KR102642505B1 - 입자 이송 펜, 이를 포함하는 입자 선별 장치, 및 입자 선별 방법 - Google Patents
입자 이송 펜, 이를 포함하는 입자 선별 장치, 및 입자 선별 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 입자 이송 펜은, 제1 하단부과 제1 측부을 포함하는 제1 실린더, 제1 실린더의 내부 빈공간에 배치되며, 제2 하단부와 제2 측부를 포함하는 제2 실린더, 제1 측부와 제2 측부 사이의 제1 유입구, 및 제1 하단부와 제2 하단부 사이의 제2 유입구를 포함한다. 제1 실린더는 제1 하단부의 적어도 일부에 형성되는 제1 개구를 포함하고, 제2 실린더는 제2 하단부의 적어도 일부에 형성되는 제2 개구를 포함한다.
Description
본 발명은 입자 이송 펜, 이를 포함하는 입자 선별 장치, 및 입자 선별 방법에 관한 것이다.
입자 선별 장치는, 입자의 크기, 원형도, 색상, 및 투명도 등 다양한 선별 조건에 부합하는 입자를 선별하여 특정 위치로 이송할 수 있다.
예를 들어, 입자가 세포인 경우, 세포는 시간이 지남에 따라 배양된 세포의 상태, 즉, 성장 정도(예를 들어, 크기 및 분화도 등)와 모양 등이 다를 수 있다. 이 경우, 입자 선별 장치는 제1 용기(예를 들어, 배양 용기) 내에 있는 복수의 입자들 중 크기, 분화도, 모양, 색상 등을 포함하는 선별 조건에 부합하는 입자들을 선별하고, 입자 이송 펜을 이용하여 선별된 입자들을 입자 이송 펜 내부로 인입한 후 제1 용기에서 제2 용기(예를 들어, 선별 용기)로 이송할 수 있다.
여기서, 선별된 입자들의 위치를 정확히 특정하기 위해, 입자 선별 장치는 선별된 입자들을 이송하기 전에 제1 용기를 촬상하여 선별된 입자들의 위치를 특정할 수 있다.
다만, 입자 이송 펜이 선별된 입자를 입자 이송 펜 내부로 인입할 때, 입자 이송 펜 주위의 제1 용기 내 유체(예를 들어, 배양 용기 내 배양액)의 유동에 의해 주위의 선별 조건에 부합하지 않는 입자들이 함께 입자 이송 펜에 인입되거나, 유체의 유동에 의해 선별 조건에 부합하는 다른 입자의 위치가 변동되어 입자 이송에 있어 효율, 정확도 등이 저감할 수 있다.
본 발명의 일 목적은 선별 조건에 부합하는 입자를 이송하는 과정에서 주변 입자들의 위치가 변동되지 않도록 하여 입자 이송의 효율, 정확도 등을 향상시키는 입자 이송 펜, 이를 포함하는 입자 선별 장치, 및 입자 선별 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 선별 조건에 부합하는 입자들 중 적어도 하나의 입자를 이송한 후, 선별 조건에 부합하는 다른 적어도 하나의 입자를 이송하기 전에 용기를 재촬상하여 상기 다른 적어도 하나의 입자의 위치를 정확히 특정함으로써 입자 이송의 효율, 정확도 등을 향상시키는 입자 선별 장치 및 입자 선별 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 입자 이송 펜은, 입자를 인입하여 이송하는 입자 이송 펜에서, 제1 하단부과 제1 측부을 포함하는 제1 실린더, 상기 제1 실린더의 내부 빈공간에 배치되며, 제2 하단부와 제2 측부를 포함하는 제2 실린더, 상기 제1 측부와 상기 제2 측부 사이의 제1 유입구, 및 상기 제1 하단부와 상기 제2 하단부 사이의 제2 유입구를 포함할 수 있다. 상기 제1 실린더는 상기 제1 하단부의 적어도 일부에 형성되는 제1 개구를 포함하고, 상기 제2 실린더는 상기 제2 하단부의 적어도 일부에 형성되는 제2 개구를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 측부와 상기 제2 측부는 소정의 간격으로 이격되어 배치되며, 상기 제1 유입구는 상기 제1 측부와 상기 제2 측부 사이의 공간에 대응할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 측부와 상기 제2 측부 사이의 간격은 상기 입자의 최대 직경보다 작을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 하단부와 상기 제2 하단부는 소정의 간격으로 이격되어 배치되며, 상기 제2 유입구는 상기 제1 하단부와 상기 제2 하단부 사이의 공간에 대응할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 하단부와 상기 제2 하단부 사이의 간격은 상기 입자의 최대 직경보다 작을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 개구의 최소 직경 및 상기 제2 개구의 최소 직경은 상기 입자의 최대 직경보다 클 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 실린더의 중심축과 상기 제2 실린더의 중심축은 일치할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 입자 선별 장치는, 제1 용기 상의 복수의 입자들을 촬상하여 영상 데이터를 생성하는 촬상부, 상기 영상 데이터에 기초하여, 상기 복수의 입자들 중 선별 조건에 부합하는 적어도 하나의 선별 입자의 위치에 대응하는 위치 데이터를 생성하는 영상 분석부, 상기 위치 데이터에 기초하여 위치 제어 신호를 생성하는 위치 제어부, 및 입자 이송 펜을 포함하고, 상기 위치 제어 신호에 기초하여 상기 적어도 하나의 선별 입자를 상기 입자 이송 펜을 통해 상기 제1 용기에서 제2 용기로 이송하는 입자 이송부를 포함할 수 있다. 상기 입자 이송 펜은, 제1 개구를 포함하는 제1 실린더, 제2 개구를 포함하며, 상기 제1 실린더의 내부 빈공간에 상기 제1 실린더와 이격하여 배치되는 제2 실린더, 및 상기 제1 실린더와 상기 제2 실린더 사이의 적어도 하나의 유입구를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 유입구는, 상기 제1 실린더의 제1 측부와 상기 제2 실린더의 제2 측부 사이의 제1 유입구, 및 상기 제1 실린더의 제1 하단부와 상기 제2 실린더의 제2 하단부 사이의 제2 유입구를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 실린더의 외측으로부터 상기 제1 유입구를 통해 유입된 유체는 상기 제2 유입구와 상기 제2 개구를 통해 상기 제2 실린더의 내부 빈공간으로 유입될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 실린더의 상기 외측은 상기 제1 하단부보다 상기 제1 측부에 인접할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 실린더의 외측으로부터 상기 제1 개구를 통해 상기 제1 실린더의 내부 빈공간에 유입된 상기 선별 입자는 상기 제2 개구를 통해 상기 제2 실린더의 내부 빈공간에 유입될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 실린더의 상기 외측은 상기 제1 측부보다 상기 제1 하단부에 인접할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 용기는 복수의 영역들로 구획되며, 상기 촬상부는 상기 복수의 영역들을 각각 촬상하여 상기 복수의 영역들 각각에 대응하는 상기 영상 데이터를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 선별 조건은 입자의 크기, 원형도, 색상, 및 투명도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 입자 이송부는, 가이드 레일, 일측이 상기 가이드 레일과 연결되며, 상기 가이드 레일을 통해 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향을 따라 이동 가능한 제1 스테이지, 일측이 상기 제1 스테이지의 타측과 연결되며, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 상이한 제3 방향을 따라 연장 가능한 제2 스테이지, 및 일측이 상기 제2 스테이지의 타측과 연결되고, 타측이 상기 입자 이송 펜과 연결되며, 상기 제3 방향을 따라 연장 가능한 시린지를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 입자 선별 방법은, 제1 용기 상의 복수의 입자들을 촬상하여 영상 데이터를 생성하는 단계, 상기 영상 데이터에 기초하여 상기 복수의 입자들 중 선별 조건에 부합하는 적어도 하나의 선별 입자를 선별하는 단계, 상기 적어도 하나의 선별 입자의 위치에 대응하는 위치 데이터를 생성하는 단계, 및 상기 위치 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 선별 입자를 입자 이송 펜을 통해 상기 제1 용기에서 제2 용기로 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 