KR102499600B1 - 배양 세포 원격 모니터링 시스템 - Google Patents

배양 세포 원격 모니터링 시스템 Download PDF

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KR102499600B1
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Abstract

본 발명은, 배양 세포를 촬영하는 카메라 모듈의 촬영 위치, 촬영 배율 및 포커스를 원격으로 제어할 수 있도록 구성됨으로써, 사용자가 시간과 장소에 제약을 받지 않고, 사용자가 소지하고 있는 사용자 단말기를 이용하여 배양 중인 세포를 촬영하여 모니터링할 수 있는 이점이 있다. 또한, 카메라 모듈에 포함된 대물 렌즈와 이미지 센서 사이의 거리를 조정하는 배율 조정수단을 포함함으로써, 사용자가 원격으로 촬영 배율을 용이하게 조정하여 보다 다양한 배율로 세포를 관찰할 수 있는 이점이 있다.또한, 카메라 모듈에 액체 렌즈를 포함함으로써, 액체 렌즈가 대물 렌즈와 이미지 센서 사이의 거리 증감에 따라 포커스를 자동으로 맞출 수 있으므로, 배율 조정시마다 포커스를 맞추어야 하는 번거로움이 해소되고, 포커스가 보다 정확하게 맞추어진 영상을 획득할 수 있다. 또한, 서로 다른 방향에서 서로 다른 파장의 빛을 조사하도록 구비된 복수의 조명들이 선택적으로 켜지도록 제어함으로써, 각 조명에 따라 서로 다르게 촬영된 복수의 영상들을 입체 사진으로 합성하여, 배양 세포를 입체적으로 관찰할 수 있는 이점이 있다.

Description

배양 세포 원격 모니터링 시스템{Cultured cell remote monitoring system}
본 발명은 배양 세포 원격 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카메라 모듈의 촬영 위치, 촬영 배율 및 포커스를 원격으로 조정 가능하여 배양 세포의 변화를 원격으로 모니터링할 수 있는 배양 세포 원격 모니터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 육안으로 관찰이 불가능한 미세한 크기의 세포 등을 확대하여 관찰하기 위해서 현미경을 이용하고 있다. 현미경은 대물렌즈와 접안렌즈를 포함하고, 관찰 대상을 재물대에 올리고, 대물렌즈로 확대한 관찰대상의 실상을 접안렌즈로 더욱 확대하여 관찰하는 장치이다.
그러나, 배양중인 세포의 지속적 관찰이 필요한 경우, 관찰자가 지속적으로 상주하여 세포 변화에 따라 배율을 조정하고 포커스를 맞추며 관찰해야 하기 때문에, 관찰 시간이 오래 걸리고 인력 소모가 많은 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1131678호
본 발명의 목적은, 배양 세포를 원격으로 모니터링할 수 있는 배양 세포 원격 모니터링 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 배양 세포 원격 모니터링 시스템은, 본체의 내부에 구비되고, 세포 배양이 가능한 배양 접시가 놓이는 거치대와; 상기 본체의 내부에서 서로 다른 면에 각각 구비되고, 상기 배양 접시를 향해 서로 다른 파장의 빛을 비추는 복수의 조명들을 포함하는 조명수단과; 상기 본체의 내부에서 상기 거치대를 향해 구비된 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈를 통해 들어온 빛을 영상 신호로 전환하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈과; 상기 본체의 내부에서 상기 카메라 모듈에 결합되어, 상기 카메라 모듈을 Y축 방향으로 수평 이동시켜, 상기 카메라 모듈의 Y축 방향 촬영 위치를 조정하는 Y축 위치조정수단과; 상기 본체의 내부에서 상기 Y축 위치조정수단에 결합되어, 상기 Y축 위치조정수단을 X축 방향으로 수평 이동시켜, 상기 카메라 모듈의 X축 방향 촬영 위치를 조정하는 X축 위치조정수단과; 상기 본체의 내부에서 상기 카메라 모듈에 결합되어, 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서 중 어느 하나를 Z축 방향으로 승하강시켜, 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서의 거리 증감에 따라 상기 카메라 모듈의 촬영 배율을 조정하는 배율 조정수단과; 상기 본체에 구비되어 외부와 무선 통신하는 통신부와; 상기 통신부로부터 상기 카메라 모듈이 촬영한 영상을 무선 통신을 통해 수신하고 저장하는 서버와; 상기 서버와 상기 통신부와 무선 통신하고, 상기 서버가 제공하는 모니터링 앱을 통해 상기 조명수단, 상기 카메라 모듈, 상기 X축 위치조정수단, 상기 Y축 위치조정수단 및 상기 배율 조정수단의 작동을 무선통신을 통해 원격으로 제어하고, 상기 카메라 모듈이 촬영한 영상을 디스플레이하는 사용자 단말기를 포함한다.
상기 카메라 모듈은, 촬영을 위한 포커스를 자동으로 조절하는 오토 포커스 조절부를 더 포함한다.
