이트의 형태의 배지 플레이트(102)에서 고체 배지 상의 미생물 성장을 분석하기 위해 사용되는 장치(100)의 일 실시예를 나타낸다. 본 장치(100)는 아래의 구성들을 포함한다:

● 적당한 고정 초점거리 렌즈(108)를 가진 머신비전(machine vision) 품질의 고해상도 디지털 카메라(106) 형식의 이미지 캡쳐장치(104). 카메라(106)는 링 라이트(110)에서 약 200mm 위에 위치한다.

● 링 라이트(110)는 배지 플레이트(102)의 직경보다 더 큰 직경을 가진다. 본 실시예에서 링 라이트는 180mm의 직경을 가진다. 링 라이트(110)는 원형으로 배열된 수백 개의 백색 LED들과 디퓨저를 가진다. 여기서 빛은 저각의 산란된 측면 조명을 제공하여 배지 플레이트가 균일하게 조명될 수 있게 한다. 링 라이트(110)는 프레임(118)의 일부를 형성하는 불투명 커버(112)의 약 40mm 위에 위치하며, 배지 플레이트(102)의 약 30mm 위에 위치한다. 백색 LED들로부터 나온 빛이 배지 플레이트(102)의 표면 위를 낮은 각도로 조명하게끔 링 라이트(110)를 포지셔닝하면 이미지 캡쳐장치(104)로 캡쳐되는 배지의 중앙 표면으로부터의 LED 정반사를 방지하게 된다.

● 디퓨저 뒤의 백색 LED 배열에 기초하여 평면 패널 조명 형태의 조명 장치(114). 조명 장치(114)는 불투명 커버(112)에서 약 150mm 아래에 위치한다. 이 거리는 배지 플레이트(102)의 후측 조명을 감소시키기 위하여, 링 라이트(110)로부터의 빛이 조명 장치(114)가 아닌 차단막 위로 떨어지도록(falls on) 선택된다.

● 이미지 캡쳐장치(104)의 정시야(direct field of view)에서 배지 플레이트(102)를 지지하기 위한 서포트(116). 서포트(116)는 3mm 두께를 가진 투명한 유리 스테이지이다. 유리는 시간이 지나면서 흠집이 생기면 교체될 수 있다. 서포트(116)는 배지 플레이트(102)를 서포트 위에 포지셔닝시키기 위한 2 이상의 삼각 투명 포지셔닝 요소들을 포함한다. 삼각형의 꼭짓점은 배지 플레이트(102)를 배치하기 위하여 서포트의 중심부를 향해 있어 꼭짓점이 배지 플레이트(102)의 주변에 닿게 된다.

● 프레임(118)은 이미지 캡쳐장치(104), 서포트(116), 링 라이트(110) 및 조명 장치(114)를 서로에 대해 위치시킨다. 프레임(118)은 시트 형상의 금속이나 플라스틱과 같은 불투명 재질로 만들어지고, 이는 장치(100)로 유입되는 빛의 상당량을 감소시킨다. 장치(100)의 내측면은 어둡게 되어 있어 내측면들에서 렌즈(108)로 반사되는 빛을 줄일 수 있다.

● 프레임(118)은 인간 작업자가 배지 플레이트(102)를 서포트(116) 위에 놓기 위한 접근 통로를 제공하는 개폐구(120)를 포함한다. 이와 달리 로봇 플레이트 조작 장치(robotic plate-handling device)가 이미징을 위하여 배지 플레이트(102)를 서포트(116) 위에 정교하게 올려놓고 그후 배지 플레이트를 지정된 출력 채널/슬라이드로 제거하기 위해 접근 통로를 이용할 수 있다. 예를 들어 배지 플레이트는 상술한 4개의 카테고리 중 하나를 나타내는 출력 채널에 놓일 수 있다.

● 불투명 커버(112)는 프레임(118)의 폭 방향으로 뻗어 연장되는 알류미늄 플레이트이고 효과적으로 프레임(118)을 상부 동봉체(top enclosure)(122)와 하부 동봉체(bottom enclosure)(124)로 나눈다. 불투명 커버(112)는 빛을 조명 장치(114)로부터 배지 플레이트(102)로 전달하도록 하는 홀(126)을 포함한다. 홀(126)의 폭은 배지 플레이트(102)의 폭보다 아주 조금 크고(본 실시예에서는 90mm이고 전형적으로는 88mm에서 100mm 사이), 링 라이트(110)의 직경보다는 작다. 이는 링 라이트(110)로부터 방출된 빛이 프레임(118)의 바닥면(128)이나 평면 패널 조명(114)의 표면으로부터 반사되거나 배지 플레이트(102) 뒤로 통과하는 것을 방지한다.

