KR102547184B1 - 생물학적 샘플의 이미지 분석장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 샘플 슬라이드의 오염을 방지하고 로드 카세트로부터 샘플 슬라이드를 안정적으로 인출하고 언로드 카세트로 슬라이드를 안정적으로 장착할 수 있는 효과가 있다. 이를 위해 특히, 본 발명의 일 실시예는, 혈액 또는 골수가 도말되어 준비된 샘플 슬라이드가 장착되는 슬라이드 로드 카세트; 준비된 샘플 슬라이드 중 촬상완료된 샘플 슬라이드가 장착되는 슬라이드 언로드 카세트; 로드 카세트 및 언로드 카세트의 개구부에 위치하여 슬라이드 로드 카세트로부터 준비된 샘플 슬라이드를 인출하고 슬라이드 언로드 카세트에 촬상완료된 샘플 슬라이드를 삽입하며, 인출되거나 삽입되는 샘플 슬라이드를 그립하는 슬라이드 그리퍼를 포함하는 슬라이드 운송부; 슬라이드 운송부와 연결되어 슬라이드 로드 카세트, 슬라이드 언로드 카세트, 듀얼 카메라부로 슬라이드 운송부를 위치시키는 구동부; 및 인출된 샘플 슬라이드가 이미지 촬상을 위해 순차적으로 각각의 경통 하부로 세팅되고 세팅된 각 샘플 슬라이드를 촬상하는 저배율 카메라와 고배율 카메라를 포함하는 듀얼 카메라부를 포함하는 생물학적 샘플의 이미지 분석장치를 포함한다.

Description

생물학적 샘플의 이미지 분석장치{IMAGE ANALYZER FOR BIOLOGICAL SAMPLE}

본 발명은 생물학적 샘플을 광학적으로 관찰할 수 있는 이미지 분석장치에 관한 것이다.

종래 미국특허등록 US 9,776,322 B2 "Analyser for optical analysis of a biological specimen"에는 생물학적 표본의 광학적 분석을 위한 분석장치가 개시되어 있다. 종래 미국특허등록 문헌에서는 슬라이드를 그립하고 이송하는 로봇에 장착되어 특정 방향으로 이동하는 형태가 개시되어 있고, 핸들링 디바이스가 슬라이드를 물고 있어 열려 있는지 아니면 슬라이드를 물고 있지 않아 닫혀 있는지를 센싱하는 센서가 장착된 형태를 보여주고 있다.

그러나 종래 미국특허등록에 개시된 이미지 분석장치는 단순히 핸들링 디바이스가 슬라이드를 물고 있는지 여부를 판단하는 것이므로, 카세트로 전진하는 핸들링 디바이스 또는 그리퍼가 장착된 슬라이드와 충돌하여 파손되는 문제는 여전히 남아 있었다.

또한 종래 이미지 분석장치는, 스캐닝 또는 촬상이 완료된 슬라이드는 오일이 묻어 있으므로 오염된 상태인데 이를 이송하여 다시 카세트에 장착하는 경우 대기 중인 다른 슬라이드가 같이 오염되는 문제도 있었다.

따라서 슬라이드의 안정적인 인출 및 장착이 가능하고 슬라이드의 오염을 방지할 수 있는 새로운 형태의 이미지 분석장치에 대한 연구의 필요성이 대두된다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 기초하여 도출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은, 슬라이드의 오염을 방지하고 카세트로부터 슬라이드를 안정적으로 인출하고 카세트로 슬라이드를 안정적으로 장착할 수 있는 생물학적 샘플의 이미지 분석장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제2 목적은, 슬라이드를 안정적으로 그립하고 슬라이드의 변형을 최소화할 수 있는 슬라이드 그리퍼가 구비된 생물학적 샘플의 이미지 분석장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제3 목적은, 슬라이드 스캐닝을 위해 투입되는 오일로 인한 기기 내부 오염을 방지할 수 있는 생물학적 샘플의 이미지 분석장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 혈액 또는 골수가 도말되어 준비된 샘플 슬라이드가 장착되는 슬라이드 로드 카세트; 준비된 샘플 슬라이드 중 촬상완료된 샘플 슬라이드가 장착되는 슬라이드 언로드 카세트; 로드 카세트 및 언로드 카세트의 개구부에 위치하여 슬라이드 로드 카세트로부터 준비된 샘플 슬라이드를 인출하고 슬라이드 언로드 카세트에 촬상완료된 샘플 슬라이드를 삽입하며, 인출되거나 삽입되는 샘플 슬라이드를 그립하는 슬라이드 그리퍼를 포함하는 슬라이드 운송부; 슬라이드 운송부와 연결되어 슬라이드 로드 카세트, 슬라이드 언로드 카세트, 듀얼 카메라부로 슬라이드 운송부를 위치시키는 구동부; 및 인출된 샘플 슬라이드가 이미지 촬상을 위해 순차적으로 각각의 경통 하부로 세팅되고 세팅된 각 샘플 슬라이드를 촬상하는 저배율 카메라와 고배율 카메라를 포함하는 듀얼 카메라부를 포함하는 생물학적 샘플의 이미지 분석장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

아울러 생물학적 샘플의 이미지 분석장치는, 저배율 카메라와 고배율 카메라 사이에 위치하여 준비된 샘플 슬라이드에 오일을 드롭시키는 오일 드롭부; 및 오일 드롭부 하부에서 드롭된 오일을 수집하는 오일 받이부를 더 포함할 수 있다.

그리고 생물학적 샘플의 이미지 분석장치는, 준비된 샘플 슬라이드의 장착 여부를 검지하여 슬라이드 로드 카세트의 슬라이드 장착 공간을 조사하고, 촬상완료된 샘플 슬라이드의 장착 여부를 검지하여 슬라이드 언로드 카세트의 장착 공간을 조사하는 슬라이드 조사부를 더 포함할 수 있다.

또한 슬라이드 조사부는, 슬라이드 로드 카세트 및 슬라이드 언로드 카세트 각각의 슬라이드 칸이 채워져 있는 지 아니면 비워져 있는 지를 검지하는 것일 수있다.

한편 슬라이드 그리퍼는, 상호 대향하여 배치되고 사이에 샘플 슬라이드를 두고 파지하는 한 쌍의 소편(small piece)을 포함하되, 한 쌍의 소편 중 어느 하나는 내측에 샘플 슬라이드와 접촉하여 국부적으로 유동할 수 있는 유동 편을 더 포함하는 것일 수 있다.

여기서 유동 편은 한 쌍의 소편 중 어느 하나와 다수의 스트링으로 연결되어 유동성이 제공된 것일 수 있다. 그리고 한 쌍의 소편 중 어느 하나는 모래가 구비된 것일 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 샘플 슬라이드의 오염을 방지하고 로드 카세트로부터 샘플 슬라이드를 안정적으로 인출하고 언로드 카세트로 슬라이드를 안정적으로 장착할 수 있는 효과가 있다.

그리고 샘플 슬라이드를 안정적으로 그립함으로써 샘플 슬라이드의 변형을 최소화할 수 있다.

또한 샘플 슬라이드의 촬상 또는 스캐닝을 위해 샘플 슬라이드 상에 투입되는 오일로 인한 기기 내부 오염을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명인 생물학적 샘플의 이미지 분석장치의 일 실시예를 나타낸 사시도이고,
도 2는 본 발명인 생물학적 샘플의 이미지 분석장치의 일 실시예에 대하여 커버를 제거하고 내부 정면을 비스듬하게 바라 본 상태를 나타낸 사시도이고,
도 3은 본 발명인 생물학적 샘플의 이미지 분석장치의 일 실시예에 대하여 커버를 제거하고 내부 배면을 비스듬하게 바라 본 상태를 나타낸 사시도이고,
도 4는 도 3의 'A' 영역을 확대하여 나타낸 확대 사시도이고,
도 5는 본 발명인 생물학적 샘플의 이미지 분석장치의 일 실시예 구성 중 그리퍼의 구조를 간략하게 나타낸 도면이다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이미지 분석장치

본 발명인 이미지 분석장치의 일 실시예는, 자동화된 장치 구성들에 기반하여 생물학적 샘플의 광학 이미지 촬상을 정밀하고 안정적으로 수행할 수 있게 하는 장치이다. 아울러 이러한 이미지 분석장치의 일 실시예는, 촬상된 저배율 이미지 및 고배율 이미지에 대하여 적절한 영상 처리 알고리즘을 적용하여 세포 계수 정보 또는 진단정보를 제공하도록 작용한다.

도 1은 본 발명인 생물학적 샘플의 이미지 분석장치의 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명인 생물학적 샘플의 이미지 분석장치의 일 실시예에 대하여 커버를 제거하고 내부 정면을 비스듬하게 바라 본 상태를 나타낸 사시도이다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 커버 내부에 샘플 슬라이드(S)가 장착되는 슬라이드 로드 카세트(10), 슬라이드 언로드 카세트(12)가 배치되고, 나란히 듀얼 카메라부(40)가 배치되어 있다. 슬라이드 로드 카세트(10), 슬라이드 언로드 카세트(12), 듀얼 카메라부(40)의 뒷면에는 대기 중인 샘플 슬라이드(S)를 인출하여 이송하고, 촬상완료된 샘플 슬라이드(S)를 다시 이송하여 장착하는 슬라이드 운송부(20)가 배치된다. 여기서 샘플 슬라이드(S)는 혈액 또는 골수가 도말되고 염색되어 준비된 것일 수 있다.

본 실시예는 종래와 달리 저배율과 고배율에 대응하는 각각의 카메라(42, 44)를 나란히 배치하여 촬상의 택타임을 줄이도록 구성되었다. 또한 본 실시예는 이미지 분석을 위해 고배율 촬상 시에 샘플 슬라이드(S)에 오일을 드롭시키는데, 오일 드롭을 위한 오일 드롭부(50)를 저배율 카메라(42)와 고배율 카메라(44) 사이에 위치시켜 촬상의 택타임을 최소화하도록 구성하였다. 이에 더해 오일 받이부(60)를 추가하여 오일 드롭부(50) 하부에 배치하고, 흘러넘치거나 오일 드롭부(50)에 맺혀서 낙하하는 오일을 별도로 수집할 수 있도록 구성하였다.

오일 드롭부(50)는 밸브의 개폐를 통해 오일 방울이 자유 낙하하도록 하는 자유낙하 방식 또는 펌프를 이용해 원하는 만큼의 오일을 펌핑하여 드롭시키는 펌프 방식이 있다. 본 실시예에서는 원하는 오일 방울 수를 설정 가능하면서 오일 용기의 다양한 배치가 가능한 펌프 방식을 이용하였으나, 오일 방울 수를 제어할 필요가 없는 경우에 자유낙하 방식을 선택적으로 이용할 수도 있다.

도 3은 본 발명인 생물학적 샘플의 이미지 분석장치의 일 실시예에 대하여 커버를 제거하고 내부 배면을 비스듬하게 바라 본 상태를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 'A' 영역을 확대하여 나타낸 확대 사시도이다.

도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 슬라이드 로드 카세트(10)는 슬라이드 샘플(S)이 촬상을 위해 대기하는 공간이며, 슬라이드 언로드 카세트(12)는 준비된 샘플 슬라이드(S) 중 촬상완료된 샘플 슬라이드(S)가 장착되는 공간이다. 오일로 오염된 샘플 슬라이드(S)는 대기 중인 샘플 슬라이드(S)와 물리적으로 격리된다.

슬라이드 운송부(20)는 슬라이드 로드 카세트(10) 및 슬라이드 언로드 카세트(12)의 개구부에 위치하여 슬라이드 로드 카세트(10)로부터 준비된 샘플 슬라이드(S)를 인출하고 슬라이드 언로드 카세트(12)에 촬상완료된 샘플 슬라이드(S)를 삽입하는 역할을 한다. 특히 슬라이드 그리퍼(22)는, 인출되거나 삽입되는 샘플 슬라이드(S)를 그립하는 역할을 하는데, 샘플 슬라이드(S)의 운송 시에는 안정적으로 고정되도록 하고, 촬상 시에는 샘플 슬라이드(S)의 변형을 최소화하도록 작용한다. 이에 대해서는 후술한다.

구동부는 슬라이드 운송부(20)와 연결되어 슬라이드 로드 카세트(10), 슬라이드 언로드 카세트(12), 듀얼 카메라부(40)로 슬라이드 운송부(20)를 위치시키는 역할을 한다. 구동부는 X 축, Y 축, Z 축 방향으로 각각 엔코더 장착형 모터가 구비되고, 각각의 축방향으로 스크류와 가이드 레일을 더 구비하여 정밀한 제어가 가능하다. 구동부는, X축으로는 예를 들어, 슬라이드 운송부(20)를 슬라이드 로드 카세트(10)에서 저배율 카메라(42)로 이동시키거나, 저배율 카메라(42)에서 고배율 카메라(44)로 이동시키거나, 또는 고배율 카메라(44)에서 슬라이드 언로드 카세트(12)로 이동시킬 수 있다.

또한 구동부는, Y 축으로는 예를 들어, 샘플 슬라이드(S)를 그립하기 위해 슬라이드 운송부(20)를 슬라이드 로드 카세트(10) 후방에서 전방으로 이동시키거나 그립된 샘플 슬라이드(S)와 함께 슬라이드 로드 카세트(10) 후방으로 이동시킬 수 있다. 같은 맥락으로 촬상완료된 샘플 슬라이드(S)를 슬라이드 언로드 카세트(12) 장착하기 위해 슬라이드 운송부(20)를 슬라이드 언로드 카세트(12) 방향으로 전진시키거나 후진시킬 수 있다.

또한 구동부는, Z 축으로는 예를 들어 슬라이드 로드 카세트(10)의 높이 방향으로 배열된 다수의 샘플 슬라이드(S) 중 어느 하나를 인출하기 위해 상승 또는 하강하거나 슬라이드 언로드 카세트의 적절한 장착 공간에 샘플 슬라이드(S)를 장착하기 위해 상승 또는 하강할 수 있다.

슬라이드 조사부는, 준비된 샘플 슬라이드(S)의 장착 여부를 검지하여 슬라이드 로드 카세트(10)의 슬라이드 장착 공간을 조사하고, 촬상완료된 샘플 슬라이드(S)의 장착 여부를 검지하여 슬라이드 언로드 카세트(12)의 장착 공간을 조사하는 역할을 한다. 이를 위해 슬라이드 조사부는 슬라이드 로드 카세트(10)와 슬라이드 언로드 카세트(12)의 개방부 상측에 배치되어 광원이 하부로 향하도록 검지 센서(70, 71)가 장착될 수 있다.

이를 통해 슬라이드 로드 카세트(10) 및 슬라이드 언로드 카세트(12) 각각의 슬라이드 칸이 채워져 있는 지 아니면 비워져 있는 지를 검지한다. 따라서 슬라이드 그리퍼(22)가 전진할 때 준비된 샘플 슬라이드(S)가 위치한 곳을 정확히 찾아 들어가거나 빈공간에 촬상완료된 샘플 슬라이드(S)를 정확히 장착할 수 있다.

슬라이드 로드 카세트(10) 및 슬라이드 언로드 카세트(12)는 별도의 카세트 승강부(14)가 구비되어 상승 또는 하강할 수 있으며, 이러한 카세트(10, 12)의 상승 또는 하강을 통해 슬라이드 조사부가 순차적으로 샘플 슬라이드(S) 유무를 검지할 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명인 생물학적 샘플의 이미지 분석장치의 일 실시예 구성 중 그리퍼의 구조를 간략하게 나타낸 도면이다. 도 5는 그리퍼의 측면(좌측 그림)의 모습과 그리퍼 일 구성의 평면(우측 그림)을 나타내었다. 슬라이드 그리퍼(Gripper, 20)는, 상호 대향하여 배치되고 사이에 샘플 슬라이드(S)를 두고 파지하는 한 쌍의 소편(22, 24)(small piece)을 포함하되, 한 쌍의 소편(22, 24) 중 어느 하나는 내측에 샘플 슬라이드(S)와 접촉하여 국부적으로 유동할 수 있는 유동 편(220)을 더 포함할 수 있다.

국부적 유동은 도 5의 우측 그림에서의 운동방향(movement direction)으로 알 수 있으며, 유동 편(220)은 한 쌍의 소편(22, 24) 중 어느 하나와 다수의 스트링(222)으로 연결되어 유동성이 제공된다.

그리고 한 쌍의 소편(22, 24) 중 어느 하나의 내측에는 모래(240)가 구비될 수 있다. 모래(240)는 그립되는 그립면적을 넓혀서 샘플 슬라이드(S)의 변형을 최소화한다.

결국 본 실시예의 그리퍼(20)는, 샘플 슬라이드(S)의 일 측 그립에 기초한 Z 축 tilt 왜곡 및 XY 축 Yaw 왜곡을 최소화할 수 있도록 작용한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당 업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 이미지 분석장치
S: 샘플 슬라이드
10: 슬라이드 로드 카세트
12: 슬라이드 언로드 카세트
14: 카세트 승강부
20: 슬라이드 운송부
22: 슬라이드 그리퍼
220, 222: 한 쌍의 소편
224: 유동 편
226: 다수의 스트링
228: 모래
31: X 방향 엔코더
32: Y 방향 엔코더
33: Z 방향 엔코더
40: 듀얼 카메라부
42: 저배율 카메라
44: 고배율 카메라
50: 오일 드롭부
60: 오일 받이부
70, 71: 슬라이드 검지센서
73, 74: 리미트센서

Claims (7)

1. 혈액 또는 골수가 도말되어 준비된 샘플 슬라이드가 장착되는 슬라이드 로드 카세트;
   상기 준비된 샘플 슬라이드 중 촬상완료된 샘플 슬라이드가 장착되는 슬라이드 언로드 카세트;
   상기 로드 카세트 및 상기 언로드 카세트의 개구부에 위치하여 상기 슬라이드 로드 카세트로부터 상기 준비된 샘플 슬라이드를 인출하고 상기 슬라이드 언로드 카세트에 상기 촬상완료된 샘플 슬라이드를 삽입하며, 인출되거나 삽입되는 상기 샘플 슬라이드를 그립하는 슬라이드 그리퍼를 포함하는 슬라이드 운송부;
   상기 인출된 샘플 슬라이드가 이미지 촬상을 위해 순차적으로 각각의 경통 하부로 세팅되고 상기 세팅된 각 샘플 슬라이드를 촬상하는 저배율 카메라와 고배율 카메라를 포함하는 듀얼 카메라부; 및
   상기 슬라이드 운송부와 연결되어 상기 슬라이드 로드 카세트, 상기 슬라이드 언로드 카세트, 상기 듀얼 카메라부로 상기 슬라이드 운송부를 위치시키는 구동부
   를 포함하되,
   상기 슬라이드 그리퍼는,
   상호 대향하여 배치되고 사이에 상기 샘플 슬라이드를 두고 파지하는 한 쌍의 소편(small piece)을 포함하되, 상기 한 쌍의 소편 중 어느 하나는 내측에 상기 샘플 슬라이드와 접촉하여 국부적으로 유동할 수 있는 유동 편을 더 포함하는 것이고,
   상기 유동 편은 상기 한 쌍의 소편 중 어느 하나와 다수의 스트링으로 연결되어 유동성이 제공된 것
   을 특징으로 하는 생물학적 샘플의 이미지 분석장치.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 준비된 샘플 슬라이드의 장착 여부를 검지하여 상기 슬라이드 로드 카세트의 슬라이드 장착 공간을 조사하고, 상기 촬상완료된 샘플 슬라이드의 장착 여부를 검지하여 상기 슬라이드 언로드 카세트의 장착 공간을 조사하는 슬라이드 조사부
   를 더 포함하는 생물학적 샘플의 이미지 분석장치.
   
3. 제2 항에 있어서,
   상기 슬라이드 조사부는, 상기 슬라이드 로드 카세트 및 상기 슬라이드 언로드 카세트 각각의 슬라이드 칸이 채워져 있는 지 아니면 비워져 있는 지를 검지하는 것
   을 특징으로 하는 생물학적 샘플의 이미지 분석장치.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 소편 중 어느 하나는 모래가 구비된 것
   을 특징으로 하는 생물학적 샘플의 이미지 분석장치.
   
7. 제1 항에 있어서,
   상기 저배율 카메라와 상기 고배율 카메라 사이에 위치하여 상기 준비된 샘플 슬라이드에 오일을 드롭시키는 오일 드롭부; 및
   상기 오일 드롭부 하부에서 상기 드롭된 오일을 수집하는 오일 받이부
   를 더 포함하는 생물학적 샘플의 이미지 분석장치.

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