KR102244188B1 - 타임 랩스 세포 촬영 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시예는 세포를 배양하기 위한 다수개의 웰(well)이 형성된 서브 플레이트를 구비하는 플레이트가 설치되어, 상기 웰 내의 세포가 촬영되는 타임 랩스 촬영 장치를 제공한다. 타임 랩스 촬영 장치는 상기 플레이트가 안착되는 상면부를 가지는 케이스; 상기 상면부의 위 또는 아래에 위치하여, 상기 웰에 담겨 있는 상기 세포를 촬영하기 위한 촬상부; 상기 촬상부와 함께 이동하도록 통합되며, 상기 웰에 광을 조사하기 위한 조명부; 상기 케이스 내에 구비되며, 상기 촬상부를 X, Y, Z축으로 이동시키는 스테이지부; 그리고 상기 웰에 담겨있는 상기 세포를 규칙적으로 촬영하도록, 상기 촬상부, 상기 조명부 및 상기 스테이지부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 타임 랩스 세포 촬영 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 촬영을 위해 세포가 담긴 플레이트를 이동시킬 필요가 없는 타임 랩스 세포 촬영 장치에 관한 것이다.
세포 배양은 분자 생물학을 비롯한 생물학 연구에 있어서 매우 중요한 기술로서, 인체 질병의 진단 또는 치료 등의 목적으로 특정 세포를 배양하는 것을 의미한다. 일반적으로 세포 배양은 세포 촬영 장치를 사용하여 이루어지는데, 종래의 세포 촬영 장치는 커버 글라스, 배양접시 및 덮개를 포함하여 구성된다.
종래의 세포 촬영 장치를 사용하여 세포를 배양하고 이를 관찰하는 방법은 다음과 같다. 얇은 유리로 된 커버 글라스 상에 약물로 처리된 세포 또는 특정 유전자가 재조합된 세포와 배양액을 넣고 이를 배양 접시 내에 배치한 후 덮개를 덮고, 덮개가 덮인 배양 접시를 인큐베이터(Incubator)에 인입시킴으로써, 세포 배양 준비를 마친다. 인큐베이터는 세포 배양 목적에 맞는 특정 환경을 조성함으로써 세포를 증식시키게 되며, 세포 증식이 완료되면 커버 글라스를 핀셋으로 꺼내어 유리 슬라이드를 얹고 현미경을 통해 이를 관찰하게 된다. 하지만, 이와 같은 종래의 방법은 커버 글라스, 배양 접시 및 덮개를 별도로 준비해야 하는 불편함이 있을 뿐만 아니라 세포 배양 준비 과정에서 세포가 오염될 가능성이 크다는 문제가 있다.
또한, 이와 같은 종래의 방법은 세포의 배양을 관찰하기 위해서 촬상 장치를 계속해서 켜놓거나, 사용자가 주기적으로 촬상장치를 제어해야 한다는 문제가 있다.
또한, 기존 촬영 장치는 플레이트가 X,Y축(즉, 수평방향)을 따라 이동가능하고, 카메라는 그 위치가 고정되어 있다. 따라서, 특정 웰을 촬영한 후, 다음 웰을 촬영하기 위해서는 웰이 형성된 플레이트가 X,Y축을 따라 이동하여 촬영하고자 하는 웰이 카메라 렌즈와 대응되도록 한다.
그러나, 각 웰의 세포는 배양액 속에 부양된 상태로 있으므로, 웰 플레이트가 X,Y축(즉, 수평방향)을 따라 이동할 때마다 세포도 움직이고 뒤엉키게 되어 촬영할 때마다 세포 위치가 뒤바뀐다는 문제점이 있다.
종래의 세포 촬영 장치를 사용하여 세포를 배양하고 이를 관찰하는 방법은 다음과 같다. 얇은 유리로 된 커버 글라스 상에 약물로 처리된 세포 또는 특정 유전자가 재조합된 세포와 배양액을 넣고 이를 배양 접시 내에 배치한 후 덮개를 덮고, 덮개가 덮인 배양 접시를 인큐베이터(Incubator)에 인입시킴으로써, 세포 배양 준비를 마친다. 인큐베이터는 세포 배양 목적에 맞는 특정 환경을 조성함으로써 세포를 증식시키게 되며, 세포 증식이 완료되면 커버 글라스를 핀셋으로 꺼내어 유리 슬라이드를 얹고 현미경을 통해 이를 관찰하게 된다. 하지만, 이와 같은 종래의 방법은 커버 글라스, 배양 접시 및 덮개를 별도로 준비해야 하는 불편함이 있을 뿐만 아니라 세포 배양 준비 과정에서 세포가 오염될 가능성이 크다는 문제가 있다.
또한, 이와 같은 종래의 방법은 세포의 배양을 관찰하기 위해서 촬상 장치를 계속해서 켜놓거나, 사용자가 주기적으로 촬상장치를 제어해야 한다는 문제가 있다.
또한, 기존 촬영 장치는 플레이트가 X,Y축(즉, 수평방향)을 따라 이동가능하고, 카메라는 그 위치가 고정되어 있다. 따라서, 특정 웰을 촬영한 후, 다음 웰을 촬영하기 위해서는 웰이 형성된 플레이트가 X,Y축을 따라 이동하여 촬영하고자 하는 웰이 카메라 렌즈와 대응되도록 한다.