선별 입자는, 상기 입자 이송 펜의 유입구를 통해 유입된 유체의 유압에 따라 상기 입자 이송 펜의 개구를 통해 상기 입자 이송 펜의 내부로 인입될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유입구와 상기 개구는 상기 입자 이송 펜의 상이한 위치에서 각각 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 용기는 복수의 영역들로 구획되며, 상기 영상 데이터를 생성하는 단계는, 상기 복수의 영역들을 각각 촬상하여 상기 복수의 영역들 각각에 대응하는 상기 영상 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 입자 선별 방법은, 제1 용기 상의 복수의 입자들을 촬상하여 제1 영상 데이터를 생성하는 단계, 상기 제1 영상 데이터에 기초하여 상기 복수의 입자들 중 선별 조건에 부합하는 제1 선별 입자 및 제2 선별 입자를 선별하는 단계, 상기 제1 선별 입자를 상기 제1 용기에서 제2 용기로 이송하는 단계, 상기 제1 선별 입자 이송 후, 상기 제1 용기 상의 상기 복수의 입자들을 촬상하여 제2 영상 데이터를 생성하는 단계, 상기 제2 영상 데이터에 기초하여 상기 제2 선별 입자의 위치에 대응하는 위치 데이터를 생성하는 단계, 및 상기 위치 데이터에 기초하여 상기 제2 선별 입자를 상기 제1 용기에서 상기 제2 용기로 이송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 입자 이송 펜은, 입자를 입자 이송 펜 내부로 인입하기 위한 개구와 상이한 위치에서 유체를 유입하기 위한 별도의 유입구를 포함할 수 있다.
이에 따라, 선별 조건에 부합하는 입자를 이송하는 과정에서 주변 입자들의 위치가 변동되지 않아, 입자 이송의 정확도가 향상할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의한 입자 선별 장치 및 입자 선별 방법은, 선별 조건에 부합하는 입자들 중 적어도 하나의 입자를 이송한 후 선별 조건에 부합하는 다른 적어도 하나의 입자를 이송하기 전에 용기를 재촬상하여 상기 다른 적어도 하나의 입자의 위치를 정확히 특정할 수 있다.
이에 따라, 입자 선별 장치의 입자 이송의 정확도가 향상할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 입자 선별 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예들에 따른 입자 이송 펜의 단면도를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2b는 도 2a의 입자 이송 펜의 부분 절개 사시도이다.
도 3은 도 2a의 입자 이송 펜의 입자 인입 시 유체의 유동 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 비교예에 따른 입자 이송 펜의 입자 인입 시 유체의 유동 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 입자 선별 장치에 포함되는 촬상부 및 영상 분석부의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 7a 내지 도 7f는 도 1의 입자 선별 장치의 입자 이송 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 입자 선별 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 입자 선별 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 입자 선별 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예들에 따른 입자 이송 펜의 단면도를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2b는 도 2a의 입자 이송 펜의 부분 절개 사시도이다.
도 3은 도 2a의 입자 이송 펜의 입자 인입 시 유체의 유동 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 비교예에 따른 입자 이송 펜의 입자 인입 시 유체의 유동 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 입자 선별 장치에 포함되는 촬상부 및 영상 분석부의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 7a 내지 도 7f는 도 1의 입자 선별 장치의 입자 이송 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 입자 선별 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 입자 선별 방법을 나타내는 순서도이다.
본 명세서에 개시된 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 명세서에 개시된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 명세서에 개시된 기술은 본 명세서에 개시된 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "결합된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결 또는 결합될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결 또는 결합될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 '~부'로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
다양한 실시예에서 사용된 “제 1”, “제 2”, “첫째”, 또는 “둘째” 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 명세서에 개시된 기술의 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 입자 선별 장치를 나타내는 블록도이고, 도 2a는 본 발명의 실시예들에 따른 입자 이송 펜의 단면도를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 2b는 도 2a의 입자 이송 펜의 부분 절개 사시도이고, 도 3은 도 2a의 입자 이송 펜의 입자 인입 시 유체의 유동 흐름을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 비교예에 따른 입자 이송 펜의 입자 인입 시 유체의 유동 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 입자 선별 장치(1000)는 제1 용기(CT1)(예를 들어, 배양 용기) 상의 복수의 입자들(예를 들어, 세포들)을 촬상하여 복수의 입자들 중 선별 조건에 부합하는 적어도 하나의 입자를 선별하고, 선별 입자의 위치를 특정하여 선별 입자를 제1 용기(CT1)로부터 제2 용기(CT2)(예를 들어, 선별 용기)로 이송할 수 있다.
한편, 제1 용기(CT1)는 제1 플레이트(PT1)에 의해 지지될 수 있으며, 제2 용기(CT2)는 제2 플레이트(PT2)에 의해 지지될 수 있다. 도 1에서는 제1 플레이트(PT1)와 제2 플레이트(PT2)가 별도의 구성인 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로, 제1 플레이트(PT1)와 제2 플레이트(PT2)는 일체로 형성되는 하나의 구성일 수도 있다.
제1 플레이트(PT1)와 제2 플레이트(PT2)는 제1 방향축(즉, 제1 방향(DR1)으로 연장하는 축) 및 제2 방향축(즉, 제2 방향(DR2)으로 연장하는 축)이 정의하는 면과 평행할 수 있다. 또한, 제1 플레이트(PT1) 또는 제2 플레이트(PT2)의 면의 법선 방향, 즉, 제1 플레이트(PT1) 또는 제2 플레이트(PT2)의 두께 방향은 제3 방향(DR3)으로 정의될 수 있다.
이하에서 설명되는 입자 선별 장치(1000)의 각 부재들 또는 유닛들, 제1 용기(CT1), 제2 용기(CT2), 제1 플레이트(PT1), 및 제2 플레이트(PT2)의 상면(또는, 전면), 하면(또는, 배면), 상단부(또는, 전단부), 하단부(또는, 후단부), 상측, 하측 등은 제3 방향(DR3)을 따라 구분될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서 도시된 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)은 예시에 불과하고 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)은 상대적인 개념으로서 다른 방향들로 변환될 수 있다. 이하, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)은 동일한 도면 부호를 참조한다.