● 프레임(118)은 또한 불투명 커버(112) 아래 위치하는 광 배플(light baffle)(130)을 포함한다.

● 서포트(116)에 대해서 링 라이트(110)의 위치를 변경하기 위한 수단(113)이 랙(rack)과 피니언(pinion) 조합의 형태로 구비될 수도 있다.

● 프레임(118), 불투명 커버(112) 및 광 배플(130)은 캐비티(132)를 형성해 서포트(116)가 이미지 캡쳐장치(104)와 캐비티(132) 사이에서 배지 플레이트(102)를 지지하게 된다. 서포트(유리 스테이지)(116)는 캐비티(132)를 동봉하며 원치 않는 물질이 캐비티(132) 내부로 떨어지는 것을 방지한다. 링 라이트(110)가 조광될 때 조명 장치(114)는 꺼지며, 불투명 커버(112)는 링 라이트로부터 나온 빛이 캐비티(132)의 가시 영역들을 조광하는 것을 방지한다. 이러한 구성으로, 캐비티(132)는 검정색 배경으로 보이게 된다.

● 측각 조명(side angle light)(134)은 딤플(dimple)들이나 과립상 텍스쳐와 같은 한천 상의 어떤 표면 형태를 집중조명하기 위한 각도로 배지 플레이트(102)를 조광한다. 측각 조명(134)을 대체하여 배지 플레이트(102)가 어느 한 방향으로만 조광되도록 링 라이트(110)의 몇몇 LED만 활성화시킬 수도 있다.

● 컴퓨터(136)와 같은 프로세싱 수단(processing mean)이 물리적 혹은 무선 인터페이스를 통해 이미지 캡쳐장치(104), 링 라이트(110) 및 조명 장치(114)에 연결된다. 컴퓨터(136)는 다른 구성들을 활성화시키기 위한 소프트웨어(142)를 저장하고 로우 데이터(raw data)를 캡쳐하여 그 데이터를 처리하는 프로세서(138)와 메모리(140)를 포함할 수 있다.

● 이미지들, 메타데이터(metadata) 및 그밖의 정보로 이루어진 라이브러리(library)는 컴퓨터(136)에 저장되어 있을 수도 있고, 네트워크를 통해 컴퓨터(136)에서 접근 가능할 수도 있다. 이와 마찬가지로 LIMS가 컴퓨터(136)를 통해 접속될 수도 있다.

위에서 설명한 본 장치의 구성들 중 어떠한 것들은 다른 구성으로 대체될 수 있고, 구성들간의 거리나 구성들의 위치도 조정될 수 있음은 이해될 것이다. 예를 들어 카메라(106)와 렌즈(108)가 프레임(118) 내부에 있는 것으로 도시되었으나, 다른 실시예에서는 그들이 프레임(118) 외부에 위치하여 렌즈(108)가 프레임(118)의 상면의 홀을 통해 돌출될 수도 있다. 또한 장치(100)의 전체 크기를 줄이기 위해 프레임(118)의 폭이 더 작아질 수도 있다.

이제부터 본 장치를 이용한 이미지 획득 과정이 설명될 것이다. 이 과정은 트레이닝(training)된 기계 학습 분류기나 트레이닝 중인 분류기를 이용하여, 배지(102) 상의 미생물 성장 식별에 이용되는 이미지 획득에 적합할 수 있다. 많은 단계들이 인간 작업자에 의해서 수행되는 수동 처리 과정이 설명되지만, 그 과정의 많은 단계들이 소프트웨어나 로봇 장치에 의해서 자동으로 수행될 수 있음은 자명할 것이다.

먼저, 접종되고(inoculated) 배양된(incubated) 배지 플레이트(102)가 사용자에 의하여 서포트(116) 위에서 삼각 정지대 내에 위치하게 된다. 일반적으로 배지 플레이트(102)는 (뚜껑에 응결된 물이 한천 표면에 떨어져 손상시키는 것을 방지하기 위해) 한천을 아래로 향하게 해서 실험실 내에 보관되므로, 서포트 위의 배지 플레이트(102)를 포지셔닝시키는 것은 배지 플레이트(102)의 뚜껑을 제거하고 배지 플레이트를 회전시켜 한천을 위로 향하도록 하는 과정을 포함한다.