상기 오토 포커스 조절부는, 상기 대물 렌즈의 전방에 구비되어, 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서의 거리 증감에 따라 인가되는 전압의 크기가 가변되도록 설정되어, 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서의 거리 증감시 포커스가 자동 조절되는 액체 렌즈(Liquid lens)를 더 포함한다.
상기 복수의 조명들은 미리 설정된 순서대로 선택적으로 켜지도록 설정되고, 상기 모니터링 앱은, 상기 조명들이 각각 켜질때마다 상기 카메라 모듈이 작동하도록 제어하고, 상기 조명들이 켜질때마다 촬영된 복수의 영상들을 입체 영상으로 합성한다.
상기 복수의 조명들은, 상기 본체의 내측 상면에 설치되고 제1파장의 빛을 비추는 상부 조명과, 상기 본체의 좌측면에 설치되고 제2파장의 빛을 비추는 좌측 조명과, 상기 본체의 우측면에 설치되고 제3파장의 빛을 비추는 우측 조명을 포함한다.
상기 배율 조정수단은, 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서 중 어느 하나에 결합된 승하강 너트부와, 상기 승하강 너트부가 상하이동가능하도록 결합되고 상기 Z축 방향으로 길게 구비된 Z축 스크류부와, 상기 Z축 스크류부를 회전시키는 Z축 모터를 포함한다.
상기 Y축 위치조정수단은, 상기 카메라 모듈의 하부에 구비된 제1슬라이더가 이동가능하도록 결합되고 상기 Y축 방향으로 길게 구비된 Y축 스크류부와, 상기 Y축 스크류부를 회전시키는 Y축 모터를 포함한다.
상기 X축 위치조정수단은, 상기 Y축 위치조정수단의 하부에 구비된 제2슬라이더가 이동가능하도록 결합되고 상기 X축 방향으로 길게 구비된 X축 스크류부와, 상기 X축 스크류부를 회전시키는 X축 모터를 포함한다.
상기 본체는 외관을 형성하는 케이스를 포함하고, 상기 케이스의 전면에는 상기 거치대 위에 상기 배양 접시를 집어 넣을 수 있도록 배양 접시 출입구가 형성된다.
상기 본체는, 상기 케이스의 개구된 하면에 구비되고, 상기 거치대로부터 하방향으로 소정 간격 이격된 위치에 배치되어, 상기 X축 위치조정수단과 상기 Y축 위치조정수단이 설치된 베이스 패널을 더 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배양 세포 원격 모니터링 시스템은, 본체의 내부에 구비되고, 세포 배양이 가능한 배양 접시가 놓이는 거치대와; 상기 본체의 내부에서 서로 다른 면에 각각 구비되고, 상기 배양 접시를 향해 서로 다른 파장의 빛을 비추는 복수의 조명들을 포함하는 조명수단과; 상기 본체의 내부에서 상기 거치대를 향해 구비된 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈를 통해 들어온 빛을 영상 신호로 전환하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈과; 상기 본체의 내부에서 상기 카메라 모듈에 결합되어, 상기 카메라 모듈을 Y축 방향으로 수평 이동시켜, 상기 카메라 모듈의 Y축 방향 촬영 위치를 조정하는 Y축 위치조정수단과; 상기 본체의 내부에서 상기 Y축 위치조정수단에 결합되어, 상기 Y축 위치조정수단을 X축 방향으로 수평 이동시켜, 상기 카메라 모듈의 X축 방향 촬영 위치를 조정하는 X축 위치조정수단과; 상기 본체의 내부에서 상기 카메라 모듈에 결합되어, 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서 중 어느 하나를 Z축 방향으로 승하강시켜, 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서의 거리 증감에 따라 상기 카메라 모듈의 촬영 배율을 조정하는 배율 조정수단과; 상기 본체에 구비되어 외부와 무선 통신하는 통신부와; 상기 통신부로부터 상기 카메라 모듈이 촬영한 영상을 무선 통신을 통해 수신하고 저장하는 서버와; 상기 서버와 상기 통신부와 무선 통신하고, 상기 서버가 제공하는 모니터링 앱을 통해 상기 조명수단, 상기 카메라 모듈, 상기 X축 위치조정수단, 상기 Y축 위치조정수단 및 상기 배율 조정수단의 작동을 무선통신을 통해 원격으로 제어하고, 상기 카메라 모듈이 촬영한 영상을 디스플레이하는 사용자 단말기를 포함하고, 상기 카메라 모듈은, 상기 대물 렌즈의 전방에 구비되어, 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서의 거리 증감에 따라 인가되는 전압의 크기가 가변되도록 설정되어, 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서의 거리 증감시 포커스가 자동 조절되는 액체 렌즈(Liquid lens)를 더 포함하고, 상기 복수의 조명들은 미리 설정된 순서대로 선택적으로 켜지도록 설정되고, 상기 모니터링 앱은, 상기 조명들이 각각 켜질때마다 상기 카메라 모듈이 작동하도록 제어하고, 상기 조명들이 켜질때마다 촬영된 복수의 영상들을 입체 영상으로 합성한다.