한편, 제1 용기(CT1)는 제1 플레이트(PT1)의 일측면에 해당하는 제2 플레이트(PT2)의 상면 상에 배치되어 제1 플레이트(PT1)로부터 지지될 수 있으며, 제2 용기(CT2)는 제2 플레이트(PT2)의 일측면에 해당하는 제2 플레이트(PT2)의 상면 상에 배치되어 제2 플레이트(PT2)로부터 지지될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 실시예들에 따른 입자 선별 장치(1000)는 입자를 선별하고 이송하기 위해, 촬상부(100), 영상 분석부(200), 위치 제어부(300), 및 입자 이송부(400)를 포함할 수 있다.
촬상부(100)는 제1 용기(CT1) 상의 복수의 입자들을 촬상하여, 영상 데이터(CD)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 촬상부(100)는 CCD(charge coupled device) 이미지 센서, CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor) 이미지 센서, 또는 광센서 등을 포함하며, CCD 이미지 센서, CMOS 이미지 센서, 또는 광센서 등을 이용하여 복수의 입자들을 촬상하고 영상 데이터(CD)를 생성할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 제1 용기(CT1)는 제1 플레이트(PT1)의 상면 상에 배치되므로, 촬상부(100)는 제1 플레이트(PT1)의 하면 상에 배치되어 제1 플레이트(PT1)를 통해 제1 용기(CT1) 상의 복수의 입자들을 촬상할 수 있다. 이를 위해, 제1 플레이트(PT1)는 적어도 투명한 투광성 기판(substrate)일 수 있다. 예를 들어, 제1 플레이트(PT1)는 유리 또는 강화 유리를 포함한 기판, 또는 플라스틱 재질의 기판 등일 수 있다. 다만, 제1 플레이트(PT1)의 재질이 이에 한정되지는 않으며, 제1 플레이트(PT1)는 다양한 물질로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 촬상부(100)는 제1 용기(CT1)를 복수의 영역들로 구획하고, 복수의 영역들을 각각 촬상하여 복수의 영역들 각각에 대응하는 영상 데이터(CD)를 생성할 수 있다. 이와 같이 촬상부(100)가 비교적 면적이 넓은 제1 용기(CT1)의 전체 영역이 아닌 비교적 면적이 좁은 구획된 영역마다 촬상함으로써, 촬상부(100)는 고배율의 영상의 영상 데이터(CD)를 생성할 수 있다.
촬상부(100)의 구체적인 동작에 대해서는 이후 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.
촬상부(100)는 영상 데이터(CD)를 영상 분석부(200)에 제공할 수 있다.
영상 분석부(200)는 촬상부(100)로부터 제공받은 영상 데이터(CD)에 기초하여, 제1 용기(CT1) 상의 복수의 입자들 중 선별 조건에 부합하는 적어도 하나의 입자(이하, 선별 입자라고 함)를 선별할 수 있다.
일 실시예에서, 영상 분석부(200)는 영상 데이터(CD)에 포함되는 제1 용기(CT1) 상의 복수의 입자들에 대한 촬상 영상을 이미지 분석(image analysis)을 통해 선별 조건에 부합하는 선별 입자를 선별할 수 있다. 예를 들어, 영상 분석부(200)는 촬상 영상을 이미지 분석하기 위한 소프트웨어, 마이크로코드, 펌웨어 등으로 프로그래밍된 분석 모듈을 포함할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 영상 분석부(200)의 구성이 이에 제한되는 것은 아니다.
여기서, 선별 조건은 입자의 다양한 특성들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입자가 세포이며 입자가 제1 용기(CT1)(예를 들어, 배양 용기) 상에서 배양되는 경우, 입자는 시간의 경과에 따라 배양된 입자의 상태, 즉, 입자의 성장 정도(예를 들어, 입자의 크기, 지름, 분화도 등), 모양(원형도, 타원형도 등), 색상, 투명도, 밝기 등이 입자마다 상이할 수 있다. 따라서, 입자 선별 장치(1000)는 배양되는 입자들 중 특정 입자(즉, 조건에 부합하는 입자)들만을 선별하여 제2 용기(CT2)(예를 들어, 선별 용기)로 이송할 필요가 있다. 즉, 선별 조건은 상술한 입자의 크기, 지름, 분화도, 모양(원형도, 타원형도), 색상, 밝기, 및 투명도 등 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 입자 선별 장치(1000)의 영상 분석부(200)는 상술한 이미지 분석 등을 통해 선별 조건에 부합하는 선별 입자를 선별할 수 있다.
영상 분석부(200)는 영상 데이터(CD)에 기초하여 선별된 선별 입자의 위치에 대응하는 위치 데이터(PD)를 생성할 수 있다. 여기서, 선별 입자의 위치는 제1 용기(CT1)의 일측면(예를 들어, 상면) 상의 위치를 의미할 수 있다. 즉, 선별 입자의 위치는, 제1 방향축(즉, 제1 방향(DR1)으로 연장하는 축)과 제2 방향축(즉, 제2 방향(DR2)으로 연장하는 축)이 정의하는 좌표 상의 위치를 의미할 수 있다.
이에 따라, 위치 데이터(PD)는 이와 같은 선별 입자의 위치 좌표 정보를 포함할 수 있다.
영상 분석부(200)는 위치 데이터(PD)를 위치 제어부(300)로 제공할 수 있다.
위치 제어부(300)는 영상 분석부(200)로부터 제공받은 위치 데이터(PD)에 기초하여, 입자 이송부(400)를 제어하기 위한 위치 제어 신호(PCS)를 생성할 수 있다.
위치 제어부(300)는 위치 제어 신호(PCS)를 입자 이송부(400)로 제공할 수 있다.
입자 이송부(400)는 위치 제어부(300)로부터 제공받은 위치 제어 신호(PCS)에 기초하여, 선별 입자를 제1 용기(CT1)에서 제2 용기(CT2)로 이송할 수 있다.
일 실시예에서, 입자 이송부(400)는 가이드 레일(410), 제1 스테이지(420), 제2 스테이지(430), 시린지(440), 및 입자 이송 펜(450)을 포함할 수 있다.
가이드 레일(410)은 제1 스테이지(420), 제2 스테이지(430), 시린지(440), 및 입자 이송 펜(450) 중 적어도 하나의 구성이 제1 방향(DR1) 및/또는 제2 방향(DR2)을 따라 이동할 수 있도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 가이드 레일(410)은 복수의 레일들을 포함하며, 제1 스테이지(420)가 상기 복수의 레일들에 연결되어 제1 방향(DR1) 및/또는 제2 방향(DR2)을 따라 이동할 수 있다.
제1 스테이지(420)는 일측(예를 들어, 상측)이 가이드 레일(410)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 스테이지(420)는 제1 방향(DR1) 및/또는 제2 방향(DR2)을 따라 이동할 수 있다.
제2 스테이지(430)는 일측(예를 들어, 상측)이 제1 스테이지(420)의 타측(예를 들어, 하측)과 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 스테이지(430)는 제3 방향축(즉, 제3 방향(DR3)으로 연장하는 축)을 따라 그 길이가 연장되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 스테이지(430)는 제3 방향축을 중심축으로 하는 스테이지(stage)로 구성될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 제2 스테이지(430)가 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 도 1에서는 제1 스테이지(420)와 제2 스테이지(430)가 별개의 구성인 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로, 제1 스테이지(420)와 제2 스테이지(430)는 일체로 형성되어, 제1 방향(DR1), 제2 방향(DR2), 및 제3 방향(DR3)을 따라 이동 가능하도록 구성될 수도 있다.