소프트웨어(142)는 이미지 캡쳐 과정을 시작하기 위해 활성화된다. 소프트웨어(142)는 사용자로 하여금 배지 플레이트(102) 상의 바코드를 스캔하도록 요구하거나, 수동적으로 숫자를 입력하도록 요구한다. 바코드는 샘플의 ID와 연계되어 있고, 이는 배지 플레이트를 특정 샘플과 연계시키며, LIM 시스템을 통해 특정 환자와 연계시킨다. 바코드가 입력되면 카메라에서 출력되는 실시간 화상의 프리뷰(preview)가 도 2a에 도시한 바와 같이 윈도우상에 나타난다. 사용자는 실시간 영상 스트림에 의하여 제공되는 피드백을 기초로 배지 플레이트(102)의 위치, 렌즈(108)의 초점 혹은 조리개를 조정할 수 있다.

이후 사용자는 배지 플레이트의 종류(예를 들어 스플릿형 혹은 일체형), 샘플의 종류(예를 들어 소변 샘플, 장내 샘플, 혈액 샘플, 섬유조직 샘플) 및 한천의 종류(예를 들어 혈액 혹은 크로모제닉(chromogenic))를 선택할 것을 요구받는다. 플레이트 데이터 선택 옵션들의 예가 도 2b 및 도 2a의 상부 좌측에 도시되어 있다. 이와 달리 사용자에게 배지 플레이트, 샘플, 한천 종류를 선택할 것을 요구하지 않고, 이러한 정보들은 입력된 바코드에 기초하여 LIM 시스템으로부터 추출될 수 있다.

이 데이터가 입력된 다음 배지 플레이트의 위치가 입력된다. 이런 정보가 사용자에 의해 입력될 수 있는 두 가지 방법이 있다. 하나는 반지름을 따라 접시의 x, y위치를 도입한 종래의 슬라이더 세트를 통하는 방법이다. 접시가 스플릿 접시인 경우에는 사용자가 스플릿의 위치도 입력해야만 한다. 그 예가 도 2c와 도 2a의 하단 좌측에 도시되어 있다. 두번째 방법은 실시간 동화상 프리뷰상의 마커 세트(a set of markers)를 조작하는 것이다. 사용자는 세 개의 포인트를 통해 한천 주위에 원을 올려놓으며, 이때 사용자는 쌍방향으로 움직일 수 있다. 이 세 개의 포인트는 단 하나의 원을 형성한다. 적절하게는 네 번째 제어 포인트가 사용자로 하여금 중심 스플릿의 위치를 특정하도록 한다. 이런 제어 포인트는 매우 정확하게, 그리고 빠르고 쉽게 놓일 수 있다. 도 3은 그런 상호작용이 어떻게 일어날 수 있는지에 대한 예시를 보여준다. 배지 플레이트 배치 로봇을 가진 시스템에서는 배지 플레이트의 위치가 이미 알 수 있는 상태이고, 스플릿의 위치는 산출될 수 있다.

노출과 조명 설정은 선택된 배지 플레이트, 샘플 및 한천의 종류에 기초하여 데이터베이스로부터 정해질 수 있다.

정확한 노출은 고품질의 이미지를 캡쳐하는 데 중요하다. 카메라(106)를 테스트하는 동안, 스플릿 배지 플레이트에 포함된 한천의 종류가 달라 불투명도가 다르기 때문에 스플릿 배지 플레이트의 각 측면에 대해 각각의 노출이 요구되게 된다. 조명의 선택 역시 필요한 노출 설정에 크게 영향을 주기 때문에, 사용자는 활성화된 상부 조명이나 하부 조명을 가지고 이용 가능한 환경 설정을 미리 볼 수 있다. 도 2d는 활성화할 상부 조명 혹은 하부 조명을 선택하는 데 이용되는 라디오 버튼을 보여준다. 도시되지는 않았지만 사용자는 이와 달리 활성화할 측각 조명을 선택할 수도 있다.

노출 설정은 예를 들면 도 2e에 도시된 드롭다운 메뉴(drop-down menu)를 이용하여 선택될 수 있는 자동 노출 영역 알고리즘을 이용해 사용자에 의하여 조절될 수 있다. 자동 노출 알고리즘 각각은 핵심이 동일하다. 타겟의 밝기(b_tgt) 및 측정된 밝기(b_meas)가 주어지면, 새로운 노출(e_new)가 아래 식에 의해 계산된다.