그러나, 각 웰의 세포는 배양액 속에 부양된 상태로 있으므로, 웰 플레이트가 X,Y축(즉, 수평방향)을 따라 이동할 때마다 세포도 움직이고 뒤엉키게 되어 촬영할 때마다 세포 위치가 뒤바뀐다는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 세포 배양에 적합한 환경이 조절되며, 주기적으로 세포의 배양과정을 촬영하는 타임 랩스 세포 촬영 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 세포가 담긴 플레이트의 이동 없이도 카메라나 조명부가 3차원 공간에서 필요충분하게 이동하여 세포에 얼라인됨으로써, 세포의 흔들림이나 엉킴없이 세포의 촬영의 신뢰성과 효율을 향상시키는 타입 랩스 세포 촬영 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 세포가 담긴 플레이트의 이동 없이도 카메라나 조명부가 3차원 공간에서 필요충분하게 이동하여 세포에 얼라인됨으로써, 세포의 흔들림이나 엉킴없이 세포의 촬영의 신뢰성과 효율을 향상시키는 타입 랩스 세포 촬영 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 세포를 배양하기 위한 다수개의 웰(well)이 형성된 서브 플레이트를 구비하는 플레이트가 설치되어, 상기 웰 내의 세포가 촬영되는 타임 랩스 촬영 장치에 있어서, 상기 플레이트가 안착되는 상면부를 가지는 케이스, 상기 상면부의 위 또는 아래에 위치하여, 상기 웰에 담겨 있는 상기 세포를 촬영하기 위한 촬상부, 상기 촬상부와 함께 이동하도록 통합되며, 상기 웰에 광을 조사하기 위한 조명부, 상기 케이스 내에 구비되며, 상기 촬상부를 X, Y, Z축으로 이동시키는 스테이지부, 상기 웰에 담겨있는 상기 세포를 규칙적으로 촬영하도록, 상기 촬상부, 상기 조명부 및 상기 스테이지부를 제어하는 제어부, 상기 플레이트에 장착되고, 상기 플레이트의 온도를 감지하는 복수의 온도센서, 상기 촬상부 및 상기 조명부가 결합되는 통합 프레임으로서, 상기 스테이지부에 연결되어 X,Y,Z축으로 이동되는 통합 프레임, 그리고, 상기 서브 플레이트의 온도를 조절하는 온도조절부를 포함하며, 상기 통합 프레임은, 상기 통합 프레임과 상기 스테이지부와의 각도, 상기 통합 프레임의 상기 스테이지부에 대한 회전 정도, 및 상기 통합 프레임의 상기 스테이지부에 대한 길이 신축 정도에 따라, 상기 촬상부와 상기 조명부 간의 X, Y, Z축 방향 거리 또는 각도를 조절할 수 있으며, 상기 플레이트는 상기 서브 플레이트 각각의 사이에 격벽을 구비하고, 상기 복수의 온도센서는, 상기 서브 플레이트가 장착되는 상기 플레이트의 상기 격벽 각각의 모서리 또는 꼭지점에 장착되어, 상기 서브 플레이트 각각의 온도를 감지할 수 있으며, 상기 제어부는, 상기 온도센서로부터 수신한 온도변화데이터를 판단하여, 상기 온도조절부를 제어하여 상기 서브 플레이트의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 타임 랩스 세포 촬영장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 스테이지부는, 상기 촬상부를 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 구동유닛, 상기 Z축 구동유닛에 결합되며, 상기 촬상부를 X축 방향으로 이동시키는 X축 구동유닛, 그리고 상기 X축 구동유닛에 결합되며, 상기 촬상부를 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 구동유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 촬상부는 상기 상면부 아래의 상기 케이스 내측에서 상기 통합 프레임에 결합되고, 상기 조명부는 상기 통합 프레임에 결합되어 상기 상면부 위에서 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 케이스를 수용하며, 상기 플레이트, 상기 조명부 및 상기 촬상부를 외부와 격리하는 하우징을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 스테이지부는, 상기 촬상부를 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 구동유닛, 상기 Z축 구동유닛에 결합되며, 상기 촬상부를 X축 방향으로 이동시키는 X축 구동유닛, 그리고 상기 X축 구동유닛에 결합되며, 상기 촬상부를 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 구동유닛을 포함하며, 상기 통합 프레임은 상기 Y축 구동유닛에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 Z축 구동유닛은 제1 구동모터와, 상기 제1 구동모터에 의해 Z축 방향으로 이동하는 제1 연결 프레임을 포함하고, 상기 X축 구동유닛은 상기 제1 연결 프레임에 연결된 제2 연결 프레임, 상기 제2 연결 프레임으로부터 연장된 X프레임, 상기 제2 연결 프레임에 구비된 제2 구동모터, 상기 제2 구동모터에 의해 상기 X프레임을 따라 이동하는 연결판을 포함하며, 상기 Y축 구동유닛은 상기 연결판과 결합된 제3 연결 프레임, 상기 제2 연결 프레임으로부터 연장된 Y프레임, 제3 연결 프레임에 구비된 제3 구동모터, 상기 제3 구동모터에 의해 상기 Y프레임을 따라 이동하는 연결블록을 포함하며, 상기 통합 프레임은 상기 연결블록에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 케이스의 상면부에는 상기 통합 프레임이 돌출되는 개구부가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 통합 프레임의 관절을 가지며, 상기 통합 프레임의 상기 관절의 조절에 의해 상기 촬상부와 상기 조명부 간의 X,Y,Z축 방향 간격이 조정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 스테이지부는, 상기 촬상부를 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 구동유닛, 상기 Z축 구동유닛에 결합되며, 상기 촬상부를 X축 방향으로 이동시키는 X축 구동유닛, 그리고 상기 X축 구동유닛에 결합되며, 상기 촬상부를 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 구동유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 촬상부는 상기 상면부 아래의 상기 케이스 내측에서 상기 통합 프레임에 결합되고, 상기 조명부는 상기 통합 프레임에 결합되어 상기 상면부 위에서 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 케이스를 수용하며, 상기 플레이트, 상기 조명부 및 상기 촬상부를 외부와 격리하는 하우징을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 스테이지부는, 상기 촬상부를 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 구동유닛, 상기 Z축 구동유닛에 결합되며, 상기 촬상부를 X축 방향으로 이동시키는 X축 구동유닛, 그리고 상기 X축 구동유닛에 결합되며, 상기 촬상부를 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 구동유닛을 포함하며, 상기 통합 프레임은 상기 Y축 구동유닛에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 Z축 구동유닛은 제1 구동모터와, 상기 제1 구동모터에 의해 Z축 방향으로 이동하는 제1 연결 프레임을 포함하고, 상기 X축 구동유닛은 상기 제1 연결 프레임에 연결된 제2 연결 프레임, 상기 제2 연결 프레임으로부터 연장된 X프레임, 상기 제2 연결 프레임에 구비된 제2 구동모터, 상기 제2 구동모터에 의해 상기 X프레임을 따라 이동하는 연결판을 포함하며, 상기 Y축 구동유닛은 상기 연결판과 결합된 제3 연결 프레임, 상기 제2 연결 프레임으로부터 연장된 Y프레임, 제3 연결 프레임에 구비된 제3 구동모터, 상기 제3 구동모터에 의해 상기 Y프레임을 따라 이동하는 연결블록을 포함하며, 상기 통합 프레임은 상기 연결블록에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 케이스의 상면부에는 상기 통합 프레임이 돌출되는 개구부가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 통합 프레임의 관절을 가지며, 상기 통합 프레임의 상기 관절의 조절에 의해 상기 촬상부와 상기 조명부 간의 X,Y,Z축 방향 간격이 조정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 자동으로 세포 배양에 적합한 환경이 조절되며, 주기적으로 세포 배양 과정이 촬영됨으로써, 사용자의 편의성이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 세포가 담긴 플레이트를 위치 고정시키고 촬상부 및 조명부의 위치를 조절하는 스테이지부의 이동을 통해 세포를 촬영하므로 플레이트 이동에 의한 세포의 움직임이나 뒤엉킴이 방지되어 촬영이 더욱 신뢰성있게 되며, 신속하고 정확하게 배양중인 세포를 촬영할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 세포가 담긴 플레이트를 위치 고정시키고 촬상부 및 조명부의 위치를 조절하는 스테이지부의 이동을 통해 세포를 촬영하므로 플레이트 이동에 의한 세포의 움직임이나 뒤엉킴이 방지되어 촬영이 더욱 신뢰성있게 되며, 신속하고 정확하게 배양중인 세포를 촬영할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 랩스 세포 촬영 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 타임 랩스 세포 촬영 장치의 케이스 내부의 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 타임 랩스 세포 촬영 장치의 하우징의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 랩스 세포 촬영 장치의 플레이트의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 플레이트에 서브 플레이트가 부착된 모습의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 랩스 세포 촬영 장치의 스테이지부의 일 예를 설명하기위한 도면들이다.