시린지(440)는 일측(예를 들어, 상측)이 제2 스테이지(430)의 타측(예를 들어, 하측)과 연결되며, 타측(예를 들어, 하측)이 입자 이송 펜(450)과 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 시린지(440)는 내부에 배치되는 피스톤을 포함하여 제3 방향축을 따라 그 길이가 연장되도록 구성될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 시린지(440)가 이에 제한되는 것은 아니다.
입자 이송 펜(450)은 제1 용기(CT1) 상의 복수의 입자들 중 선별 입자를 입자 이송 펜(450)의 내부로 인입할 수 있다.
예를 들어, 시린지(440)의 푸시(push) 피스톤 동작으로 제3 방향(DR3)을 따라 시린지(440)가 길이 연장됨에 따라 입자 이송 펜(450)의 일단부(예를 들어, 하단부)가 선별 입자에 인접하게 되고, 시린지(440)의 풀(pull) 피스톤 동작으로 제3 방향(DR3)의 반대 방향을 따라 시린지(440)가 길이 축소됨과 동시에 입자 이송 펜(450) 내부로 선별 입자가 인입될 수 있다.
입자 이송부(400)는 제1 스테이지(420)와 제2 스테이지(430)를 이동시켜, 입자 이송 펜(450) 내부로 인입된 선별 입자를 제2 용기(CT2)로 이송시킬 수 있다.
입자 이송부(400)의 구체적인 동작에 대해서는 이후 도 7a 및 도 7f를 참조하여 설명하도록 한다.
한편, 시린지(440)의 풀 피스톤 동작에서, 선별 입자가 입자 이송 펜(450) 내부로 인입되기 위해서는 선별 입자에 입자 이송 펜(450) 내부로 인입되기 위한 힘(예를 들어, 제3 방향(DR3)의 반대 방향으로 향하는 힘)이 필요하므로, 제1 용기(CT1) 내 유체(예를 들어, 배양 용기 내 배양액 등)도 함께 입자 이송 펜(450) 내부로 유입될 필요가 있다. 여기서, 입자 이송 펜(450)의 내부로 유입되는 유체의 유압에 의해 선별 입자가 입자 이송 펜(450) 내부로 인입될 수 있다.
다만, 입자 이송 펜(450) 내부로 유체가 유입됨에 따라 입자 이송 펜(450)의 주변, 즉, 선별 입자 주변에서 유체의 유동이 발생하게 될 수 있다. 이에 따라, 유체의 유동에 의해, 선별 입자 주변에 위치하는 선별 조건에 부합하지 않는 다른 입자들이 함께 입자 이송 펜(450) 내부에 인입됨에 따라, 입자 선별 및 이송에 있어 효율, 정확도 등이 저감될 수 있다.
또한, 입자 이송에 있어서 시간, 효율 등을 확보하기 위해, 촬상부(100)는 제1 용기(CT1)를 선별 입자의 이송 전에만 측정하며, 이에 대응하는 영상 데이터(CD)에 기초하여 영상 분석부(200)가 선별된 입자들의 위치들을 모두 분석하는 것이 바람직하다.
다만, 입자 이송부(400)가 하나의 선별 입자(예를 들어, 제1 선별 입자)를 제1 용기(CT1)에서 제2 용기(CT2)로 이송하는 과정에서, 상술한 바와 같이, 유체의 유동에 의해 제1 선별 입자 주변에 위치하는 다른 선별 입자(예를 들어, 제2 선별 입자)의 위치가 변동되는 경우, 이송 전에 분석된 제2 선별 입자의 위치가 변동되어 입자 이송에 있어 정확도가 저감될 수 있다.
이에 따라, 입자 이송 펜(450)이 선별 입자(예를 들어, 제1 선별 입자)를 입자 이송 펜(450)의 내부로 인입하는 과정에서, 선별 입자 주변의 입자들에 작용하는 유체의 유동에 의한 영향력을 제거(또는, 저감)하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 입자 이송 펜(450)은, 선별 입자가 입자 이송 펜(450) 내부로 인입될 수 있도록 적어도 일부가 개방된 개구를 포함하는 적어도 2개의 실린더와, 실린더의 개구와 상이한 위치에서 형성되며 제1 용기(CT1) 내 유체가 유입되는 별도의 유입구를 포함할 수 있다. 여기서, 입자 이송 펜(450)은 선별 입자가 인입되는 개구 외에 유체가 유입되는 유입구를 포함함으로써, 선별 입자 주변의 입자들이 배치되어 있는 영역들에 대한 유체의 유동이 제거(또는, 저감)될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시에들에 따른 입자 이송 펜(450)을 구체적으로 설명하기 위해 도 2a 및 도 2b를 더 참조하면, 입자 이송 펜(450)은 제1 실린더(451) 및 제2 실린더(452)를 포함할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서는, 제1 실린더(451)와 제2 실린더(452)가 각각 내부 빈공간을 포함하는 원뿔대의 형상으로 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 단순히 예시적인 것으로서, 제1 실린더(451)와 제2 실린더(452)의 형상은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 실린더(451) 및/또는 제2 실린더(452)는 내부 빈공간을 포함하는 원통의 형상 등으로 형성될 수도 있다.
제1 실린더(451)는 하단부(이하, 제1 하단부라고 함)의 적어도 일부에 형성되는 제1 개구(OP1)를 포함할 수 있다. 제1 개구(OP1)는 선별 입자가 입자 이송 펜(450) 내부로 인입되기 위한 것으로서, 제1 실린더(451)의 제1 하단부의 적어도 일부가 개방된 형태로 형성될 수 있다.
제2 실린더(452)는 하단부(이하, 제2 하단부라고 함)의 적어도 일부에 형성되는 제2 개구(OP2)를 포함할 수 있다. 제2 개구(OP2)는 제1 개구(OP1)와 함께 선별 입자가 입자 이송 펜(450) 내부로 인입되기 위한 것으로서, 제2 실린더(452)의 제2 하단부의 적어도 일부가 개방된 형태로 형성될 수 있다.
한편, 도 2b에서는 제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2)가 원의 형태로 형성된 것이 도시되어 있으나, 이는 단순히 예시적인 것에 불과하며, 제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2)는 원형 외에 타원형, 다각형 등의 형태로 형성될 수도 있다.
일 실시예에서, 선별 입자가 통과하기 위해, 제1 개구(OP1)의 최소 직경과 제2 개구(OP2)의 최소 직경은, 선별 입자의 최대 직경보다 클 수 있다. 예를 들어, 선별 입자가 구의 형태이고, 제1 개구(OP1)와 제2 개구(OP2)가 원의 형태로 형성되는 경우, 제1 개구(OP1)의 지름과 제2 개구(OP2)의 지름은 선별 입자의 지름보다 클 수 있다.
실시예들에 따라, 제1 실린더(451)의 중심축과 제2 실린더(452)의 중심축은 일치할 수 있으나, 이는 제한되는 것은 아니며, 제1 실린더(451)의 중심축과 제2 실린더(452)의 중심축은 일치하지 않을 수도 있다.