다시 말해, 밝기가 너무 강하면(이미지가 새추레이션되면), 무조건적으로 노출을 이전 값의 80%로 떨어뜨린다. 이런 경우가 아니라면 그 변화는 0.5에서 2 사이로 고정된다. 조정은 두 개의 연속적인 노출 설정이 서로 10 마이크로초 내에 있을 때 끝난다. 두 개의 밝기 측정 모두 일반적으로 0과 1 사이의 숫자로 표현되며, 여기서 0은 흑(밝기 없음)이고 1은 백(최대 밝기)이다.

다양한 자동 노출 알고리즘간의 차이는 어떻게 현재 이미지의 밝기를 계산하느냐에 있다. 사용될 수 있는 다른 알고리즘은 아래의 것들을 포함한다.

평균(Mean) - 이 모드에서는 이미지 상의 모든 픽셀의 평균 밝기가 계산된다.

중심가중평균(Centre-Wighted Mean) - 중심가중평균은 모든 픽셀의 평균 밝기를 계산하지만 그들 픽셀들에게

내의 중심부가가중치(centre additional weight)(각각의 중심 샘플을 8번 카운팅함)를 부여한다.

스폿(Spot) - 이 모드에서는 다시 평균 밝기를 계산하지만, 중심의

내의 픽셀들의 평균 밝기만 계산한다. 이 방법은 한천 플레이트에는 적합하지 않은데, 이는 이미지 중심부가 중요한 의미를 갖지 않기 때문이다.

중간값(Median) - 이 방법은 히스토그램 계산(histogram calculation)을 통해 이미지에 대해 중간값 밝기를 계산한다. 히스토그램의 각각의 빈(bin)은 4레벨폭(level wide)을 가지고 있으므로, 입력 이미지가 16비트라면 히스토그램은 16384의 빈을 가진다. 트루비트심도(true bit-depth)의 이미지들이 카메라로부터 독출되어 알고리즘에 제공될 수도 있다.

그린(Green) - 이 방법은 평균(Mean)과 동일하지만, 밝기를 계산하기 위해 그린 채널만 이용한다. 이는 두 가지 면에서 이점이 있다. 첫째로 레드(red)나 블루(blue)에 비해 두 배나 많은 트루그린픽셀(true green pixels)들이 베이어 모자이크 이미지(Bayer mosaiced image)에 있다. 두 번째로 인간의 눈은 녹색에 민감하므로 이를 이미지 보정에 이용하면 개념상 고품질 이미지를 제공하게 된다.

소프트웨어(142)는 예를 들어 일반 색상과 레드 색상 사이의 픽셀들을 진동시킴으로써 사용자가 좋은 노출 설정을 돕기 위한 과정들을 더 포함할 수 있다. 이는 노출이 지나치거나 포화된 픽셀들을 식별하는 데 도움을 주는데, 이는 타겟 이미지의 밝기를 낮춤으로써 교정될 수 있다.

주어진 조명 구성을 위한 노출 설정이 끝나면 이미지 캡쳐가 도 4에 도시된 방법을 이용하여 수행된다. 단계 164에서 이미지 캡쳐가 초기화되고, 단계 166에서 조명 구성(예를 들어 링 라이트(110))가 활성화된다. 단계 168에서 이미지 캡쳐장치(104)가 이 조명 구성을 이용함으로써 이미지가 캡쳐된다. 이미지 캡쳐는 각 배지 플레이트마다 다섯 번씩 반복되고, 매번 동일한 노출을 가진다(단계 170). 이 과정은 스플릿 배지 플레이트의 경우 배지 플레이트의 다른 측면들에 대해서 반복되고(단계 172), 다른 조명 구성들, 예를 들어 하부 조명 장치(114)에 대해서 반복된다(단계 174). 단계 176에서는 캡쳐된 이미지들이 데이터 처리를 위해 전달되고 그후 이미지 캡쳐가 완료된다(단계 178).