도 2는 도 1의 타임 랩스 세포 촬영 장치의 케이스 내부의 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 타임 랩스 세포 촬영 장치의 하우징의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 랩스 세포 촬영 장치의 플레이트의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 플레이트에 서브 플레이트가 부착된 모습의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 랩스 세포 촬영 장치의 스테이지부의 일 예를 설명하기위한 도면들이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 랩스 세포 촬영 장치(10)를 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 타임 랩스 세포 촬영 장치(10)의 케이스(100) 내부의 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 타임 랩스 촬영 장치(10)는 세포를 배양하기 위한 다수개의 웰(well)이 형성된 서브 플레이트를 구비하는 플레이트(600)를 제공받아, 상기 웰 내의 세포를 촬영할 수 있다. 타입 랩스 촬영 장치(10)(이하, 촬영 장치(10))는 케이스(100), 촬상부(200), 조명부(300), 스테이지부(400) 및 제어부(500; 도 3 참조)를 포함할 수 있다.
케이스(100)는 플레이트(600)가 안착되는 상면부(110)를 가지는 박스 형상을 가질 수 있다. 상면부(110)에는 후술될 조명부(300)와 관련된 개구부(113)와, 세포의 촬영과 관련된 안착부(111)가 형성될 수 있다.
안착부(111)는 투광부를 가지거나 개구일 수 있다. 상기 플레이트(600)는 안착부(111)에 안착될 수 있고, 상기 안착부(111)의 투광부 내지 개구를 통해 촬상부(200)에 의해 서브 플레이트의 웰에 담긴 세포가 촬영될 수 있다.
즉, 본 실시예에서 웰(631: 도 5참조)이 형성된 플레이트(600: 도 4참조)는 이동되지 않고 케이스(100)의 상면부(110)의 안착부(111)에 안착된 상태로 촬상부(200)에 의해 촬영될 수 있다.
촬상부(200)는 케이스(100)의 상면부(110)의 위 또는 아래에 위치할 수 있다. 촬상부(200)는 제어부(500)의 제어에 따라 세포를 촬영할 수 있다.
조명부(300)는 웰(631)에 광을 조사하기 위해, 플레이트(600)를 사이에 두고 촬상부(200)의 반대측에 위치할 수 있다. 본 실시예에서 조명부(300)는 촬상부(200)와 함께 이동하도록 통합될 수 있다.
본 실시예에서 촬상부(200)는 케이스(100)의 상면부(110) 아래의 케이스 내측에 위치하며, 조명부(300)는 상면부(110)의 위에 위치한다.
전술한 바와 같이, 촬상부(200)와 조명부(300)의 동작을 통합하기 위해, 촬영 장치(10)는 통합 프레임(700)을 더 포함할 수 있다.
통합 프레임(700)의 하단은 케이스(100)의 내측에 위치하고 통합 프레임(700)은 케이스(100)의 상면부(110)의 개구부(113)를 통해 돌출될 수 있다. 촬상부(200)는 통합 프레임(700)의 하측에 결합되고, 조명부(300)는 통합 프레임(700)의 상측에 결합될 수 있다.
스테이지부(400)는 케이스(100) 내에 구비되며, 촬상부(200)를 X, Y, Z축으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 통합 프레임(700)은 스테이지부(400)와 결합되며, 스테이지부(400)가 통합 프레임(700)을 X, Y, Z축으로 이동시켜서 촬상부(200)를 X, Y, Z축으로 이동시킬 수 있다.
이때, 조명부(300)도 함께 X, Y, Z축으로 이동될 수 있다. 통합 프레임(700)의 조절을 통해 촬상부(200)와 조명부(300) 간의 X, Y, Z축 방향 거리를 조절할 수 있다.
예를 들어, 통합 프레임(700)이 소정의 관절구조나 회전구조 및 길이가 신축되는 구조를 가질 수 있고, 이에 따라 통합 프레임(700)과 스테이지부(400)와의 각도 및 통합 프레임(700)의 스테이지부(400)에 대한 회전 정도, 길이 신축 정도에 따라 통합 프레임(700)에 각각 결합된 촬상부(200)와 조명부(300) 간의 X, Y, Z축 방향 거리 또는 각도를 조절할 수 있다.
제어부(500)는 웰(631)에 담겨있는 세포를 규칙적으로, 예를 들어, 단위 시간 간격으로 촬영하도록, 상기 촬상부(200), 조명부(300) 및 스테이지부(400)를 제어할 수 있다.
즉, 본 실시예에서는 전술한 바와 같이, 세포가 담긴 플레이트(600)는 케이스(100)의 상면부(110)에 안착되어 있고, 촬상부(200)가 조명부(300)와 함께 스테이지부(400)에 의해 X, Y, 축뿐만 아니라 Z축으로도 이동되는 구성을 가진다.
따라서, 플레이트(600)를 Z축 방향으로 이동시키거나, X,Y축 방향으로 이동시킬 필요가 없으므로, 세포에 가해지는 흔들림이나 진동 등에 의한 촬영이나 세포배양 상의 문제점이 해소된다.
촬영 장치(10)는 도 2에 예시된 바와 같이, 케이스(100), 촬상부(200) 및 조명부(300)가 수용되어 외부와 격리되는 하우징을 더 포함할 수 있다. 제어부(500)(예: 컴퓨터)는 하우징의 외부에 설치될 수도 있고, 하우징 내에 설치될 수도 있다.
이하, 각 구성을 더 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 랩스 세포 촬영 장치(10)의 플레이트(600)의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 5는 도 4의 플레이트(600)에 서브 플레이트(630)가 부착된 모습의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예의 촬영 장치(10)는 세포를 배양하기 위한 다수개의 웰(631)이 형성되는 서브 플레이트(630)를 포함하는 플레이트(600)와, 플레이트(600)에 장착되고, 서브 플레이트(630) 각각의 온도를 감지하는 온도센서(800)를 더 포함할 수 있다.
플레이트(600)는 서브 플레이트(630) 각각의 사이에 격벽(610)을 구비하여 다수개의 서브 플레이트(630)가 플레이트(600)에 장착되었을 때, 각각의 서브 플레이트(630) 사이를 떨어뜨려 서브 플레이트(630)의 온도 조절이 용이할 수 있다.
또한, 플레이트(600)는 촬영 장치(10)에 요구되는 수준에 따라 크기 또는 형상을 바꿔 제조할 수 있고, 장착되는 서브 플레이트(630)의 개수에 맞춰 단일형 또는 다수개의 서브 플레이트(630)를 장착할 수 있는 형상으로 제조될 수 있다.
서브 플레이트(630)는 플라스틱 또는 유리 등의 투명한 재질로 형성되어, 촬상부(200)가 하측에서 세포의 배양상태를 촬영할 수 있도록 한다.
온도센서(800)는 서브 플레이트(630)가 장착되는 플레이트(600)의 격벽(610) 각각의 모서리 또는 꼭지점에 장착될 수 있다. 온도센서(800)는 촬영 장치(10)의 제어부(500)에 연결되어, 제어부(500)에 의해 제어될 수 있다.
한편, 온도센서(800)는 열전대(Thermocouple)로 구성될 수 있지만, 열전형 온도센서, 반도체저항 온도센서, PTC서미스터, NTC서미스터, 금속저항형 온도센서, RTD(Resistance temperature detector) 또는 액체온도계 등의 온도를 측정할 수 있는 장치를 배제하지는 않는다.
온도센서(800)는 플레이트(600)의 격벽(610)뿐만 아니라 서브 플레이트(630) 또는 플레이트(600)의 근접한 곳에 위치할 수 있다.
촬상부(200)는 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 카메라 센서와, 전기적 신호를 아날로그 이미지 신호로 변환하는 신호 처리부를 포함할 수 있다. 여기서, 카메라 센서는 CCD(Change coupled device)센서 또는 CMOS(Complementary metal semiconductor) 센서가 될 수 있으며, 신호 처리부는 DSP(Digital signal processor)로 구현될 수 있다. 또한, 카메라 센서 및 신호 처리부는 일체형으로 구현할 수 있으며, 분리하여 구현할 수도 있다.
예를 들어, 카메라 센서는 케이스(100)의 상면부(110)의 하측에 위치하고, 신호 처리부는 케이스(100)의 외부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리부는 조명부(300)측에 함께 설치될 수도 있다. 이 경우, 케이스(100)를 보다 작게 형성하는데 유리하다.
촬상부(200)는 제어부(500)와 연결되어, 촬상 동작은 제어부(500)에 의해 제어될 수 있으며, 촬영한 영상을 제어부(500)로 송신할 수 있다.
조명부(300)는 전술한 바와 같이, 세포가 배양된 웰(631)에 광을 조사하여 세포의 촬영을 돕는 것으로, 촬상부(200)와 함께 통합 프레임(700)에 결합될 수 있다. 조명부(300)는 제어부(500)와 연결되어, 조명동작은 제어부(500)에 의해 제어될 수 있다.
스테이지부(400)는 촬상부(200)를 X, Y, Z 축 방향으로 이동시키며, 촬상부(200)의 위치를 조절할 수 있다. 이때, 조명부(300)는 촬상부(200) 통합 프레임(700)에 결합되어 있기 때문에, 촬상부(200)의 이동에 따라 함께 이동할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 랩스 세포 촬영 장치(10)의 스테이지부(400)의 일 예를 설명하기위한 도면들이다.
스테이지부(400)는 전원제어기(410), Z축 구동유닛(430), X축 구동유닛(450), 및 Y축 구동유닛(470)을 포함할 수 있다.
Z축 구동유닛(430) 촬상부(200)를 Z축 방향으로 이동시킬 수 있다. Z축 구동유닛(430)은 지지축(432), 지지축(432)에 연결된 제1 연결 프레임(434), 제1 구동모터(436), 구동벨트(437)를 포함할 수 있다.
지지축(432)은 케이스(100)의 바닥에 고정될 수 있다. 제1 연결 프레임(434)은 지지축(432)을 따라 승강 가능하게 지지축(432)에 결합될 수 있다. 제1 구동모터(436)는 제1 연결 프레임(434)에 설치될 수 있고, 구동벨트(437)에 의해 제1 연결 프레임(434)을 승강시키는 승강기구(438)에 연결될 수 있다.
전원제어기(410)를 통해 전달된 전원에 의해 제1 구동모터(436)가 회전하면, 구동벨트(437)에 의해 승강기구(438)가 작동하고 이로 인해 제1 연결 프레임(434)이 지지축(432)을 따라 Z축 방향으로 승강될 수 있다.
X축 구동유닛(450)은 Z축 구동유닛(430)에 결합될 수 있고, 촬상부(200)를 X축 방향으로 이동시킬 수 있다. X축 구동유닛(450)은 제1 연결 프레임(434)에 결합되는 제2 연결 프레임(452), 제2 연결 프레임(452)으로부터 연장된 X프레임(454), 제2 구동모터(456), 이송축(458), 이송판(459)을 포함할 수 있다.
제2 구동모터(456)는 제2 연결 프레임(452)에 설치될 수 있고, 이송축(458)은 제2 연결 프레임(452)으로부터 X축 방향으로 연장되어 있고 X프레임(454)에 의해 지지될 수 있다. 제2 구동모터(456)와 이송축(458)은 동력전달부(457)에 의해 연결될 수 있다.
제2 구동모터(456)가 회전하면, 동력전달부(457)에 의해 이송축(458)이 회전할 수 있고, 이송축(458)에 연결된 이송판(459)이 이송축(458)을 따라 X축 방향으로 이동될 수 있다.
Y축 구동유닛(470)은 X축 구동유닛(450)에 결합되며, 촬상부(200)를 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다. Y축 구동유닛(470)은 X축 구동유닛(450)의 이송판(459)에 결합되는 제3 연결 프레임(472), 제3 연결 프레임(472)으로부터 연장된 Y프레임(474), 제3 구동모터(476), 이송축(478), 연결블록(479)을 포함할 수 있다.
제3 구동모터(476)는 제3 연결 프레임(472)에 설치될 수 있고, 이송축(478)은 제3 연결 프레임(472)으로부터 Y축 방향으로 연장되어 있고, 제3 구동모터(476)와 이송축(478)은 연결되어 있다. 제3 구동모터(476)가 회전하면, 이송축(478)이 회전할 수 있고, 이송축(478)에 연결된 연결블록(479)이 Y프레임(474)을 따라 Y축 방향으로 이동될 수 있다.
전술한 통합 프레임(700)은 Y축 구동유닛(470)의 연결블록(479)에 결합될 수 있다.
제어부(500)에 의해 제1 구동모터(436), 제2 구동모터(456), 제3 구동모터(476)가 제어되어, X, Y, Z축 방향으로 통합 프레임(700)이 이동될 수 있고, 이에 따라 통합 프레임(700)에 결합된 촬상부(200) 및 조명부(300)가 X, Y, Z축 방향으로 이동될 수 있다.
촬상부(200)와 조명부(300) 간의 위치조정은, 일 예로, 통합 프레임(700)의 조정에 의해 달성될 수 있음은 전술한 바와 같다.
이와 같은 스테이지부(400)는 각 구동유닛(430,450,470)의 동작에 의해 직접적으로 통합 프레임(700)을 이동시킬 수 있다. 따라서, 모터에 드라이브를 연결하고, 다시 드라이브를 모션보드에 연결하여 모션보드에 의해 광학모듈이나 조명부, 또는 플레이트를 이동시키는 구성에 비해, 구성이 간명하고, 소형화에 유리하다.
이러한 컴펙트한 구성을 통해 Bright-Field 촬영뿐만 아니라, 위상차 촬영을 위한 위상차 조명계를 조명부로 채택할 수도 있다.
제어부(500)는 촬상부(200), 조명부(300) 및 스테이지부(400)와 유선 또는 무선으로 연결되어 촬상부(200), 조명부(300) 및 스테이지부(400)를 제어할 수 있다.
제어부(500)는 단위 시간 간격으로 촬상부(200), 조명부(300) 및 스테이지부(400)를 구동하여, 웰(631)에 담겨있는 세포를 촬영할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 단위 시간 간격마다 촬상부(200), 조명부(300) 및 스테이지부(400)를 제어하여, 웰(631)에 담긴 모든 세포를 촬영하거나, 단위 시간 간격 마다 촬영 위치를 변화하여 웰(631)에 담긴 세포를 촬영할 수 있다.
사용자는 제어부(500) 통해, 촬영하고자 하는 웰(631)의 번호(웰의 위치), 촬영 주기, 조명부 밝기, 촬상부(200) 및 조명부(300)의 X,Y,Z축 위치제어에 관한 지시를 입력할 수 있다.
한편, 제어부(500)는 온도센서(800)와 연결되어, 온도센서(800)를 제어할 수 있다. 제어부(500)는 세포를 배양하기 전에 온도센서(800)가 감지한 플레이트(600)의 온도를 세포를 배양하기 위해 요구되는 초기온도로 조절할 수 있다. 세포가 배양되기 시작하면, 온도센서(800)가 플레이트(600) 또는 서브 플레이트(630)의 온도 변화를 측정하고 이 온도변화데이터를 제어부(500)로 송신할 수 있다.
또한, 제어부(500)는 획득된 영상을 이어 붙여 하나의 영상을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 촬영 장치(10)는 플레이트(600) 또는 서브 플레이트(630)의 온도를 조절하기 위하여 온도조절부를 더 포함할 수 있다. 제어부(500)는 온도센서(800)로부터 수신한 온도변화데이터를 판단하여 온도조절부를 제어하여 플레이트(600) 또는 서브 플레이트(630)의 온도를 세포 배양에 요구되는 수준으로 조절할 수 있다. 이때, 온도 조절부는 펠티에(Peltier)소자로 구성될 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
한편, 전술한 구성요소들은 하우징에 수용되어 외부와 격리될 수 있으며, 하우징은 제어부(500)와 연결된 표시부 및 입력부를 구비하여, 사용자는 표시부를 통해 내부의 온도 및 습도 또는 촬영된 영상을 확인하고 입력부를 통해 촬상부(200), 조명부(300), 스테이지부(400) 등을 제어할 수 있다. 이때, 하우징은 도어를 더 구비하여 내부 장비의 출납을 가능하게 할 수 있고, 전면부를 투명한 소재로 하여 외부에서 하우징 내부의 상태를 확인할 수 있다.
또한, 제어부(500)는 온도센서(800)를 통해 서브 플레이트(630)의 온도변화를 감지할 경우, 촬영 장치(10)의 촬상부(200)를 이용하여 온도변화가 있는 서브 플레이트(630)를 촬영 또는 관찰하여 서브 플레이트(630)에서 배양되고 있는 세포를 모니터링 할 수 있다.
한편, 전술된 실시예에서는 플레이트(600)가 케이스(100)의 상면부(110)의 안착부(111)에 안착되어, 촬영중에 이동되지 않는 구성을 설명하였다. 본 실시예에 따른 촬영 장치(10)는 케이스(100)의 상면부(110)에 안착부(111)를 형성하는 대신 플레이트(600)가 안착되는 받침대를 구비할 수도 있다. 이 경우에도, 받침대는 케이스(100)의 소정의 위치에 연결되어 촬영중에 위치가 고정되고 촬상부(200) 및 조명부(300)가 X,Y,Z축 방향으로 이동하여 웰(631)에 담긴 세포에 얼라인될 수 있다.
즉, 본 발명은 촬상부(200) 및 조명부(300)의 위치를 조절하는 스테이지부(400)의 이동을 통해 복수의 웰(631)에 위치한 세포를 관찰함으로, 플레이트(600)를 이동할 필요가 없다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자동으로 세포 배양에 적합한 환경이 조절되며, 주기적으로 세포 배양 과정이 촬영됨으로써, 사용자의 편의성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 세포가 담긴 플레이트(600)를 위치 고정시키고 촬상부(200) 및 조명부(300)의 위치를 조절하는 스테이지부(400)의 이동을 통해 세포를 촬영하므로 플레이트(600) 이동에 의한 세포의 움직임이나 뒤엉킴이 방지되어 촬영이 더욱 신뢰성있게 되며, 신속하고 정확하게 배양중인 세포를 촬영할 수 있다."
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 랩스 세포 촬영 장치(10)를 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 타임 랩스 세포 촬영 장치(10)의 케이스(100) 내부의 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 타임 랩스 촬영 장치(10)는 세포를 배양하기 위한 다수개의 웰(well)이 형성된 서브 플레이트를 구비하는 플레이트(600)를 제공받아, 상기 웰 내의 세포를 촬영할 수 있다. 타입 랩스 촬영 장치(10)(이하, 촬영 장치(10))는 케이스(100), 촬상부(200), 조명부(300), 스테이지부(400) 및 제어부(500; 도 3 참조)를 포함할 수 있다.
케이스(100)는 플레이트(600)가 안착되는 상면부(110)를 가지는 박스 형상을 가질 수 있다. 상면부(110)에는 후술될 조명부(300)와 관련된 개구부(113)와, 세포의 촬영과 관련된 안착부(111)가 형성될 수 있다.
안착부(111)는 투광부를 가지거나 개구일 수 있다. 상기 플레이트(600)는 안착부(111)에 안착될 수 있고, 상기 안착부(111)의 투광부 내지 개구를 통해 촬상부(200)에 의해 서브 플레이트의 웰에 담긴 세포가 촬영될 수 있다.
즉, 본 실시예에서 웰(631: 도 5참조)이 형성된 플레이트(600: 도 4참조)는 이동되지 않고 케이스(100)의 상면부(110)의 안착부(111)에 안착된 상태로 촬상부(200)에 의해 촬영될 수 있다.
촬상부(200)는 케이스(100)의 상면부(110)의 위 또는 아래에 위치할 수 있다. 촬상부(200)는 제어부(500)의 제어에 따라 세포를 촬영할 수 있다.
조명부(300)는 웰(631)에 광을 조사하기 위해, 플레이트(600)를 사이에 두고 촬상부(200)의 반대측에 위치할 수 있다. 본 실시예에서 조명부(300)는 촬상부(200)와 함께 이동하도록 통합될 수 있다.
본 실시예에서 촬상부(200)는 케이스(100)의 상면부(110) 아래의 케이스 내측에 위치하며, 조명부(300)는 상면부(110)의 위에 위치한다.
전술한 바와 같이, 촬상부(200)와 조명부(300)의 동작을 통합하기 위해, 촬영 장치(10)는 통합 프레임(700)을 더 포함할 수 있다.
통합 프레임(700)의 하단은 케이스(100)의 내측에 위치하고 통합 프레임(700)은 케이스(100)의 상면부(110)의 개구부(113)를 통해 돌출될 수 있다. 촬상부(200)는 통합 프레임(700)의 하측에 결합되고, 조명부(300)는 통합 프레임(700)의 상측에 결합될 수 있다.
스테이지부(400)는 케이스(100) 내에 구비되며, 촬상부(200)를 X, Y, Z축으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 통합 프레임(700)은 스테이지부(400)와 결합되며, 스테이지부(400)가 통합 프레임(700)을 X, Y, Z축으로 이동시켜서 촬상부(200)를 X, Y, Z축으로 이동시킬 수 있다.
이때, 조명부(300)도 함께 X, Y, Z축으로 이동될 수 있다. 통합 프레임(700)의 조절을 통해 촬상부(200)와 조명부(300) 간의 X, Y, Z축 방향 거리를 조절할 수 있다.
예를 들어, 통합 프레임(700)이 소정의 관절구조나 회전구조 및 길이가 신축되는 구조를 가질 수 있고, 이에 따라 통합 프레임(700)과 스테이지부(400)와의 각도 및 통합 프레임(700)의 스테이지부(400)에 대한 회전 정도, 길이 신축 정도에 따라 통합 프레임(700)에 각각 결합된 촬상부(200)와 조명부(300) 간의 X, Y, Z축 방향 거리 또는 각도를 조절할 수 있다.
제어부(500)는 웰(631)에 담겨있는 세포를 규칙적으로, 예를 들어, 단위 시간 간격으로 촬영하도록, 상기 촬상부(200), 조명부(300) 및 스테이지부(400)를 제어할 수 있다.
즉, 본 실시예에서는 전술한 바와 같이, 세포가 담긴 플레이트(600)는 케이스(100)의 상면부(110)에 안착되어 있고, 촬상부(200)가 조명부(300)와 함께 스테이지부(400)에 의해 X, Y, 축뿐만 아니라 Z축으로도 이동되는 구성을 가진다.
따라서, 플레이트(600)를 Z축 방향으로 이동시키거나, X,Y축 방향으로 이동시킬 필요가 없으므로, 세포에 가해지는 흔들림이나 진동 등에 의한 촬영이나 세포배양 상의 문제점이 해소된다.
촬영 장치(10)는 도 2에 예시된 바와 같이, 케이스(100), 촬상부(200) 및 조명부(300)가 수용되어 외부와 격리되는 하우징을 더 포함할 수 있다. 제어부(500)(예: 컴퓨터)는 하우징의 외부에 설치될 수도 있고, 하우징 내에 설치될 수도 있다.
이하, 각 구성을 더 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 랩스 세포 촬영 장치(10)의 플레이트(600)의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 5는 도 4의 플레이트(600)에 서브 플레이트(630)가 부착된 모습의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예의 촬영 장치(10)는 세포를 배양하기 위한 다수개의 웰(631)이 형성되는 서브 플레이트(630)를 포함하는 플레이트(600)와, 플레이트(600)에 장착되고, 서브 플레이트(630) 각각의 온도를 감지하는 온도센서(800)를 더 포함할 수 있다.
플레이트(600)는 서브 플레이트(630) 각각의 사이에 격벽(610)을 구비하여 다수개의 서브 플레이트(630)가 플레이트(600)에 장착되었을 때, 각각의 서브 플레이트(630) 사이를 떨어뜨려 서브 플레이트(630)의 온도 조절이 용이할 수 있다.
또한, 플레이트(600)는 촬영 장치(10)에 요구되는 수준에 따라 크기 또는 형상을 바꿔 제조할 수 있고, 장착되는 서브 플레이트(630)의 개수에 맞춰 단일형 또는 다수개의 서브 플레이트(630)를 장착할 수 있는 형상으로 제조될 수 있다.
서브 플레이트(630)는 플라스틱 또는 유리 등의 투명한 재질로 형성되어, 촬상부(200)가 하측에서 세포의 배양상태를 촬영할 수 있도록 한다.
온도센서(800)는 서브 플레이트(630)가 장착되는 플레이트(600)의 격벽(610) 각각의 모서리 또는 꼭지점에 장착될 수 있다. 온도센서(800)는 촬영 장치(10)의 제어부(500)에 연결되어, 제어부(500)에 의해 제어될 수 있다.
한편, 온도센서(800)는 열전대(Thermocouple)로 구성될 수 있지만, 열전형 온도센서, 반도체저항 온도센서, PTC서미스터, NTC서미스터, 금속저항형 온도센서, RTD(Resistance temperature detector) 또는 액체온도계 등의 온도를 측정할 수 있는 장치를 배제하지는 않는다.
온도센서(800)는 플레이트(600)의 격벽(610)뿐만 아니라 서브 플레이트(630) 또는 플레이트(600)의 근접한 곳에 위치할 수 있다.
촬상부(200)는 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 카메라 센서와, 전기적 신호를 아날로그 이미지 신호로 변환하는 신호 처리부를 포함할 수 있다. 여기서, 카메라 센서는 CCD(Change coupled device)센서 또는 CMOS(Complementary metal semiconductor) 센서가 될 수 있으며, 신호 처리부는 DSP(Digital signal processor)로 구현될 수 있다. 또한, 카메라 센서 및 신호 처리부는 일체형으로 구현할 수 있으며, 분리하여 구현할 수도 있다.
예를 들어, 카메라 센서는 케이스(100)의 상면부(110)의 하측에 위치하고, 신호 처리부는 케이스(100)의 외부에 위치할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리부는 조명부(300)측에 함께 설치될 수도 있다. 이 경우, 케이스(100)를 보다 작게 형성하는데 유리하다.
촬상부(200)는 제어부(500)와 연결되어, 촬상 동작은 제어부(500)에 의해 제어될 수 있으며, 촬영한 영상을 제어부(500)로 송신할 수 있다.
조명부(300)는 전술한 바와 같이, 세포가 배양된 웰(631)에 광을 조사하여 세포의 촬영을 돕는 것으로, 촬상부(200)와 함께 통합 프레임(700)에 결합될 수 있다. 조명부(300)는 제어부(500)와 연결되어, 조명동작은 제어부(500)에 의해 제어될 수 있다.
스테이지부(400)는 촬상부(200)를 X, Y, Z 축 방향으로 이동시키며, 촬상부(200)의 위치를 조절할 수 있다. 이때, 조명부(300)는 촬상부(200) 통합 프레임(700)에 결합되어 있기 때문에, 촬상부(200)의 이동에 따라 함께 이동할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 랩스 세포 촬영 장치(10)의 스테이지부(400)의 일 예를 설명하기위한 도면들이다.
스테이지부(400)는 전원제어기(410), Z축 구동유닛(430), X축 구동유닛(450), 및 Y축 구동유닛(470)을 포함할 수 있다.
Z축 구동유닛(430) 촬상부(200)를 Z축 방향으로 이동시킬 수 있다. Z축 구동유닛(430)은 지지축(432), 지지축(432)에 연결된 제1 연결 프레임(434), 제1 구동모터(436), 구동벨트(437)를 포함할 수 있다.
지지축(432)은 케이스(100)의 바닥에 고정될 수 있다. 제1 연결 프레임(434)은 지지축(432)을 따라 승강 가능하게 지지축(432)에 결합될 수 있다. 제1 구동모터(436)는 제1 연결 프레임(434)에 설치될 수 있고, 구동벨트(437)에 의해 제1 연결 프레임(434)을 승강시키는 승강기구(438)에 연결될 수 있다.
전원제어기(410)를 통해 전달된 전원에 의해 제1 구동모터(436)가 회전하면, 구동벨트(437)에 의해 승강기구(438)가 작동하고 이로 인해 제1 연결 프레임(434)이 지지축(432)을 따라 Z축 방향으로 승강될 수 있다.
X축 구동유닛(450)은 Z축 구동유닛(430)에 결합될 수 있고, 촬상부(200)를 X축 방향으로 이동시킬 수 있다. X축 구동유닛(450)은 제1 연결 프레임(434)에 결합되는 제2 연결 프레임(452), 제2 연결 프레임(452)으로부터 연장된 X프레임(454), 제2 구동모터(456), 이송축(458), 이송판(459)을 포함할 수 있다.
제2 구동모터(456)는 제2 연결 프레임(452)에 설치될 수 있고, 이송축(458)은 제2 연결 프레임(452)으로부터 X축 방향으로 연장되어 있고 X프레임(454)에 의해 지지될 수 있다. 제2 구동모터(456)와 이송축(458)은 동력전달부(457)에 의해 연결될 수 있다.
제2 구동모터(456)가 회전하면, 동력전달부(457)에 의해 이송축(458)이 회전할 수 있고, 이송축(458)에 연결된 이송판(459)이 이송축(458)을 따라 X축 방향으로 이동될 수 있다.
Y축 구동유닛(470)은 X축 구동유닛(450)에 결합되며, 촬상부(200)를 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다. Y축 구동유닛(470)은 X축 구동유닛(450)의 이송판(459)에 결합되는 제3 연결 프레임(472), 제3 연결 프레임(472)으로부터 연장된 Y프레임(474), 제3 구동모터(476), 이송축(478), 연결블록(479)을 포함할 수 있다.
제3 구동모터(476)는 제3 연결 프레임(472)에 설치될 수 있고, 이송축(478)은 제3 연결 프레임(472)으로부터 Y축 방향으로 연장되어 있고, 제3 구동모터(476)와 이송축(478)은 연결되어 있다. 제3 구동모터(476)가 회전하면, 이송축(478)이 회전할 수 있고, 이송축(478)에 연결된 연결블록(479)이 Y프레임(474)을 따라 Y축 방향으로 이동될 수 있다.
전술한 통합 프레임(700)은 Y축 구동유닛(470)의 연결블록(479)에 결합될 수 있다.
제어부(500)에 의해 제1 구동모터(436), 제2 구동모터(456), 제3 구동모터(476)가 제어되어, X, Y, Z축 방향으로 통합 프레임(700)이 이동될 수 있고, 이에 따라 통합 프레임(700)에 결합된 촬상부(200) 및 조명부(300)가 X, Y, Z축 방향으로 이동될 수 있다.
촬상부(200)와 조명부(300) 간의 위치조정은, 일 예로, 통합 프레임(700)의 조정에 의해 달성될 수 있음은 전술한 바와 같다.
이와 같은 스테이지부(400)는 각 구동유닛(430,450,470)의 동작에 의해 직접적으로 통합 프레임(700)을 이동시킬 수 있다. 따라서, 모터에 드라이브를 연결하고, 다시 드라이브를 모션보드에 연결하여 모션보드에 의해 광학모듈이나 조명부, 또는 플레이트를 이동시키는 구성에 비해, 구성이 간명하고, 소형화에 유리하다.
이러한 컴펙트한 구성을 통해 Bright-Field 촬영뿐만 아니라, 위상차 촬영을 위한 위상차 조명계를 조명부로 채택할 수도 있다.
제어부(500)는 촬상부(200), 조명부(300) 및 스테이지부(400)와 유선 또는 무선으로 연결되어 촬상부(200), 조명부(300) 및 스테이지부(400)를 제어할 수 있다.
제어부(500)는 단위 시간 간격으로 촬상부(200), 조명부(300) 및 스테이지부(400)를 구동하여, 웰(631)에 담겨있는 세포를 촬영할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 단위 시간 간격마다 촬상부(200), 조명부(300) 및 스테이지부(400)를 제어하여, 웰(631)에 담긴 모든 세포를 촬영하거나, 단위 시간 간격 마다 촬영 위치를 변화하여 웰(631)에 담긴 세포를 촬영할 수 있다.
사용자는 제어부(500) 통해, 촬영하고자 하는 웰(631)의 번호(웰의 위치), 촬영 주기, 조명부 밝기, 촬상부(200) 및 조명부(300)의 X,Y,Z축 위치제어에 관한 지시를 입력할 수 있다.
한편, 제어부(500)는 온도센서(800)와 연결되어, 온도센서(800)를 제어할 수 있다. 제어부(500)는 세포를 배양하기 전에 온도센서(800)가 감지한 플레이트(600)의 온도를 세포를 배양하기 위해 요구되는 초기온도로 조절할 수 있다. 세포가 배양되기 시작하면, 온도센서(800)가 플레이트(600) 또는 서브 플레이트(630)의 온도 변화를 측정하고 이 온도변화데이터를 제어부(500)로 송신할 수 있다.
또한, 제어부(500)는 획득된 영상을 이어 붙여 하나의 영상을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 촬영 장치(10)는 플레이트(600) 또는 서브 플레이트(630)의 온도를 조절하기 위하여 온도조절부를 더 포함할 수 있다. 제어부(500)는 온도센서(800)로부터 수신한 온도변화데이터를 판단하여 온도조절부를 제어하여 플레이트(600) 또는 서브 플레이트(630)의 온도를 세포 배양에 요구되는 수준으로 조절할 수 있다. 이때, 온도 조절부는 펠티에(Peltier)소자로 구성될 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
한편, 전술한 구성요소들은 하우징에 수용되어 외부와 격리될 수 있으며, 하우징은 제어부(500)와 연결된 표시부 및 입력부를 구비하여, 사용자는 표시부를 통해 내부의 온도 및 습도 또는 촬영된 영상을 확인하고 입력부를 통해 촬상부(200), 조명부(300), 스테이지부(400) 등을 제어할 수 있다. 이때, 하우징은 도어를 더 구비하여 내부 장비의 출납을 가능하게 할 수 있고, 전면부를 투명한 소재로 하여 외부에서 하우징 내부의 상태를 확인할 수 있다.
또한, 제어부(500)는 온도센서(800)를 통해 서브 플레이트(630)의 온도변화를 감지할 경우, 촬영 장치(10)의 촬상부(200)를 이용하여 온도변화가 있는 서브 플레이트(630)를 촬영 또는 관찰하여 서브 플레이트(630)에서 배양되고 있는 세포를 모니터링 할 수 있다.
한편, 전술된 실시예에서는 플레이트(600)가 케이스(100)의 상면부(110)의 안착부(111)에 안착되어, 촬영중에 이동되지 않는 구성을 설명하였다. 본 실시예에 따른 촬영 장치(10)는 케이스(100)의 상면부(110)에 안착부(111)를 형성하는 대신 플레이트(600)가 안착되는 받침대를 구비할 수도 있다. 이 경우에도, 받침대는 케이스(100)의 소정의 위치에 연결되어 촬영중에 위치가 고정되고 촬상부(200) 및 조명부(300)가 X,Y,Z축 방향으로 이동하여 웰(631)에 담긴 세포에 얼라인될 수 있다.
즉, 본 발명은 촬상부(200) 및 조명부(300)의 위치를 조절하는 스테이지부(400)의 이동을 통해 복수의 웰(631)에 위치한 세포를 관찰함으로, 플레이트(600)를 이동할 필요가 없다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자동으로 세포 배양에 적합한 환경이 조절되며, 주기적으로 세포 배양 과정이 촬영됨으로써, 사용자의 편의성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 세포가 담긴 플레이트(600)를 위치 고정시키고 촬상부(200) 및 조명부(300)의 위치를 조절하는 스테이지부(400)의 이동을 통해 세포를 촬영하므로 플레이트(600) 이동에 의한 세포의 움직임이나 뒤엉킴이 방지되어 촬영이 더욱 신뢰성있게 되며, 신속하고 정확하게 배양중인 세포를 촬영할 수 있다."
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 촬영 장치
100 : 케이스
110 : 상면부
111 : 안착부
113 : 개구부
200 : 촬상부
300 : 조명부
400 : 스테이지부
410 : 전원제어기
430 : Z축 구동유닛
450 : X축 구동유닛
470 : Y축 구동유닛
432 : 제1 연결 프레임
436 : 제1 구동모터
452 : 제2 연결 프레임
456 : 제2 구동모터
472 : 제3 연결 프레임
476 : 제3 구동모터
500 : 제어부
600 : 플레이트
610 : 격벽
630 : 서브 플레이트
631 : 웰
700 : 통합 프레임
800 : 온도센서
100 : 케이스
110 : 상면부
111 : 안착부
113 : 개구부
200 : 촬상부
300 : 조명부
400 : 스테이지부
410 : 전원제어기
430 : Z축 구동유닛
450 : X축 구동유닛
470 : Y축 구동유닛
432 : 제1 연결 프레임
436 : 제1 구동모터
452 : 제2 연결 프레임
456 : 제2 구동모터
472 : 제3 연결 프레임
476 : 제3 구동모터
500 : 제어부
600 : 플레이트
610 : 격벽
630 : 서브 플레이트
631 : 웰
700 : 통합 프레임
800 : 온도센서
Claims (10)
- 세포를 배양하기 위한 다수개의 웰(well)이 형성된 서브 플레이트를 구비하는 플레이트가 설치되어, 상기 웰 내의 세포가 촬영되는 타임 랩스 촬영 장치에 있어서,
상기 플레이트가 안착되는 상면부를 가지는 케이스;
상기 상면부의 위 또는 아래에 위치하여, 상기 웰에 담겨 있는 상기 세포를 촬영하기 위한 촬상부;
상기 촬상부와 함께 이동하도록 통합되며, 상기 웰에 광을 조사하기 위한 조명부;
상기 케이스 내에 구비되며, 상기 촬상부를 X, Y, Z축으로 이동시키는 스테이지부;
상기 웰에 담겨있는 상기 세포를 규칙적으로 촬영하도록, 상기 촬상부, 상기 조명부 및 상기 스테이지부를 제어하는 제어부;
상기 플레이트에 장착되고, 상기 플레이트의 온도를 감지하는 복수의 온도센서;
상기 촬상부 및 상기 조명부가 결합되는 통합 프레임으로서, 상기 스테이지부에 연결되어 X,Y,Z축으로 이동되는 통합 프레임; 그리고,
상기 서브 플레이트의 온도를 조절하는 온도조절부를 포함하며,
상기 통합 프레임은, 상기 통합 프레임과 상기 스테이지부와의 각도, 상기 통합 프레임의 상기 스테이지부에 대한 회전 정도, 및 상기 통합 프레임의 상기 스테이지부에 대한 길이 신축 정도에 따라, 상기 촬상부와 상기 조명부 간의 X, Y, Z축 방향 거리 또는 각도를 조절할 수 있으며,
상기 플레이트는 상기 서브 플레이트 각각의 사이에 격벽을 구비하고,
상기 복수의 온도센서는, 상기 서브 플레이트가 장착되는 상기 플레이트의 상기 격벽 각각의 모서리 또는 꼭지점에 장착되어, 상기 서브 플레이트 각각의 온도를 감지할 수 있으며,
상기 제어부는, 상기 온도센서로부터 수신한 온도변화데이터를 판단하여, 상기 온도조절부를 제어하여 상기 서브 플레이트의 온도를 조절하며,
상기 온도조절부는 펠티에(Peltier) 소자로 구성되며,
상기 스테이지부는, 상기 촬상부를 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 구동유닛; 상기 Z축 구동유닛에 결합되며, 상기 촬상부를 X축 방향으로 이동시키는 X축 구동유닛; 그리고 상기 X축 구동유닛에 결합되며, 상기 촬상부를 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 구동유닛;을 포함하며,
상기 스테이지부는 상기 X축 구동유닛, 상기 Y축 구동유닛, 및 상기 Z축 구동유닛의 동작에 의해 직접적으로 상기 통합 프레임을 이동시킬 수 있으며,
촬영시 상기 플레이트는 이동되지 않고, 상기 촬상부는 상기 상기 조명부와 함께 상기 스테이지부에 의해 X축, Y축, 및 Z축으로 이동되는 것을 특징으로 하는 타임 랩스 세포 촬영장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 촬상부는 상기 상면부 아래의 상기 케이스 내측에서 상기 통합 프레임에 결합되고, 상기 조명부는 상기 통합 프레임에 결합되어 상기 상면부 위에서 구비되는 것을 특징으로 하는 타임 랩스 세포 촬영장치.
- 제1항에 있어서,
상기 케이스를 수용하며, 상기 플레이트, 상기 조명부 및 상기 촬상부를 외부와 격리하는 하우징;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타임 랩스 세포 촬영장치.
- 제3항에 있어서,
상기 통합 프레임은 상기 Y축 구동유닛에 결합된 것을 특징으로 하는 타임 랩스 세포 촬영장치.
- 제5항에 있어서,
상기 Z축 구동유닛은 제1 구동모터와, 상기 제1 구동모터에 의해 Z축 방향으로 이동하는 제1 연결 프레임을 포함하고,
상기 X축 구동유닛은 상기 제1 연결 프레임에 연결된 제2 연결 프레임, 상기 제2 연결 프레임으로부터 연장된 X프레임, 상기 제2 연결 프레임에 구비된 제2 구동모터, 상기 제2 구동모터에 의해 상기 X프레임을 따라 이동하는 연결판을 포함하며,
상기 Y축 구동유닛은 상기 연결판과 결합된 제3 연결 프레임, 상기 제2 연결 프레임으로부터 연장된 Y프레임, 제3 연결 프레임에 구비된 제3 구동모터, 상기 제3 구동모터에 의해 상기 Y프레임을 따라 이동하는 연결블록을 포함하며,
상기 통합 프레임은 상기 연결블록에 결합된 것을 특징으로 하는 타임 랩스 세포 촬영장치.
- 제3항에 있어서,
상기 케이스의 상면부에는 상기 통합 프레임이 돌출되는 개구부가 형성된 것을 특징으로 하는 타임 랩스 세포 촬영장치.
- 제3항에 있어서,
상기 통합 프레임의 관절을 가지며, 상기 통합 프레임의 상기 관절의 조절에 의해 상기 촬상부와 상기 조명부 간의 X,Y,Z축 방향 간격이 조정되는 것을 특징으로 하는 타임 랩스 세포 촬영장치. - 삭제
- 삭제
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