일 실시예에서, 제2 실린더(452)는 제1 실린더(451)의 내부 빈공간에서 제1 실린더(451)와 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 실린더(451)와 제2 실린더(452) 사이의 적어도 일부에서 적어도 하나의 유입구가 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 실린더(451)의 측부(이하, 제1 측부라고 함)와 제2 실린더(452)의 측부(이하, 제2 측부라고 함)는 상호 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제1 실린더(451)의 제1 하단부와 제2 실린더(452)의 제2 하단부는 상호 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
여기서, 제1 측부와 제2 측부 사이의 공간과 제1 하단부와 제2 하단부의 사이의 공간은 각각 유입구에 대응할 수 있으며, 유입구를 통해 유체가 입자 이송 펜(450) 내부로 유입될 수 있다. 이하에서는, 제1 측부와 제2 측부 사이의 공간을 제1 유입구(IL1)로 정의하며, 제1 하단부와 제2 하단부 사이의 공간을 제2 유입구(IL2)로 정의한다.
입자 이송 펜(450)이 제1 유입구(IL1)와 제2 유입구(IL2)를 통해 유입되는 유체의 유압을 이용하여 선별 입자를 제1 개구(OP1) 및 제2 개구(OP2)를 통하여 입자 이송 펜(450) 내부로 인입하는 것을 구체적으로 설명하기 위해, 이하에서는 도 3을 더 참조하면, 도 3에서는 제1 용기(CT1) 상의 유체(L), 선별 입자(PRT_T), 및 선별 입자(PRT_T) 주변에 배치된 주변 입자(PRT_S)가 도시되어 있다.
입자 이송부(400)의 시린지(440)의 푸시 피스톤 동작에 따라 입자 이송 펜(450)의 하단부(예를 들어, 제1 실린더(451)의 하단부)가 제1 용기(CT1) 상에 접촉(예를 들어, 제1 용기(CT1)의 상면에 접촉)함으로써, 선별 입자(PRT_T)는 제1 개구(OP1)를 통과하여 제1 실린더(451)의 내부(또는, 내부 빈공간)로 인입될 수 있다.
이후, 입자 이송부(400)의 시린지(440)의 풀 피스톤 동작에 따라, 제1 용기(CT1) 상의 유체(L)가 입자 이송 펜(450)의 내부로 유입됨에 따라, 유입된 유체(L)의 유압에 의해 제1 개구(OP1)를 통과한 선별 입자(PRT_T)가 제2 개구(OP2)를 통해 입자 이송 펜(450)의 내부로 인입(예를 들어, 제2 실린더(452)의 내부 빈공간으로 인입)될 수 있다.
구체적으로, 입자 이송 펜(450)(또는, 제1 실린더(451))의 외측에서 제1 유입구(IL1)를 통해 유체(L)가 유입될 수 있다. 유입된 유체(L)는 제1 측부와 제2 측부 사이에서 제1 경로(R1)를 따라 이동하고, 제2 유입구(IL2)를 통해 제1 하단부와 제2 하단부 사이에서 제2 경로(R2)를 따라 이동하며, 제3 경로(R3)를 따라 이동함으로써 입자 이송 펜(450)의 내부 빈공간(또는, 제2 실린더(452)의 내부 빈공간)으로 유입될 수 있다.
이때, 유체(L)가 제3 경로(R3)를 따라 이동함으로써, 선별 입자(PRT_T)에는 유체(L)의 유압에 의해 입자 이송 펜(450)의 내부 빈공간으로 향하는 힘(예를 들어, 제3 방향(DR3)의 반대 방향, 즉 제3 경로(R3)의 방향으로 향하는 힘)이 작용할 수 있다. 이에 따라, 선별 입자(PRT_T)가 입자 이송 펜(450)의 내부 빈공간으로 인입될 수 있다.
한편, 여기서 유입구들(IL1, IL2)을 통해 유체(L) 외에 다른 입자들이 입자 이송 펜(450) 내부로 인입되지 않도록, 제1 측부와 제2 측부 사이의 간격(예를 들어, 도 2a의 d1)과 제1 하단부와 제2 하단부 사이의 간격(예를 들어, 도 2a의 d2)은 입자의 최대 직경보다 작을 수 있다.
이와 같은 과정에서, 시린지(440)의 푸시 피스톤 동작 시 입자 이송 펜(450)의 하단부, 즉, 제1 실린더(451)의 하단부는 제1 용기(CT1)의 상면에 접촉하므로, 제1 개구(OP1)를 통해서는 유체(L)가 유입되지 않는다. 이에 따라, 입자 이송 펜(450)(또는, 제1 실린더(451))의 외측에서 입자 이송 펜(450)의 상단부보다 하단부에 인접한 제1 영역(LA1)(즉, 제1 실린더(451)의 제1 측부보다 제1 하단부에 인접한 영역)에서는 유체(L)의 유동이 제거(또는, 저감)될 수 있다. 이에 따라, 주변 입자(PRT_S)들의 이동이 최소화(또는, 제거)될 수 있다.
다시 말하면, 입자 이송 펜(450)(또는, 제1 실린더(451))의 외측에서 입자 이송 펜(450)의 하단부 보다 상단부에 인접한 제2 영역(LA2)(즉, 제1 실린더(451)의 제1 하단부보다 제1 측부에 인접한 영역)에서만 유체(L)의 유동이 발생하므로, 주변 입자(PRT_S)들의 이동이 최소화(또는, 제거)될 수 있다.
이와 다르게, 별도의 유입구를 포함하지 않는 비교예에 따른 입자 이송 펜과의 비교를 설명하기 위해, 도 4를 참조하면, 도 4의 비교예에 따른 입자 이송 펜(450')은 하나의 실린더(451')만을 포함하며, 선별 입자(PRT_T)를 인입하기 위한 개구(OP') 외에 개구(OP')와 상이한 위치에 형성되는 별도의 유입구를 포함하지 않는다. 이에 따라, 제4 경로(R4) 및 제5 경로(R5)를 통해 유입되는 유체(L)로 선별 입자(PRT_T)가 실린더(451')의 내부로 인입되는 과정에서, 제1 영역(LA1) 상의 주변 입자(PRT_S)에 유체의 유동이 발생하여, 주변 입자(PRT_S)들의 이동이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 3에서는 입자 이송 펜(450)이 2 개의 실린더들(451, 452)를 포함하는 실시예를 기준으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서, 입자 이송 펜(450)의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 입자 이송 펜(450)은 3 개 이상의 실린더들을 포함함으로써 유체(L)를 유입하기 위한 2 개 이상의 유입구들을 포함할 수도 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 입자 이송 펜(450)은 선별 입자(PRT_T)가 내부로 인입될 수 있도록 형성된 개구를 포함하는 적어도 2개의 실린더를 포함하며, 실린더의 개구와 상이한 위치에서 형성되며 유체가 유입되는 별도의 유입구를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 선별 입자(PRT_T) 주변의 주변 입자(PRT_S)들이 배치되어 있는 영역들에 대한 유체의 유동이 제거(또는, 저감)되어, 입자 이송의 효율, 정확도가 향상될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 입자 이송에 있어서는 시간, 효율 등을 확보하기 위해, 촬상부(100)는 제1 용기(CT1)를 선별 입자의 이송 전에만 측정하며, 이에 대응하는 영상 데이터(CD)에 기초하여 영상 분석부(200)가 선별된 입자들의 위치들을 모두 분석하는 것이 바람직할 수 있다.