이미지 캡쳐장치는 제1 조명 구성(예를 들어 상부 조명의 조광)으로 5개의 이미지들을 캡쳐하여 버퍼에 넣을 수 있고, 그 다음 제2 조명 구성(예를 들어 하부 조명의 조광)으로 또 다른 5개의 이미지들을 캡쳐할 수 있다. 배지 플레이트가 다중 측면들을 가지는 스플릿 배지 플레이트라면 이와 동일한 방식으로 처리될 수도 있다. 노출 설정은 데이터베이스로부터 로딩되고, 적절한 노출이 각각의 갭처가 이루어지기 전에 결정된다. 스플릿 배지 플레이트를 위해, 하나의 배지 플레이트를 캡쳐하는 것은 5×2×2=20개의 이미지들을 요구할 수 있고, 이는 카메라(106)가 초당 9프레임으로 동작한다고 가정하면 약 2초 정도가 소요된다.

이미지들이 캡쳐되면 이미지들은 비동기처리(asynchronous processing)을 위해 각각의 처리 라인으로 전달될 수 있다. 이후 캡쳐 화면은 다시 바코드가 입력되기를 기다리게 된다. 배지 플레이트 이미지가 캡쳐될 때마다 이미지는 중요한 메타데이터와 함께 라이브러리에 저장된다. 캡쳐가 이루어진 이후 배지 플레이트(102)는 개폐구(120)를 통해 장치(100)로부터 제거된다. 이미지 캡쳐장치(104)로부터의 로우 데이터(raw data)는, 분석 소프트웨어의 입력으로 사용될 수 있는, 샘플을 위한 더욱 정확한 이미지 데이터를 획득하기 위해 처리된다.

캡쳐된 이미지들은 전자 라이브러리, LIMS나 그밖의 전용 이미지 저장 데이터베이스에 저장될 수 있다. 이미지와 카메라 데이터를 보정하기 위해 이용되는 노출 시간, 캡쳐 일자, 조명 정보, 색상 변경과 같은 다른 메타데이터가 이미지와 관련하여 저장될 수 있다.

상술한 소프트웨어에서 사용자는 배지 플레이트를 위치시키거나 메타데이터를 입력할 것을 요구받지만, 이 과정이 자동화될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어 로봇암(robotic arm)이 이미지를 캡쳐하기 전에 배지 플레이트를 서포트 위에 올려놓고 이미지 캡쳐 후에 이를 제거할 수도 있다. 소프트웨어는 이미지에서 배지 플레이트의 위치나 그것이 스플릿형인지 아니면 일체형인지를 자동적으로 검지할 수 있다. 로봇 시스템이 배지 플레이트 상의 바코드나 식별자를 읽어내는데 이용될 수 있다. 바코드와 그밖의 식별자는 배지 플레이트 종류, 샘플 종류 및 한천 종류와 같은 정보에 접근할 수 있게 하여, 이러한 정보들이 사용자에 의하여 입력될 필요가 없게 된다. 완전 자동화 처리를 목적으로 하는 소프트웨어 버전이라면 사용자가 노출이나 타겟 밝기 설정을 조정하지 않게 될 것이다.

본 발명의 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 앞서 설명된 구성들에 대한 다양한 교체, 부가 및/혹은 변경이 가능함이 이해될 수 있을 것이고, 또한 상술한 설명에 비추어, 본 발명은 다양한 방식으로 이용될 수 있음은 당업자에 자명할 것이다.

100‥‥‥‥‥‥장치 102‥‥‥‥‥‥배지 플레이트
104‥‥‥‥‥‥이미지 캡쳐장치 106‥‥‥‥‥‥디지털 카메라
108‥‥‥‥‥‥렌즈 110‥‥‥‥‥‥링 라이트
112‥‥‥‥‥‥불투명 커버 114‥‥‥‥‥‥조명 장치
116‥‥‥‥‥‥서포트 118‥‥‥‥‥‥프레임
120‥‥‥‥‥‥개폐구 126‥‥‥‥‥‥홀(hole)
122‥‥‥‥‥‥상부 동봉체 124‥‥‥‥‥‥하부 동봉체
130‥‥‥‥‥‥광 배플 132‥‥‥‥‥‥캐비티
134‥‥‥‥‥‥측각 조명 136‥‥‥‥‥‥컴퓨터
138‥‥‥‥‥‥프로세서 140‥‥‥‥‥‥메모리
142‥‥‥‥‥‥소프트웨어

Claims (24)

1. 배지 플레이트 내의 고체 배지 상의 미생물 성장을 분석하는 데 사용되는 장치로서,
   이미지 캡쳐장치,
   상기 이미지 캡쳐장치가 고체 배지와 미생물 성장의 이미지를 캡쳐하도록 상기 배지 플레이트를 지지하는 서포트,
   상기 배지 플레이트의 일측을 산란 조명하기 위한, 상기 이미지 캡쳐장치와 상기 서포트 사이의 링(ring) 라이트, 및
   상기 이미지 캡쳐장치, 서포트 및 링 라이트를 서로에 대해 포지셔닝시키기 위한 프레임
   을 포함하고,
   상기 프레임은, 캐비티(cavity)를 형성하고, 상기 이미지 캡쳐장치와 상기 캐비티 사이에서 상기 배지 플레이트를 상기 서포트가 지지하고,
   상기 캐비티는, 상기 캐비티가 상기 고체 배지와 미생물 성장의 이미지용 검정색 배경을 제공하도록 선택된 높이를 가지며,
   상기 프레임은, 상기 링 라이트로부터 발산되는 빛이 상기 캐비티의 벽 상에 떨어져서 검정색 배경을 제공하도록 선택된 상기 높이를 가지는 상기 캐비티의 벽을 포함하는
   분석장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 벽은, 광 배플(baffles)을 포함하는
   분석장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 광 배플은, 텍스쳐 처리된 광흡수 물질을 포함하는
   분석장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 링 라이트는, 원형으로 배열된 복수의 LED들을 포함하는
   분석장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 복수의 LED들과 연계된 디퓨저를 더 포함하는
   분석장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 있어서,
   상기 링 라이트는, 상기 고체 배지의 중앙 표면에 대한 상기 링 라이트로부터의 빛의 정반사가, 상기 이미지 캡쳐장치에 의해 캡쳐되지 않는 각도가 되도록 상기 서포트에 대하여 위치되는
   분석장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 링 라이트는, 상기 서포트에서 30mm 내지 50mm 위에 위치되는
   분석장치.
8. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 있어서,
   배지 플레이트의 다른 면을 조광하기 위한 조명 장치를 더 포함하는
   분석장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 조명 장치는, 복수의 LED들과 상기 복수의 LED들에 연계된 디퓨저를 포함하는 평면 패널 조명인
   분석장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 평면 패널 조명은, 상기 이미지로부터 상기 고체 배지 내의 색상 변화를 시각화하기 위해, 상기 배지 플레이트의 바닥측을 조광하는
    분석장치.
11. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 있어서,
    상기 서포트는, 광이 상기 배지 플레이트를 통해 투과되도록 투명한
    분석장치.
12. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 있어서,
    상기 서포트는, 상기 배지 플레이트의 적어도 가장자리를 지지하는 원형 홀(hole)의 주변으로부터 뻗는 복수의 공간적으로 이격된 핑거들(fingers)을 포함하는
    분석장치.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 서포트는, 상기 원형 홀 내에서 상기 서포트 위에 상기 배지 플레이트를 포지셔닝시키기 위한 1 이상의 포지셔닝 요소들을 포함하는
    분석장치.
14. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 있어서,
    상기 서포트는, 상기 이미지 캡쳐장치가 상기 고체 배지 및 미생물 성장의 상기 이미지를 캡쳐하는 위치에 상기 배지 플레이트를 포지셔닝시키도록 구성된 배치 장치를 포함하는
    분석장치.
15. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 있어서,
    상기 프레임은, 상기 서포트를 지지시키기 위한 불투명 커버를 포함하는
    분석장치.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 불투명 커버는, 상기 링 라이트의 폭보다 작은 폭을 가지는 홀(hole)을 포함하는
    분석장치.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 링 라이트는, 120과 250 mm 사이의 폭을 가지는
    분석장치.
18. 청구항 16에 있어서,
    상기 홀의 상기 폭은, 상기 링 라이트로부터 발산되는 광이 상기 캐비티의 상기 벽 상에 떨어져서, 상기 검정색 배경을 제공하도록 선택되는
    분석장치.
19. 청구항 14에 있어서,
    상기 프레임은, 상기 이미지 캡쳐장치가 상기 고체 배지 및 미생물 성장의 상기 이미지를 캡쳐하는 위치 내의 상기 서포트 위에 상기 배지 플레이트를 위치시키기 위한 개폐구(access door)를 포함하는
    분석장치.
20. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 있어서,
    상기 서포트에 대한 상기 링 라이트의 위치를 변경하기 위한 수단을 더 포함하는
    분석장치.
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