본 발명은, 배양 세포를 촬영하는 카메라 모듈의 촬영 위치, 촬영 배율 및 포커스를 원격으로 제어할 수 있도록 구성됨으로써, 사용자가 시간과 장소에 제약을 받지 않고, 사용자가 소지하고 있는 사용자 단말기를 이용하여 배양 중인 세포를 촬영하여 모니터링할 수 있는 이점이 있다.
또한, 카메라 모듈에 포함된 대물 렌즈와 이미지 센서 사이의 거리를 조정하는 배율 조정수단을 포함함으로써, 사용자가 원격으로 촬영 배율을 용이하게 조정하여 보다 다양한 배율로 세포를 관찰할 수 있는 이점이 있다.
또한, 카메라 모듈에 액체 렌즈를 포함함으로써, 액체 렌즈가 대물 렌즈와 이미지 센서 사이의 거리 증감에 따라 포커스를 자동으로 맞출 수 있으므로, 배율 조정시마다 포커스를 맞추어야 하는 번거로움이 해소되고, 포커스가 보다 정확하게 맞추어진 영상을 획득할 수 있다.
또한, 서로 다른 방향에서 서로 다른 파장의 빛을 조사하도록 구비된 복수의 조명들이 선택적으로 켜지도록 제어함으로써, 각 조명에 따라 서로 다르게 촬영된 복수의 영상들을 입체 사진으로 합성하여, 배양 세포를 입체적으로 관찰할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배양 세포 원격 모니터링 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배양 세포 원격 모니터링 시스템의 본체 내부를 나타낸 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 X축 위치조정수단과 Y축 위치조정수단의 일 예를 나타낸 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 Y축 위치조정수단의 일 예를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 X축 위치조정수단의 일 예를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배율 조정수단을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈에서 촬영한 영상과 입체 형상으로 합성한 영상을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배양 세포 원격 모니터링 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배양 세포 원격 모니터링 시스템의 본체 내부를 나타낸 종단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배양 세포 원격 모니터링 시스템은, 배양 접시(2)가 수용되고 상기 배양 접시(2)에 담긴 배양 세포를 모니터링하기 위한 본체(10)와, 상기 본체(10)와 무선 통신하는 서버(100)와 사용자 단말기(200)를 포함한다.
상기 본체(10)는, 배양실이나 실험실 등에 설치되고, 상기 배양 세포를 촬영하고, 촬영된 영상을 상기 서버(100)나 상기 사용자 단말기(200)로 전송하기 위한 장치이다.
상기 본체(10)는, 케이스(11), 베이스 패널(12), 거치대(13), 조명수단(20), 카메라 모듈(30), X축 위치조정수단(40), Y축 위치조정수단(50), 배율 조정수단(60), 통신부(미도시) 및 전원부(미도시)를 포함한다.
상기 케이스(11)는 외관을 형성하고 박스 형상으로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 케이스(11)는 적어도 일면이 개구되게 형성된다. 본 실시예에서는, 상기 케이스(11)의 하면이 개구되게 형성되고, 상기 케이스(11)의 하면에는 상기 베이스 패널(12)이 구비된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 케이스(11)의 상면, 전,후면, 좌,우측면 중 적어도 일면이 개폐가능하도록 형성된 것도 물론 가능하다. 또한, 상기 케이스(11)는 상,하부 케이스로 결합된 것도 물론 가능하다. 또한, 상기 케이스(11)의 내부에는 세포 배양을 위한 적절한 환경을 조성할 수 있도록 온도나 습도를 조절하는 온습도 조절부(미도시)가 구비되는 것도 물론 가능하다.
상기 케이스(11)의 전면에는 상기 거치대(13) 위에 상기 배양 접시(2)를 집어 넣을 수 있도록 배양 접시 출입구(11a)가 형성된다. 상기 배양 접시 출입구(11a)에는 개폐 가능하게 도어(미도시)가 장착될 수 있으며, 상기 도어(미도시)가 장착될 경우 내부를 들여다 볼 수 있도록 투명한 창을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 베이스 패널(12)은, 상기 케이스(11)의 하면에 구비되어, 상기 X축 위치조정수단(40)과 상기 Y축 위치조정수단(50)이 설치된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 케이스(11)와 상기 베이스 패널(12)은 일체로 구비되는 것도 물론 가능하다.
상기 거치대(13)는, 상기 케이스(11)의 내부에서 상기 베이스 패널(12)로부터 상방향으로 소정간격 이격된 위치에 설치되고, 세포 배양이 가능한 상기 배양 접시(2)가 놓이는 선반이다. 상기 거치대(13)는, 상기 케이스(11)의 내부 상측에 수평으로 배치된다. 상기 거치대(13)의 중앙에는 상기 카메라 모듈(30)을 통해 배양 세포의 관찰이 용이하도록 개구홀(13a)이 형성된다. 본 실시예에서는, 상기 배양 접시(2)가 상기 거치대(13)의 상기 개구홀(13a) 상측에 올려지는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 상기 개구홀(13a)에 상기 배양 접시(2)가 끼워져 고정되는 것도 물론 가능하다.
상기 조명수단(20)은, 상기 케이스(11)의 내부에서 서로 다른 면에 구비된 복수의 조명들(21)(22)(23)을 포함한다.
상기 복수의 조명들(21)(22)(23)은, 380nm 내지 760nm의 가시광선 출력이 가능한 칼라(RGB) LED 조명이며, 각각 서로 다른 파장의 빛을 비추는 조명이다.
상기 복수의 조명들(21)(22)(23)은, 서로 다른 3개의 면에 각각 설치되어 서로 다른 파장의 빛을 비추도록 구성됨으로써, 무색투명한 시료라도 내부 구조를 뚜렷하게 관찰할 수 있고, 위상차 현미경과 같이 배양 세포에 대해 입체 영상을 구현할 수 있다. 상기 복수의 조명들(21)(22)(23)은, 소정의 시간 간격으로 선택적으로 온되도록 구성된다.
상기 복수의 조명들(21)(22)(23)은, 상기 케이스(11)의 내측 상면에 설치되고 제1파장의 빛을 비추는 상부 조명(21)과, 상기 케이스(11)의 좌측면에 설치되고 상기 제1파장과 다른 제2파장의 빛을 비추는 좌측 조명(22)과, 상기 케이스(11)의 우측면에 설치되고 상기 제1,2파장과 다른 제3파장의 빛을 비추는 우측 조명(23)을 포함한다.
상기 상부 조명(21)은, 상기 배양 접시(2)의 상부에서 빛을 비추어 상기 배양 접시(2)에서 배양중인 세포 전체의 형태를 촬영하기 위한 조명이다.
상기 좌측 조명(22)은, 상기 세포의 우측에 그림자를 만들기 위한 역할을 하는 조명이다.
상기 우측 조명(23)은, 상기 세포의 좌측에 그림자를 만들기 위한 역할을 하는 조명이다.
상기 카메라 모듈(30)은, 상기 본체(10)의 내부에서 상기 거치대(13)의 하부에 배치된다. 상기 카메라 모듈(30)은, 상기 거치대(13)의 개구홀(13a)을 통해 상기 배양 접시(2)내에 배양중인 세포를 촬영하는 장치이다.
상기 카메라 모듈(30)은 상기 X축 위치조정수단(40)과 상기 Y축 위치조정수단(50)에 의해 촬영 위치가 조정되고, 상기 배율 조정수단(60)에 의해 촬영 배율이 조정된다.
상기 카메라 모듈(30)은, 대물 렌즈(31), 이미지 센서(32), 액체 렌즈(Liquid lens)(33) 및 제1슬라이더(34)를 포함한다.
상기 대물 렌즈(31)는, 상기 거치대(13)에 놓인 상기 배양 접시(2)의 하면을 향하도록 구비된다.
상기 이미지 센서(32)는, 상기 대물 렌즈(31)보다 하측에 구비되어, 상기 대물 렌즈(31)를 통해 들어온 빛을 영상 신호로 전환한다.
상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32) 중 적어도 하나는 상기 배율 조정수단(60)에 의해 상하방향으로 이동가능하여 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32)사이의 거리가 조정된다. 이하, 본 실시예에서는 상기 대물 렌즈(31)가 상기 배율 조정수단(60)에 의해 상하방향으로 승하강하는 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 액체 렌즈(33)는, 상기 대물 렌즈(31)의 전방에 구비되어, 포커스가 자동 조절되는 자동 포커스 기능 렌즈이다. 상기 액체 렌즈(33)는, 내부에 포함된 물에 인가되는 전압을 늘리면 렌즈의 두께가 줄어들고, 전압을 늘리면 렌즈의 두께가 늘어나고, 그에 따라 볼록 렌즈, 평면 렌즈 및 오목 렌즈 형상으로 바뀌면서 포커스가 맞추어지는 원리이다. 본 실시예에서는, 상기 액체 렌즈(33)는, 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32)의 거리 증감에 따라 인가되는 전압이 가변되도록 전기회로가 설정되어, 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32)의 거리 증감시 포커스가 자동으로 맞추어질 수 있다.
상기 제1슬라이더(34)는, 상기 카메라 모듈(30)의 하부에 구비되어 상기 Y축 이송수단(50)에 결합된다. 상기 제1슬라이더(34)는, 상기 Y축 이송수단(50)에 의해 상기 Y축 방향으로 수평 이동한다. 상기 제1슬라이더(34)는 후술하는 Y축 스크류부(51)에 결합되는 너트부를 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 X축 위치조정수단과 Y축 위치조정수단의 일 예를 나타낸 절개 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 Y축 위치조정수단의 일 예를 나타낸 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 Y축 위치조정수단(50)은, 상기 카메라 모듈(30)의 상기 제1슬라이더(34)에 결합되어, 상기 카메라 모듈(30)을 Y축 방향으로 수평 이동시켜 Y축 방향 촬영 위치를 조정한다.
상기 Y축 위치조정수단(50)은, Y축 스크류부(51)와 Y축 모터(52)를 포함한다.
상기 Y축 스크류부(51)는 Y축 방향으로 길게 배치된다. 상기 Y축 스크류부(51)에는 상기 제1슬라이더(34)가 결합된다. 상기 제1슬라이더(34)는 상기 Y축 스크류부(51)의 회전시 상기 Y축 스크류부(51)를 따라 Y축 방향으로 수평이동한다. 상기 Y축 스크류부(51)의 외측에는 상기 Y축 스크류부(51)를 커버하는 커버부(53)가 구비될 수 있다.
상기 Y축 모터(52)는, 상기 Y축 스크류부(51)를 회전시킨다.
상기 Y축 위치조정수단(50)은, 상기 커버부(53)의 하부에 구비되어 상기 X축 위치조정수단(40)에 결합되는 제2슬라이더(54)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2슬라이더(54)는 후술하는 X축 스크류부(41)에 결합되는 너트를 포함한다.
본 실시예에서는, 상기 Y축 위치조정수단(50)은 모터와 스크류 구조로 이루어진 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 Y축 방향으로 수평 이동시킬 수 있는 구성이라면 어느 것이나 적용 가능하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 X축 위치조정수단의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 X축 위치조정수단(40)은, 상기 Y축 위치조정수단(50)의 제2슬라이더(54)에 결합되어, 상기 제2슬라이더(54)를 X축 방향으로 수평 이동시켜 X축 방향 촬영 위치를 조정한다.
상기 X축 위치조정수단(40)은, X축 스크류부(41)와 X축 모터(42)를 포함한다.
상기 X축 스크류부(41)는 X축 방향으로 길게 배치된다. 상기 X축 스크류부(41)에는 상기 제2슬라이더(54)가 결합된다. 상기 제2슬라이더(54)는, 상기 X축 스크류부(42)의 회전시 상기 X축 스크류부(42)를 따라 X축 방향으로 수평 이동한다. 상기 X축 스크류(41)의 외측에는 상기 X축 스크류부(41)를 커버하기 위한 커버부(43)가 구비될 수 있다.
상기 X축 모터(42)는, 상기 X축 스크류부(41)를 회전시킨다.
본 실시예에서는, 상기 X축 위치조정수단(40)은 모터와 스크류 구조로 이루어진 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 X축 방향으로 수평 이동시킬 수 있는 구성이라면 어느 것이나 적용 가능하다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배율 조정수단을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 배율 조정수단(60)은, 상기 카메라 모듈(30)에 결합되어, 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32) 중 어느 하나를 Z축 방향으로 승하강시켜, 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32)의 거리 증감에 따라 상기 카메라 모듈(30)의 촬영 배율을 조정한다.
상기 배율 조정수단(60)은, 승하강 너트부(61), Z축 스크류부(62), Z축 모터(63)를 포함한다.
상기 승하강 너트부(61)는, 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32) 중 어느 하나에 결합될 수 있는 바, 본 실시예에서는 상기 대물 렌즈(31)와 제1연결로드(65)로 결합된 것으로 예를 들어 설명한다. 또한, 상기 승하강 너트부(61)는, 상기 Z축 스크류부(62)에 결합되어 상기 Z축 스크류부(62)의 회전시 Z축 방향으로 승하강하게 된다.
상기 Z축 스크류부(62)는, Z축 방향으로 길게 배치되고 상기 승하강 너트부(61)가 상하이동가능토록 결합된다. 상기 Z축 스크류부(62)의 일단부에는 상기 Z축 모터(63)가 결합되고, 타단부는 상기 카메라 모듈(30)에 제2연결로드(64)에 의해 회전가능하도록 결합된다.
상기 Z축 모터(63)는, 상기 Z축 스크류부(62)의 단부에 결합되어 상기 Z축 스크류부(62)를 회전시킨다.
본 실시예에서는, 상기 배율 조정수단(60)은, 모터와 스크류 구조로 이루어진 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32) 중 적어도 하나를 승하강 이동시킬 수 있는 구성이라면 어느 것이나 가능하다.
상기 통신부(미도시)는, 상기 본체(10)에 구비되어, 외부와 무선 통신한다. 상기 통신부(미도시)는 네트워크를 통해 상기 서버(100)와 상기 사용자 단말기(200)와 무선 통신한다. 상기 통신부(미도시)는, 상기 카메라 모듈(30)이 촬영한 영상을 무선 통신을 통해 상기 서버(100)와 상기 사용자 단말기(200) 중 적어도 하나로 전송한다. 또한, 상기 통신부(미도시)는, 상기 서버(100)와 상기 사용자 단말기(200) 중 적어도 하나로부터 제어 신호를 수신한다.
상기 전원부(미도시)는, 상기 본체(10)에 구비되어, 상기 카메라 모듈(30), 상기 X축 모터(42), 상기 Y축 모터(52), 상기 Z축 모터(63) 및 상기 조명수단(20)에 외부로부터 공급되는 전원을 인가 또는 차단한다. 상기 전원부(미도시)는, 상기 서버(100)나 상기 사용자 단말기(200)로부터 수신되는 제어 신호에 따라 제어될 수 있다.
상기 서버(100)는, 상기 통신부(미도시)로부터 상기 카메라 모듈(30)이 촬영한 영상을 무선 통신을 통해 수신하고 저장한다.
상기 서버(100)는, 상기 카메라 모듈(30), 상기 X축 모터(42), 상기 Y축 모터(52), 상기 Z축 모터(63) 및 상기 조명수단(20)의 작동을 원격으로 제어하고, 상기 카메라 모듈(30)이 촬영한 영상을 편집, 저장 및 디스플레이할 수 있는 모니터링 앱을 제공한다.
상기 사용자 단말기(200)는, 상기 서버(100)와 상기 통신부(미도시)와 무선 통신하도록 미리 설정되고, 상기 모니터링 앱이 설치된 단말기이다. 상기 사용자 단말기(200)는, 모바일 단말기, 태블릿 PC, 노트북, 데스크탑 컴퓨터 등을 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 배양 세포 원격 모니터링 시스템의 사용 방법을 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 배양 세포 변화를 관찰하고자 하는 사용자는 자신이 소지한 사용자 단말기(200)에 상기 서버(100)가 제공하는 모니터링 앱을 설치하고, 상기 모니터링 앱을 실행한다. 상기 모니터링 앱은, 상기 사용자 단말기(200)를 통해 상기 서버(100)에 접속하여 다운받을 수 있다. 사용자는 상기 모니터링 앱을 통해 사용자 정보 등을 입력하여, 상기 서버(100)로부터 사용 허가를 받을 수 있다.
한편, 사용자는 배양 세포가 담긴 배양 접시(2)를 상기 배양 접시 출입구(11a)를 통해 상기 거치대(13)에 올려 놓는다. 이 때, 사용자가 상기 본체(10)가 놓여있는 실험실에 없을 경우, 상기 배양 접시(2)를 상기 본체(10)에 넣는 작업은 상기 실험실에 있는 사람이 대신할 수 있다.
이후, 사용자는 상기 사용자 단말기(200)를 통해 상기 카메라 모듈(30)의 촬영 위치와 촬영 배율을 조정하여, 상기 배양 세포를 원격으로 촬영할 수 있다.
사용자는 상기 모니터링 앱을 통해 상기 Y축 모터(52)를 작동시킴으로써 상기 카메라 모듈(30)을 Y축 방향으로 수평 이동시켜 Y방향 촬영 위치를 조정하고, 상기 X축 모터(42)를 작동시킴으로써 상기 카메라 모듈(30)을 X축 방향으로 수평 이동시켜 X방향 촬영 위치를 조정할 수 있다. 이 때, 상기 모니터링 앱을 통해 타겟 위치를 입력하여 상기 카메라 모듈(30)을 등속 이동시키는 것도 가능하고, 상기 X축 모터(52)와 상기 Y축 모터(42)의 회전속도를 제어하면서 촬영 위치를 미세 조정하는 것도 물론 가능하다.
상기 카메라 모듈(30)의 촬영 위치가 조정되면, 상기 모니터링 앱을 통해 상기 Z축 모터(63)를 작동시켜 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32) 사이의 거리를 조정함으로써, 촬영 배율을 조정한다.
상기 Z축 모터(63)를 작동시키면, 상기 Z축 스크류부(62)가 회전하게 되고, 상기 승하강 너트부(61)가 승강 또는 하강하게 된다. 상기 승하강 너트부(61)가 승강하면, 상기 승하강 너트부(61)에 연결된 상기 대물 렌즈(31)가 승강하게 되어, 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32)의 거리(d)가 증가한다. 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32)의 거리(d)를 증가시키면, 화각(θ)이 좁아지게 되어 촬영 영역이 축소되고 촬영 대상물이 확대된다. 상기 승하강 너트부(61)가 하강하면, 상기 승하강 너트부(61)에 연결된 상기 대물 렌즈(31)가 하강하게 되어, 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32)의 거리(d)가 감소된다. 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32)의 거리(d)를 감소시키면, 화각(θ)이 넓어지게 되어 촬영 영역이 커지게 되고 촬영 대상물은 축소된다.
이 때, 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32)사이의 거리 조정될 때마다 포커스가 맞추어져야 한다.
상기 액체 렌즈(33)는, 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32)사이의 거리에 따라 상기 액체 렌즈(33)에 가해지는 전압이 가변되도록 미리 설정됨으로써, 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32)의 거리 조절시 포커스가 자동 조절될 수 있다. 즉, 상기 서버(100)나 상기 사용자 단말기(200)는, 상기 승하강 너트부(61)의 승하강 거리에 따라 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32)의 거리를 계산하고, 상기 모니터링 앱에는 상기 대물 렌즈(31)와 상기 이미지 센서(32)의 거리(d)에 따라 상기 액체 렌즈(33)에 가해지는 전압의 크기가 미리 설정되어, 상기 거리(d)의 변화시 미리 설정된 전압으로 가변되어 인가된다. 따라서, 포커스를 수동으로 맞출 필요가 없으며, 항상 포커스가 정확하게 맞추어진 상태에서 촬영이 가능하다. 다만, 이에 한정되지 않고, 사용자가 상기 액체 렌즈(33)에 가해지는 전압의 크기를 수동으로 조절하여 포커스를 수동으로 조절하는 것도 물론 가능하다.
상기와 같이 촬영 위치와 촬영 배율이 설정된 이후, 사용자가 상기 모니터링 앱을 통해 상기 카메라 모듈(30)의 촬영을 제어한다.
이 때, 상기 복수의 조명들(20)은 미리 설정된 순서대로 선택적으로 온된다. 즉, 상기 복수의 조명들(20) 중 어느 하나가 켜지는 동안, 나머지 조명들은 꺼진다.
본 실시예에서는 상기 상부 조명(21), 상기 좌측 조명(22), 상기 우측 조명(23) 순으로 소정시간 간격으로 켜지는 것으로 예를 들어 설명한다. 또한, 상기 카메라 모듈(30)은 상기 상부 조명(21)이 켜질 때 1회 촬영하고, 상기 좌측 조명(22)이 켜질 때 1회 촬영하며, 상기 우측 조명(23)이 켜질 때 1회 촬영하는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 상기 조명들(20)이 켜지는 순서나 상기 조명들이 켜질 때 촬영하는 횟수는 다양하게 변경가능하다.
상기 상부 조명(21), 상기 좌측 조명(22) 및 상기 우측 조명(23)은 상기 본체(10)의 내부에서 서로 다른 면에 구비되어 서로 다른 방향으로 빛을 비추어주기 때문에, 위상차 현미경을 사용한 것과 같이 입체 모양을 촬영할 수 있는 이점이 있다. 즉, 상기 상부 조명(21)은 세포 전체의 형태를 촬영할 수 있는 조명 역할을 하며, 상기 좌측 조명(22)은 세포의 우측면에 그림자를 만들기 위한 역할을 하며, 상기 우측 조명(23)은 세포의 좌측면에 그림자를 만들기 위한 역할을 할 수 있다.
또한, 상기 상부 조명(21), 상기 좌측 조명(22) 및 상기 우측 조명(23)은 칼라(RGB) LED이고, 서로 다른 파장의 빛을 비추기 때문에, 무색 투명한 시료라도 내부 구조를 뚜렷하게 관찰할 수 있다. 상기 조명들(20)의 파장에 따라 빛의 굴절률의 차이를 활용할 수 있고, 유리 및 플라스크 등 반사 재질 표면의 촬영에도 효과적이다.
도 8a는 상기 상부 조명(21)만 켜진 상태에서 촬영된 영상을 나타내고, 도 8b는 상기 좌측 조명(22)만 켜진 상태에서 촬영된 영상을 나타내고, 도 8c는 상기 우측 조명(23)만 켜진 상태에서 촬영된 영상을 나타내며, 도 8d는 도 8a 내지 도 8c의 영상을 합성한 영상을 나타낸다.
상기 모니터링 앱은, 상기 카메라 모듈(30)이 상기 조명들(20)이 선택적으로 켜질때마다 각각 촬영한 영상들을 영상 처리 기법을 통해 합성하여, 하나의 입체 영상으로 만든 후 디스플레이한다.
따라서, 본 발명에서는 상기 복수의 조명들(20)을 서로 다른 방향에서 서로 다른 파장의 빛을 비추어 촬영함으로써, 도 8d와 같이, 배양 세포에 대한 입체 영상을 획득할 수 있다.
한편, 사용자는 상기 모니터링 앱을 통해 촬영 시간을 미리 설정하여, 설정된 시간에 자동 촬영이 이루어지도록 하는 것도 가능하다.
상기와 같은 본 발명에 따른 배양 세포 원격 모니터링 시스템은, 사용자가 상기 본체(10)가 있는 배양실이나 실험실 등의 공간에 상주하지 않더라도 상기 사용자 단말기(200)를 통해 상기 카메라 모듈(30)의 촬영 위치와 촬영 배율을 원격으로 조정하여 촬영할 수 있기 때문에, 사용 편의성이 향상되고 인력 소모 및 비용이 절감될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
2: 배양 접시 10: 본체
11: 케이스 12: 베이스 패널
20: 조명수단 21: 상부 조명
22: 좌측 조명 23: 우측 조명
30: 카메라 모듈 31: 대물 렌즈
32: 이미지 센서 33: 액체 렌즈
34: 제1슬라이더 40: X축 위치조정수단
41: X축 스크류부 42: X축 모터
50: Y축 위치조정수단 51: Y축 스크류부
52: Y축 모터 54: 제2슬라이더
60: 배율 조정수단 61: 승하강 너트부
62: Z축 스크류부 63: Z축 모터
100: 서버 200: 사용자 단말기

Claims (11)

  1. 본체의 내부에 구비되고, 세포 배양이 가능한 배양 접시가 놓이는 거치대와;
    상기 본체의 내부에서 서로 다른 면에 각각 구비되고, 상기 배양 접시를 향해 서로 다른 방향에서 서로 다른 파장의 빛을 비추는 복수의 조명들을 포함하는 조명수단과;
    상기 본체의 내부에서 상기 거치대를 향해 구비된 대물 렌즈와, 상기 대물 렌즈를 통해 들어온 빛을 영상 신호로 전환하는 이미지 센서를 포함하는 카메라 모듈과;
    상기 본체의 내부에서 상기 카메라 모듈에 결합되어, 상기 카메라 모듈을 Y축 방향으로 수평 이동시켜, 상기 카메라 모듈의 Y축 방향 촬영 위치를 조정하는 Y축 위치조정수단과;
    상기 본체의 내부에서 상기 Y축 위치조정수단에 결합되어, 상기 Y축 위치조정수단을 X축 방향으로 수평 이동시켜, 상기 카메라 모듈의 X축 방향 촬영 위치를 조정하는 X축 위치조정수단과;
    상기 본체의 내부에서 상기 카메라 모듈에 결합되어, 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서 중 어느 하나를 Z축 방향으로 승하강시켜, 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서의 거리 증감에 따라 상기 카메라 모듈의 촬영 배율을 조정하는 배율 조정수단과;
    상기 본체에 구비되어 외부와 무선 통신하는 통신부와;
    상기 통신부로부터 상기 카메라 모듈이 촬영한 영상을 무선 통신을 통해 수신하고 저장하는 서버와;
    상기 서버와 상기 통신부와 무선 통신하고, 상기 서버가 제공하는 모니터링 앱을 통해 상기 조명수단, 상기 카메라 모듈, 상기 X축 위치조정수단, 상기 Y축 위치조정수단 및 상기 배율 조정수단의 작동을 무선통신을 통해 원격으로 제어하고, 상기 카메라 모듈이 촬영한 영상을 디스플레이하는 사용자 단말기를 포함하고,
    상기 본체는 외관을 형성하는 케이스를 포함하고,
    상기 케이스의 전면에는 상기 거치대 위에 상기 배양 접시를 집어 넣을 수 있도록 배양 접시 출입구가 형성되고,
    상기 카메라 모듈은, 촬영을 위한 포커스를 자동으로 조절하는 오토 포커스 조절부를 더 포함하고,
    상기 오토 포커스 조절부는, 상기 대물 렌즈의 전방에 구비되어, 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서의 거리 증감에 따라 인가되는 전압의 크기가 가변되도록 설정되어, 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서의 거리 증감시 포커스가 자동 조절되는 액체 렌즈(Liquid lens)이고,
    상기 서버와 상기 사용자 단말기 중 적어도 하나에는, 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 거리에 따라 상기 액체 렌즈에 가해지는 전압의 크기가 미리 설정되고,
    상기 서버와 상기 사용자 단말기 중 적어도 하나는, 상기 배율 조정수단의 승하강 거리를 이용하여 상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서 사이의 거리 변화를 계산하고,
    상기 계산된 거리의 변화에 따라 상기 액체 렌즈에 가해지는 전압의 크기를 가변시키고,
    상기 복수의 조명들은, 미리 설정된 순서대로 소정 시간 간격으로 켜지도록 설정되고, 상기 복수의 조명들 중 어느 하나가 켜지는 동안 나머지 조명들은 꺼지도록 설정되며,
    상기 복수의 조명들은, 상기 본체의 내측 상면에 설치되고 제1파장의 빛을 비추는 상부 조명과, 상기 본체의 좌측면에 설치되고 제2파장의 빛을 비추는 좌측 조명과, 상기 본체의 우측면에 설치되고 제3파장의 빛을 비추는 우측 조명을 포함하고,
    상기 모니터링 앱은, 상기 조명들 중 어느 하나가 켜질때마다 상기 카메라 모듈이 촬영하도록 제어하여, 상기 상부 조명, 상기 좌측 조명 및 상기 우측 조명 중 어느 하나의 조명이 켜질때마다 각각 촬영된 복수의 영상들을 하나의 입체 영상으로 합성하는 배양 세포 원격 모니터링 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 배율 조정수단은,
    상기 대물 렌즈와 상기 이미지 센서 중 어느 하나에 결합된 승하강 너트부와, 상기 승하강 너트부가 상하이동가능하도록 결합되고 상기 Z축 방향으로 길게 구비된 Z축 스크류부와, 상기 Z축 스크류부를 회전시키는 Z축 모터를 포함하는 배양 세포 원격 모니터링 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 Y축 위치조정수단은,
    상기 카메라 모듈의 하부에 구비된 제1슬라이더가 이동가능하도록 결합되고 상기 Y축 방향으로 길게 구비된 Y축 스크류부와, 상기 Y축 스크류부를 회전시키는 Y축 모터를 포함하는 배양 세포 원격 모니터링 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 X축 위치조정수단은,
    상기 Y축 위치조정수단의 하부에 구비된 제2슬라이더가 이동가능하도록 결합되고 상기 X축 방향으로 길게 구비된 X축 스크류부와, 상기 X축 스크류부를 회전시키는 X축 모터를 포함하는 배양 세포 원격 모니터링 시스템.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체는,
    상기 케이스의 개구된 하면에 구비되고, 상기 거치대로부터 하방향으로 소정 간격 이격된 위치에 배치되어, 상기 X축 위치조정수단과 상기 Y축 위치조정수단이 설치된 베이스 패널을 더 포함하는 배양 세포 원격 모니터링 시스템.
  11. 삭제
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