여기서, 입자 이송부(400)가 하나의 선별 입자(예를 들어, 제1 선별 입자)를 제1 용기(CT1)에서 제2 용기(CT2)로 이송하는 과정에서, 원하지 않는 유체 유동에 의해 제1 선별 입자 주변에 위치하는 다른 선별 입자(예를 들어, 제2 선별 입자)의 위치가 변동되는 경우에는, 이송 전에 분석된 제2 선별 입자의 위치가 부정확할 수도 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예들에 따른 입자 선별 장치(1000)는 입자 이송의 효율 및 정확도를 보다 더 향상시키기 위하여, 선별 입자의 이송 과정에서 추가적인 위치 데이터(PD)를 생성할 수 있다.
예를 들어, 도 1을 참조하여 설명한 바와 유사하게, 입자 선별 장치(1000)가 제1 선별 입자를 제1 용기(CT1)에서 제2 용기(CT2)로 이송하기 위해, 촬상부(100)는 제1 용기(CT1) 상의 복수의 입자들을 촬상하여 영상 데이터(예를 들어, 제1 영상 데이터)를 생성하고, 영상 분석부(200)는 제1 영상 데이터에 기초하여 제1 용기(CT1) 상의 복수의 입자들 중 선별 조건에 부합하는 제1 선별 입자와 제2 선별 입자를 선별하며, 입자 이송부(400)가 제1 선별 입자를 제1 용기(CT1)에서 제2 용기(CT2)로 이송할 수 있다.
여기서, 제1 선별 입자의 이송 후, 본 발명의 실시예들에 따른 입자 선별 장치(1000)의 촬상부(100)는 제1 용기(CT1) 상의 복수의 입자들을 재촬상하여 영상 데이터(또는, 제2 영상 데이터)를 생성할 수 있다. 또한, 입자 선별 장치(1000)의 영상 분석부(200)는 제2 영상 데이터에 기초하여 제2 선별 입자의 위치(또는, 제2 선별 입자의 변동된 위치)에 대응하는 위치 데이터(PD)를 더 생성할 수 있으며, 이에 따라, 입자 선별 장치(1000)의 입자 이송부(400)는 위치 데이터(PD)에 기초하여 제2 선별 입자를 제1 용기(CT1)로부터 제2 용기(CT2)로 이송할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 입자 선별 장치(1000)는 선별 입자의 이송 과정에서 추가적인 위치 데이터(PD)를 생성함으로써, 입자 이송의 효율 및 정확도를 보다 더 향상시킬 수 있다.
도 5 및 도 6은 도 1의 입자 선별 장치에 포함되는 촬상부 및 영상 분석부의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면들이며, 도 7a 내지 도 7f는 도 1의 입자 선별 장치의 입자 이송 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면들이다.
이하에서는, 도 1, 도 5, 도 6, 및 도 7a 내지 도 7f를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 입자 이송 장치(도 1의 1000)의 입자 이송 동작의 일 예에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
먼저, 도 1, 도 5, 및 도 6을 참조하면, 촬상부(100)는 제1 용기(CT1)를 복수의 영역(SA)들로 구획하여 촬상할 수 있다. 이하에서는, 촬상부(100)가 복수의 영역(SA)들 중 영역(SA_T)을 촬상한 것을 기준으로 설명하기로 한다.
제1 용기(CT1)의 영역(SA_T) 상에는 입자들(PRT1, PRT2, PRT3, PRT4)이 배치되어 있을 수 있다.
영상 분석부(200)는 촬상부(100)로부터 제공받은 영역(SA_T)에 대응하는 영상 데이터(CD)에 기초하여, 영역(SA_T)에 대응하는 촬상 영상을 분석하여 입자들(PRT1, PRT2, PRT3, PRT4) 중 선별 조건에 부합하는 입자를 선별할 수 있다.
예를 들어, 선별 조건이 색상을 포함하며, 입자들(PRT1, PRT2, PRT3, PRT4)의 색상들(예를 들어, 제1 색상(CL1), 제2 색상(CL2), 제3 색상(CL3) 등) 중 선별 조건에 부합하는 색상이 제1 색상(CL1)인 경우, 영상 분석부(200)는 입자들(PRT1, PRT2, PRT3, PRT4) 중 2 개의 입자들(PRT1, PRT2)을 1차적으로 선별할 수 있다.
또한, 선별 조건이 원형도를 더 포함하는 경우, 타원형의 형상을 가지는 입자(PRT1)는 선별 조건에 부합하지 않으며, 원형의 형상을 가지는 입자(PRT2)가 선별 조건에 부합하므로, 최종적으로 영상 분석부(200)는 입자(PRT2)를 선별 입자(PRT_T)로 선별할 수 있다.
다음으로, 도 7a 내지 도 7f를 더 참조하면, 도 7a에 도시된 바와 같이 입자 이송 장치(1000)의 입자 이송부(400)는 위치 제어부(300)로부터 제공된 위치 제어 신호(PCS)에 기초하여, 선별 입자(PRT_T)의 위치에 대응하는 제1 위치(PO1)의 축(예를 들어, 제1 위치(PO1)에서 제3 방향(DR3)을 따라 연장한 축)과 입자 이송 펜(450)의 중심축이 일치하도록 제1 스테이지(420)를 제1 방향(DR1) 및/또는 제2 방향(DR2)을 따라 이동시킬 수 있다.
이후, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제2 스테이지(430)가 제3 방향(DR3)을 따라 길이 연장되어 입자 이송 펜(450)의 하단부가 선별 입자(PRT_T)에 근접하도록 할 수 있다. 이때, 입자 이송 펜(450)의 하단부가 손상되지 않도록 제2 스테이지(430)는 입자 이송 펜(450)의 하단부가 제1 용기(CT1)의 상면과 접촉하지 않을 정도로만 연장될 수 있다.
이후, 도 7c 및 도 7d에 도시된 바와 같이, 시린지(440)의 푸시 피스톤 동작에 의해 입자 이송 펜(450)의 하단부가 제1 용기(CT1)의 상면에 접촉하고, 시린지(440)의 풀 피스톤 동작에 의해 입자 이송 펜(450)의 내부로 선별 입자(PRT_T)가 인입하게 된다.
이후, 도 7e에 도시된 바와 같이, 제2 스테이지(430)가 제3 방향(DR3)의 반대 방향을 따라 길이 축소되고, 입자 이송부(400)는 제2 용기(CT2)의 중심축에 대응하는 제2 위치(PO2)의 축과 입자 이송 펜(450)의 중심축이 일치하도록 제1 스테이지(420)를 제1 방향(DR1) 및/또는 제2 방향(DR2)을 따라 이동시킬 수 있다.
이후, 도 7f에 도시된 바와 같이, 제2 스테이지(430)의 길이 연장 동작 및 시린지(440)의 푸시 피스톤 동작에 의해, 입자 이송 펜(450)으로부터 선별 입자(PRT_T)가 제2 용기(CT2) 상으로 토출될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 입자 선별 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 도 8의 입자 선별 방법은 도 1의 입자 선별 장치(1000) 상에서 수행될 수 있다. 도 8의 입자 선별 방법은 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3, 도 5, 도 6, 및 도 7a 내지 도 7f를 참조하여 설명된 입자 선별 장치(1000)의 동작과 실질적으로 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
먼저, 도 8의 입자 선별 방법은, 제1 용기 상의 복수의 입자들을 촬상하여 영상 데이터를 생성(S810)할 수 있다. 여기서, 영상 데이터를 생성(S810)하는 구성은 도 1, 도 5, 및 도 6을 참조하여 설명한 촬상부(100)가 영상 데이터(CD)를 생성하는 구성과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다.
이후, 도 8의 입자 선별 방법은, 영상 데이터에 기초하여 복수의 입자들 중 선별 조건에 부합하는 적어도 하나의 입자를 선별(S820)할 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 입자를 선별(S820)하는 구성은 도 1, 도 5, 및 도 6을 참조하여 설명한 영상 분석부(200)가 선별 조건에 부합하는 선별 입자(PRT_T)를 선별하는 구성과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다.
이후, 도 8의 입자 선별 방법은, 적어도 하나의 입자의 위치에 대응하는 위치 데이터를 생성(S830)할 수 있다. 여기서, 위치 데이터를 생성(S830)하는 구성은 도 1 및 도 7a를 참조하여 설명한 영상 분석부(200)가 선별 입자(PRT_T)의 위치(또는, 제1 위치(PO1))에 대응하는 위치 데이터(PD)를 생성하는 구성과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다.
이후, 도 8의 입자 선별 방법은, 위치 데이터에 기초하여 적어도 하나의 입자를 입자 이송 펜을 통해 제1 용기에서 제2 용기로 이송(S840)할 수 있다. 여기서, 입자를 이송(S840)하는 구성은 도 1, 도 7a 내지 도 7f를 참조하여 설명한 입자 이송부(400)가 위치 제어 신호(PCS)에 기초하여 선별 입자(PRT_T)를 제1 용기(CT1)에서 제2 용기(CT2)로 이송하는 구성과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 입자 선별 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 도 9의 입자 선별 방법은 도 1의 입자 선별 장치(1000) 상에서 수행될 수 있다. 도 9의 입자 선별 방법은 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3, 도 5, 도 6, 및 도 7a 내지 도 7f를 참조하여 설명된 입자 선별 장치(1000)의 동작과 실질적으로 동일하거나 유사하므로, 중복되는 설명은 반복하지 않기로 한다.
먼저, 도 9의 입자 선별 방법은, 제1 용기 상의 복수의 입자들을 촬상하여 제1 영상 데이터를 생성(S910)할 수 있다. 여기서, 제1 영상 데이터를 생성(S910)하는 구성은 도 1을 참조하여 설명한 촬상부(100)가 제1 영상 데이터를 생성하는 구성과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다.
이후, 도 9의 입자 선별 방법은, 제1 영상 데이터에 기초하여 복수의 입자들 중 선별 조건에 부합하는 제1 입자 및 제2 입자를 선별(S920)할 수 있다. 여기서, 제1 입자 및 제2 입자를 선별(S920)하는 구성은 도 1을 참조하여 설명한 영상 분석부(200)가 제1 영상 데이터에 기초하여 제1 용기(CT1) 상의 복수의 입자들 중 제1 선별 입자와 제2 선별 입자를 선별하는 구성과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다.
이후, 도 9의 입자 선별 방법은, 제1 입자를 제1 용기에서 제2 용기로 이송(S930)할 수 있다. 여기서, 제1 입자를 이송(S930)하는 구성은 도 1을 참조하여 설명한 입자 이송부(400)가 제1 선별 입자를 제1 용기(CT1)에서 제2 용기(CT2)로 이송하는 구성과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다.
이후, 도 9의 입자 선별 방법은, 제1 용기 상의 복수의 입자들을 재촬상하여 제2 영상 데이터를 생성(S940)할 수 있다. 여기서, 제2 영상 데이터를 생성(S940)하는 구성은 도 1을 참조하여 설명한 촬상부(100)가 제1 용기(CT1) 상의 복수의 입자들을 재촬상하여 제2 영상 데이터를 생성하는 구성과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다.
이후, 도 9의 입자 선별 방법은, 제2 영상 데이터에 기초하여 제2 입자의 위치에 대응하는 위치 데이터를 생성(S950)할 수 있다. 여기서, 위치 데이터를 생성(S950)하는 구성은 도 1을 참조하여 설명한 영상 분석부(200)가 제2 영상 데이터에 기초하여 제2 선별 입자의 위치(또는, 제2 선별 입자의 변동된 위치)에 대응하는 위치 데이터(PD)를 생성하는 구성과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다.
이후, 도 9의 입자 선별 방법은, 위치 데이터에 기초하여 제2 입자를 제1 용기에서 제2 용기로 이송(S960)할 수 있다. 여기서, 제2 입자를 이송(S960)하는 구성은 도 1을 참조하여 설명한 입자 이송부(400)가 위치 데이터(PD)에 기초하여 제2 선별 입자를 제1 용기(CT1)로부터 제2 용기(CT2)로 이송하는 구성과 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다.
이상에서 설명된 장치 및 이에 대한 제어는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 이의 구성요소들은, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 시스템과 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 시스템은 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 시스템은 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 시스템은 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 시스템이 복수 개의 처리 요소 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 시스템은 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 시스템을 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로 처리 시스템을 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 시스템에 의하여 해석되거나 처리 시스템에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소, 물리적 시스템, 가상 시스템, 컴퓨터 저장 매체 또는 시스템에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 시스템이 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 시스템은 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 촬상부
200: 영상 분석부
300: 위치 제어부
400: 입자 이송부
410: 가이드 레일
420: 제1 스테이지
430: 제2 스테이지
440: 시린지
450: 입자 이송 펜
451: 제1 실린더
452: 제2 실린더
1000: 입자 선별 장치
CT1, CT2: 용기
IL1, IL2: 유입구
OP1, OP2: 개구
PRT_T: 선별 입자
PRT_S: 주변 입자
PT1, PT2: 플레이트
200: 영상 분석부
300: 위치 제어부
400: 입자 이송부
410: 가이드 레일
420: 제1 스테이지
430: 제2 스테이지
440: 시린지
450: 입자 이송 펜
451: 제1 실린더
452: 제2 실린더
1000: 입자 선별 장치
CT1, CT2: 용기
IL1, IL2: 유입구
OP1, OP2: 개구
PRT_T: 선별 입자
PRT_S: 주변 입자
PT1, PT2: 플레이트
Claims (20)
- 입자를 인입하여 이송하는 입자 이송 펜에서,
제1 하단부과 제1 측부을 포함하는 제1 실린더;
상기 제1 실린더의 내부 빈공간에 배치되며, 제2 하단부와 제2 측부를 포함하는 제2 실린더;
상기 제1 측부와 상기 제2 측부 사이의 제1 유입구; 및
상기 제1 하단부와 상기 제2 하단부 사이의 제2 유입구를 포함하며,
상기 제1 실린더는 상기 제1 하단부의 적어도 일부에 형성되는 제1 개구를 포함하고,
상기 제2 실린더는 상기 제2 하단부의 적어도 일부에 형성되는 제2 개구를 포함하는, 입자 이송 펜.
- 제1 항에 있어서, 상기 제1 측부와 상기 제2 측부는 소정의 간격으로 이격되어 배치되며,
상기 제1 유입구는 상기 제1 측부와 상기 제2 측부 사이의 공간에 대응하는, 입자 이송 펜.
- 제2 항에 있어서, 상기 제1 측부와 상기 제2 측부 사이의 간격은 상기 입자의 최대 직경보다 작은, 입자 이송 펜.
- 제1 항에 있어서, 상기 제1 하단부와 상기 제2 하단부는 소정의 간격으로 이격되어 배치되며,
상기 제2 유입구는 상기 제1 하단부와 상기 제2 하단부 사이의 공간에 대응하는, 입자 이송 펜.
- 제4 항에 있어서, 상기 제1 하단부와 상기 제2 하단부 사이의 간격은 상기 입자의 최대 직경보다 작은, 입자 이송 펜.
- 제1 항에 있어서, 상기 제1 개구의 최소 직경 및 상기 제2 개구의 최소 직경은 상기 입자의 최대 직경보다 큰, 입자 이송 펜.
- 제1 항에 있어서, 상기 제1 실린더의 중심축과 상기 제2 실린더의 중심축은 일치하는, 입자 이송 펜.
- 제1 용기 상의 복수의 입자들을 촬상하여 영상 데이터를 생성하는 촬상부;
상기 영상 데이터에 기초하여, 상기 복수의 입자들 중 선별 조건에 부합하는 적어도 하나의 선별 입자의 위치에 대응하는 위치 데이터를 생성하는 영상 분석부;
상기 위치 데이터에 기초하여 위치 제어 신호를 생성하는 위치 제어부; 및
입자 이송 펜을 포함하고, 상기 위치 제어 신호에 기초하여 상기 적어도 하나의 선별 입자를 상기 입자 이송 펜을 통해 상기 제1 용기에서 제2 용기로 이송하는 입자 이송부를 포함하며,
상기 입자 이송 펜은,
제1 개구를 포함하는 제1 실린더;
제2 개구를 포함하며, 상기 제1 실린더의 내부 빈공간에 상기 제1 실린더와 이격하여 배치되는 제2 실린더; 및
상기 제1 실린더와 상기 제2 실린더 사이의 적어도 하나의 유입구를 포함하고,
외측으로부터 상기 제1 실린더에 유입된 유체는 상기 상기 제2 실린더의 내부 빈공간으로 유입되도록 구성된,
입자 선별 장치.
- 제8 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유입구는,
상기 제1 실린더의 제1 측부와 상기 제2 실린더의 제2 측부 사이의 제1 유입구; 및
상기 제1 실린더의 제1 하단부와 상기 제2 실린더의 제2 하단부 사이의 제2 유입구를 포함하는, 입자 선별 장치.
- 제9 항에 있어서, 상기 제1 실린더의 외측으로부터 상기 제1 유입구를 통해 유입된 유체는 상기 제2 유입구와 상기 제2 개구를 통해 상기 제2 실린더의 내부 빈공간으로 유입되는, 입자 선별 장치.
- 제10 항에 있어서, 상기 제1 실린더의 상기 외측은 상기 제1 하단부보다 상기 제1 측부에 인접한, 입자 선별 장치.
- 제9 항에 있어서, 상기 제1 실린더의 외측으로부터 상기 제1 개구를 통해 상기 제1 실린더의 내부 빈공간에 유입된 상기 선별 입자는 상기 제2 개구를 통해 상기 제2 실린더의 내부 빈공간에 유입되는, 입자 선별 장치.
- 제12 항에 있어서, 상기 제1 실린더의 상기 외측은 상기 제1 측부보다 상기 제1 하단부에 인접한, 입자 선별 장치.
- 제8 항에 있어서, 상기 제1 용기는 복수의 영역들로 구획되며,
상기 촬상부는 상기 복수의 영역들을 각각 촬상하여 상기 복수의 영역들 각각에 대응하는 상기 영상 데이터를 생성하는, 입자 선별 장치.
- 제8 항에 있어서, 상기 선별 조건은 입자의 크기, 원형도, 색상, 및 투명도 중 적어도 하나를 포함하는, 입자 선별 장치.
- 제8 항에 있어서,
상기 입자 이송부는,
가이드 레일;
일측이 상기 가이드 레일과 연결되며, 상기 가이드 레일을 통해 제1 방향 및 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향을 따라 이동 가능한 제1 스테이지;
일측이 상기 제1 스테이지의 타측과 연결되며, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 상이한 제3 방향을 따라 연장 가능한 제2 스테이지; 및
일측이 상기 제2 스테이지의 타측과 연결되고, 타측이 상기 입자 이송 펜과 연결되며, 상기 제3 방향을 따라 연장 가능한 시린지를 더 포함하는, 입자 선별 장치.
- 제1 용기 상의 복수의 입자들을 촬상하여 영상 데이터를 생성하는 단계;
상기 영상 데이터에 기초하여 상기 복수의 입자들 중 선별 조건에 부합하는 적어도 하나의 선별 입자를 선별하는 단계;
상기 적어도 하나의 선별 입자의 위치에 대응하는 위치 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 위치 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 선별 입자를 입자 이송 펜을 통해 상기 제1 용기에서 제2 용기로 이송하는 단계를 포함하며,
상기 적어도 하나의 선별 입자는, 상기 입자 이송 펜의 유입구를 통해 유입된 유체의 유압에 따라 상기 입자 이송 펜의 개구를 통해 상기 입자 이송 펜의 내부로 인입되고,
상기 유입구와 상기 개구는 상기 입자 이송 펜의 상이한 위치에서 각각 형성되되, 상기 유입구는 상기 개구보다 상방향에 위치하도록 구성된, 입자 선별 방법.
- 삭제
- 제17 항에 있어서, 상기 제1 용기는 복수의 영역들로 구획되며,
상기 영상 데이터를 생성하는 단계는, 상기 복수의 영역들을 각각 촬상하여 상기 복수의 영역들 각각에 대응하는 상기 영상 데이터를 생성하는, 입자 선별 방법.
- 제1 용기 상의 복수의 입자들을 촬상하여 제1 영상 데이터를 생성하는 단계;
상기 제1 영상 데이터에 기초하여 상기 복수의 입자들 중 선별 조건에 부합하는 제1 선별 입자 및 제2 선별 입자를 선별하는 단계;
상기 제1 선별 입자를 상기 제1 용기에서 제2 용기로 이송하는 단계;
상기 제1 선별 입자 이송 후, 상기 제1 용기 상의 상기 복수의 입자들을 재촬상하여 제2 영상 데이터를 생성하는 단계;
상기 제2 영상 데이터에 기초하여 상기 제2 선별 입자의 위치에 대응하는 위치 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 위치 데이터에 기초하여 상기 제2 선별 입자를 상기 제1 용기에서 상기 제2 용기로 이송하는 단계를 포함하고,
상기 제1 또는 제2 선별 입자는, 입자 이송 펜을 통해 이송하고, 상기 입자 이송 펜의 유입구를 통해 유입된 유체의 유압에 따라 상기 입자 이송 펜의 개구를 통해 상기 입자 이송 펜의 내부로 인입되고, 상기 유입구와 상기 개구는 상기 입자 이송 펜의 상이한 위치에서 각각 형성되되, 상기 유입구는 상기 개구보다 상방향에 위치하도록 구성된, 입자 선별 방법.
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- 2021-07-01 KR KR1020210086350A patent/KR102642505B1/ko active IP Right Grant
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
X091 | Application refused [patent] | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |