KR20180018917A - 복수의 광센서계를 장착한 광분석기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 광센서계를 장착한 광분석기에 관한 것으로, 백혈구와 같은 분석 대상물의 위치 및 이상 특성을 신속하게 검출하는 광분석기에 관한 것이다.
본 발명의 복수의 광센서계를 장착한 광분석기는 저배율에서 위치 광센서계로 분석 대상물의 위치 좌표에 대한 데이터를 추출하고, 고배율에서 특성 광센서계로 분석 대상물의 이상 특성에 대한 데이터를 동시에 검출하기 때문에 고속으로 광분석이 가능하다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 복수의 광센서계를 장착한 광분석기는 복수개의 특성 광센서계를 특정 위치에 각각 배치시키고, 대상물을 상술한 특성 광센서계로 이동시켜, 이상 특성에 대한 데이터를 검출하기 때문에 대상물의 대량 분석이 용이하다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 복수의 광센서계를 장착한 광분석기는 x축 라인스캔광센서계, y축 라인스캔광센서계 또는 에어리어광센서계 중 어느 하나를 채택하거나, 그들을 조합하여 사용하기 때문에 특정 분석 지점에 대해서만 선택적으로 위치 또는 이상 특성 데이터를 검출할 수 있어, 분석 대상물을 고속으로 분석 가능하다는 효과가 있다.

Description

복수의 광센서계를 장착한 광분석기{OPTICAL ANALYZER WITH MULTI OPTICAL SENSORS}

본 발명은 복수의 광센서계를 장착한 광분석기에 관한 것으로, 백혈구와 같은 분석 대상물의 위치 및 이상 특성을 신속하게 검출하는 광분석기에 관한 것이다.

근래에 생체 조직을 정밀 대물렌즈를 사용해서 분석하고 다양한 광원에 대한 분석 대상물을 투과 또는 분석대상물에서 발생하는 광 중 특정 파장의 광을 분리해서 분석하는 기술에 대한 필요성이 증대되고 있다. 현재 단일 광학계로 한 번에 한 가지 광센서를 장착하여 분석하는 것은 재료 분석의 한계성을 가지므로 비효율적이다.

분석 대상물 일부에 하나 이상의 광센서계를 장착하면 재료의 위치에 대한 특성을 고속으로 분석하거나, 분석 대상물을 염색하여 그로부터 검출되는 특정 광만을 선별해서 고속으로 분석할 수 있다. 이는 순차적으로 반복하여 분석하는 단일 광센서 분석법보다 정밀하고 효과적으로 특성을 파악할 수 있다는 장점이 있다. 특히 생체 조직은 시간 경과에 따라 조직이 변형될 수 있어 신속하게 분석 대상물의 위치 좌표를 검출하여 고속으로 분석하는 것과 특정 광만을 분리해서 위치를 파악하는 것이 순차적으로 반복하는 단일 광센서 분석법보다 더 정밀성과 효율성을 보장한다.

종래기술인 대한민국공개특허공보 특2001-0017092호인 '혈구세포의 형태 자동 분석 및 카운트 방법'에서는 혈액 검사자가 혈액 샘플 슬라이드를 현미경에 올려 놓고 편리한 인터페이스를 통해 검사하고자 하는 선택된 지역의 영상을 획득하는 단계, 혈구 세포들에 대한 분류가 용이하도록 영상 보정 및 영상 개선 등의 영상의 각종 전처리 작업을 실행하는 전처리 단계, 혈액 영상에서 적혈구, 백혈구, 혈장, 혈소판 분리하는 혈구 분리 단계, 분리된 혈구가 인식 대상인 적혈구인지를 체크하여 적혈구이면 적혈구 특징을 추출하여 신경망 모델을 사용하여 정상 세포를 포함한 여러 부류의 비정상세포를 분류하는 적혈구 분류 단계, 분리된 혈구가 적혈구가 아니면, 분리된 혈구가 백혈구인지를 체크하여 백혈구의 특징을 추출하고 신경망 모델을 사용하여 5종류의 세포로 분류하는 백혈구 분류 단계 및 추출된 혈구의 특징을 바탕으로 최적의 분류기를 통해 자동으로 혈구 세포들을 분류 및 통계적 결과처리에 의한 화면 출력하는 분류 및 카운트 단계로 구성된 기술에 관하여 개시되어 있다.

그러나, 이러한 시스템에서는 단일의 광원, 단일의 현미경 및 단일의 광센서를 사용하여 분석 대상물을 순차적으로 반복하여 촬영하여 분석하는 단일 광센서 분석법 채택하고 있어, 분석 속도가 저하된다는 문제점이 있다.

또한, 분석 대상물을 분석할 광센서계가 하나 이상 구비되어, 검출하고자 하는 분석 대상물의 위치 특성이나 이상 특성에 대해 동시에 측정 가능하다 해도, 분석 대상물의 특성 데이터를 취합하여 한 번에 분석하려면 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있다. 따라서 이상 특성 데이터 분석의 속도 향상을 위해, 다수개의 이상 특성 광센서계를 구비하되, 이상 특성 데이터의 동시 측정이 아닌, 순차적으로 분산 측정을 하도록 특성 광센서계를 배치하고, 분석 대상물을 각각의 특성 광센서계로 이동시키는 기술의 필요성이 대두되고 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 복수의 광센서계를 장착한 일체형 광분석기를 제공한다.

또한, 본 발명은 위치 광센서계를 중심으로 복수의 특성 광센서계를 배치하여, 분석 대상물을 순차적으로 특성 광센서계로 이동시키는 분리형 광분석기를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 복수의 광센서계를 장착한 광분석기를 제공한다. 이는 분석 대상물을 포함하는 대상물에 광원을 조사하는 하나 이상의 조명계, 분석 대상물로부터 방출되거나, 투과된 광을 특정 파장만 선택적으로 통과시키거나, 분산 또는 집속하기 위한 하나 이상의 광학계, 광학계를 통과한 광을 수광하여 분석 대상물의 위치 좌표에 대한 제 1 데이터를 검출하는 하나 이상의 위치 광센서계 및 광학계를 통과한 광을 수광하여 분석 대상물의 이상 특성에 대한 제 2 데이터를 검출하는 하나 이상의 특성 광센서계를 포함하고, 대상물은 대상물 거치대에 거치되어, (a) 대상물 거치대가 제 1 조명계, 하나 이상의 광학계, 하나 이상의 위치 광센서계 및 하나 이상의 특성 광센서계와 광정렬한 상태에서 제 1 데이터 및 제 2 데이터가 검출되거나, (b) 대상물 거치대가 제 1 조명계, 하나 이상의 광학계 및 위치 광센서계와 광정렬한 상태에서 제 1 데이터가 검출되고, 대상물 거치대가 이동하여 제 2 조명계, 제 2 광학계, 특성 광센서계와 광정렬한 상태에서 제 2 데이터가 검출되는 것을 특징으로 한다.

광학계는 분석 대상물로부터 방출되거나, 투과된 광을 분산 또는 집속하기 위해 대상물과 위치 광센서계 사이 또는 대상물과 특성 광센서계 사이에 배치되는 대물렌즈, 대물렌즈를 통과한 광을 특정 파장을 갖는 광만을 선택적으로 통과시키기 위해 대물렌즈와 위치 광센서계 사이 또는 대물렌즈와 특성 광센서계 사이에 배치되는 필터 및 필터를 통과한 광을 분산 또는 집속하기 위해 필터와 위치 광센서계 사이 또는 필터와 특성 광센서계 사이에 배치되는 대안렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제 2 데이터를 검출하는 경우보다 제 1 데이터를 검출하는 경우에 대물렌즈가 저배율로 설정되는 것을 특징으로 한다.

(a)에서 대물렌즈를 통과한 광을 광량에 따라 분리하거나, 파장 대역 별로 분리하기 위해 대물렌즈와 필터 사이에 광분리기를 배치하는 것을 특징으로 한다.

특성 광센서계가 복수개일 때, (b)에서 제 2 데이터가 검출되고, 대상물 거치대는 제 2 데이터가 검출되지 않은 특성 광센서계로 이동하여, 제 2 데이터가 추가로 검출되는 것이 반복 수행되는 것을 특징으로 한다.

위치 광센서계 및 특성 광센서계는 x축 라인스캔광센서계, y축 라인스캔광센서계 또는 에어리어광센서계 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

분석 대상물로부터 광이 방출되는 경우, 조명계의 광원은 UV 레이저이고, 조명계로부터 분석 대상물에 조사된 광이 투과되는 경우, 조명계의 광원은 백색 광원인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 복수의 광센서계를 장착한 광분석기는 저배율에서 위치 광센서계로 분석 대상물의 위치 좌표에 대한 데이터를 추출하고, 고배율에서 특성 광센서계로 분석 대상물의 이상 특성에 대한 데이터를 동시에 검출하기 때문에 고속으로 광분석이 가능하다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 복수의 광센서계를 장착한 광분석기는 복수개의 특성 광센서계를 특정 위치에 각각 배치시키고, 대상물을 상술한 특성 광센서계로 이동시켜, 이상 특성에 대한 데이터를 검출하기 때문에 대상물의 대량 분석이 용이하다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 복수의 광센서계를 장착한 광분석기는 x축 라인스캔광센서계, y축 라인스캔광센서계 또는 에어리어광센서계 중 어느 하나를 채택하거나, 그들을 조합하여 사용하기 때문에 특정 분석 지점에 대해서만 선택적으로 위치 또는 이상 특성 데이터를 검출할 수 있어, 분석 대상물을 고속으로 분석 가능하다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 광센서계와 특성 광센서계를 일체형으로 결합한 도면,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 광센서계와 특성 광센서계가 분리형으로 배치된 도면,
도 3 및 도 4는 분리형 광분석기에 x축 및 y축 라인스캔광센서계가 장착된 도면 및
도 5는 분리형 광분석기의 전체 구조를 나타낸 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 광센서계와 특성 광센서계를 일체형으로 결합한 도면이다. 도 1을 참조하면, 일체형 광분석기는 분석 대상물을 포함하는 대상물(1)에 광원을 조사하는 하나 이상의 조명계(10), 분석 대상물로부터 방출되거나, 투과된 광을 특정 파장만 선택적으로 통과시키거나, 분산 또는 집속하기 위한 하나 이상의 광학계(20), 광학계(20)를 통과한 광을 수광하여 분석 대상물의 위치 좌표에 대한 제 1 데이터를 검출하는 하나 이상의 위치 광센서계(30) 및 광학계(20)를 통과한 광을 수광하여 분석 대상물의 이상 특성에 대한 제 2 데이터를 검출하는 하나 이상의 특성 광센서계(40)를 포함하고, 대상물(1)은 대상물 거치대(5)에 거치되어, 대상물 거치대(5)가 제 1 조명계, 하나 이상의 광학계(20), 하나 이상의 위치 광센서계(30) 및 하나 이상의 특성 광센서계(40)와 광정렬한 상태에서 제 1 데이터 및 제 2 데이터를 검출한다.

광학계(20)는 분석 대상물로부터 방출되거나, 투과된 광을 분산 또는 집속하기 위해 대상물(1)과 위치 광센서계(30) 사이 또는 대상물(1)과 특성 광센서계(40) 사이에 배치되는 대물렌즈(21), 대물렌즈(21)를 통과한 광을 특정 파장을 갖는 광만을 선택적으로 통과시키기 위해 대물렌즈(21)와 위치 광센서계(30) 사이 또는 대물렌즈(21)와 특성 광센서계(40) 사이에 배치되는 필터(22) 및 필터(22)를 통과한 광을 분산 또는 집속하기 위해 필터(22)와 위치 광센서계(30) 사이 또는 필터(22)와 특성 광센서계(40) 사이에 배치되는 대안렌즈(23)를 포함한다.

여기에서 제 2 데이터를 검출하는 경우보다 제 1 데이터를 검출하는 경우에 대물렌즈(21)가 저배율로 설정되는 것이 바람직하다. 위치 좌표에 대한 제 1 데이터를 저배율로 관측하고, 제 1 데이터의 결과값을 기반으로 고배율로 이상 특성을 분석하는 것이다.

즉, 하나 이상의 위치 광센서계(30)를 이용해서 대상물(1) 내에 포함 되어 있는 분석하고자 하는 분석 대상물의 위치 좌표에 대한 데이터를 검출하고, 도면 상에는 단일의 특성 광센서계(40)로 표시 되어 있지만, 하나 이상의 특성 광센서계(40)로 분광시켜 분석 대상물의 이상 특성에 대한 데이터를 검출하여 분석 가능하다.

여기에서 대물렌즈(21)를 통과한 광은 광분리기(50)를 통해, 광량에 따라 분리하거나, 파장 대역 별로 분리할 수 있다. 예컨대, 대물렌즈(21)를 통과한 광이 광량에 따라 분리되어 각각의 광센서계로 수광되는 경우, 각각의 위치 광센서계(30) 또는 특성 광센서계(40)에 동일 비율 또는 서로 다른 비율의 광량으로 수광될 수 있다. 또한, 광분리기(50)를 통해 파장 대역 별로 광을 분리하는 경우, 각각의 위치 광센서계(30) 또는 특성 광센서계(40)에 수광되는 광의 파장을 임의로 선택 가능하다. 또한, 광분리기(50)로는 광량을 조절하고, 필터(22)를 사용하여 각각의 각각의 위치 광센서계(30) 또는 특성 광센서계(40)에 수광되는 광의 파장을 임의로 선택하는 방식을 채택할 수도 있다. 한편, 마지막 위치 광센서계(30) 또는 특성 광센서계(40)에 광을 전달할 때는 반사계가 사용하는 것이 바람직하다.

이처럼 일체형 광분석기에서는 단일의 조명계(10)로부터 분석 대상물에 조사된 광을 위치 및 특성 광센서계(40)가 동시에 수광하여, 분석 대상물의 위치 좌표 및 이상 특성을 고속으로 분석할 수 있다. 이때 대물렌즈(21)는 대상물(1) 개수와 동일할 수도 있고, 필요에 따라서는 위치 또는 특성 광센서계(40)의 개수에 대응하여 배치될 수도 있다. 분석 대상물의 고속 분석을 위해서는 일체형 광분석기 또는 분리형 광분석기에서 모두 광학계(20)의 개수 또는 대물렌즈(21), 필터(22), 대안렌즈(23)의 개수가 각각 임의로 정해질 수 있다. 일체형 광분석기에서는 대상물(1)이 대상물 거치대(5)에 고정된다.

제어부는 제 1 데이터 및 제 2 데이터를 분석하기 위해, 광학계(20)의 광특성을 조절하는 기능을 한다. 또한, 수집된 데이터를 취합하여, 분석 대상물의 이상 여부를 판단하여 결과값으로 도출할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위치 광센서계(30)와 특성 광센서계(40)가 분리형으로 배치된 도면이다. 도 2를 참조하면, 일측에는 위치 광센서계(30)를 장착하여, 분석 대상물로부터 제 1 데이터를 검출한다. 이때, 광학계 이송계는 광학계(20)를 이송하기 위해 광학계(20) 일부에 가이드를 할 수 있도록 프레임 형식으로 장착되어 있고, 대상물 이송계는 분석하고자 하는 대상물(1)을 이송하기 위해 대상물 거치대(5)를 가이드하는 형식으로 장착될 수 있다. 분리형 광분석기에서는 일체형 광분석기와는 달리 단일 조명계(10)를 통해 제 1 데이터 및 제 2 데이터가 동시에 검출되지 않는다. 제 1 데이터가 검출된 후, 대상물 이송계가 대상물(1)을 특성 광센서계(40)로 이동시켜 제 2 데이터를 검출한다. 이때, 위치 또는 특성 광센서계(40)에서 각각의 데이터를 검출할 때, 데이터를 1회 검출 후, 사용되었던 광학계(20)는 기존의 위치에서 이탈되고, 다른 위치의 광학계(20)가 광학계 이송계를 통해 측정 위치로 배치될 수 있다. 분리형 광분석기에서는 대상물(1)이 대상물 거치대(5)에 안치되어 직접 각각의 광센서계로 이송되기 때문에, 광분리기(50)가 사용되지 않을 수 있다.

도 3 및 도 4는 분리형 광분석기에 x축 및 y축 라인스캔광센서계가 장착된 도면이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 일예로 위치 광센서계(30)에 x축 라인스캔광센서계 및 y축 라인스캔광센서계를 장착하였다. 따라서 대상물(1)의 특정한 세부 영역(x축의 임의 라인 영역 또는 y축의 임의 라인 영역)만을 집중하여 데이터를 검출하고자 하는 경우, 라인스캔광센서계 또는 에어리어광센서계를 채택할 수 있다.

도 5는 분리형 광분석기의 전체 구조를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 중앙에 위치 광센서계(30)를 장착하고 사각 형상의 각 모서리 방향에 특성 광센서계(40)를 장착한 분리형 광분석기이다. 중앙으로부터 분석 대상물의 위치 좌표에 대한 제 1 데이터가 검출되고, 대상물 이송계를 통해 대상물(1)이 각 특성 광센서계(40)로 순차적으로 이송되어, 제 2 데이터가 검출된다. 이와 같은 과정을 반복 수행하도록 제어부(미도시)에서 설정하면, 대량의 대상물(1)을 분석하는 경우, 소요 시간이 단축되는 효과가 있다. 즉, 대량의 대상물(1)을 중앙의 위치 광센서계(30)에 제 1 데이터의 검출이 완료됨과 동시에 순차적으로 배치하면, 고속으로 대량의 대상물(1)에 대한 특성을 검출할 수 있다.

한편, 일체형 또는 분리형 광분석기 모두의 경우에 있어서, 분석 대상물로부터 광이 방출되는 경우, 조명계(10)의 광원은 UV 레이저이고, 조명계(10)로부터 분석 대상물에 조사된 광이 투과되는 경우, 조명계(10)의 광원은 백색 광원인 것일 수 있다.(도 1 참조)

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

1 : 대상물
5 : 대상물 거치대
10 : 조명계
20 : 광학계
21 : 대물렌즈
22 : 필터
23 : 대안렌즈
30 : 위치 광센서계
40 : 특성 광센서계
50 : 광분리기

Claims (7)

1. 복수의 광센서계를 장착한 광분석기에 있어서,
   분석 대상물을 포함하는 대상물에 광원을 조사하는 하나 이상의 조명계;
   상기 분석 대상물로부터 방출되거나, 투과된 광을 특정 파장만 선택적으로 통과시키거나, 분산 또는 집속하기 위한 하나 이상의 광학계;
   상기 광학계를 통과한 상기 광을 수광하여 상기 분석 대상물의 위치 좌표에 대한 제 1 데이터를 검출하는 하나 이상의 위치 광센서계; 및
   상기 광학계를 통과한 상기 광을 수광하여 상기 분석 대상물의 이상 특성에 대한 제 2 데이터를 검출하는 하나 이상의 특성 광센서계를 포함하고,
   상기 대상물은 대상물 거치대에 거치되어,
   (a) 상기 대상물 거치대가 제 1 조명계, 하나 이상의 상기 광학계, 하나 이상의 상기 위치 광센서계 및 하나 이상의 상기 특성 광센서계와 광정렬한 상태에서 상기 제 1 데이터 및 상기 제 2 데이터가 검출되거나,
   (b) 상기 대상물 거치대가 상기 제 1 조명계, 하나 이상의 상기 광학계 및 상기 위치 광센서계와 광정렬한 상태에서 상기 제 1 데이터가 검출되고, 상기 대상물 거치대가 이동하여 제 2 조명계, 제 2 광학계, 상기 특성 광센서계와 광정렬한 상태에서 상기 제 2 데이터가 검출되는 것을 특징으로 하는 복수의 광센서계를 장착한 광분석기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 광학계는 상기 분석 대상물로부터 방출되거나, 투과된 광을 분산 또는 집속하기 위해 상기 대상물과 상기 위치 광센서계 사이 또는 상기 대상물과 상기 특성 광센서계 사이에 배치되는 대물렌즈;
   상기 대물렌즈를 통과한 광을 특정 파장을 갖는 광만을 선택적으로 통과시키기 위해 상기 대물렌즈와 상기 위치 광센서계 사이 또는 상기 대물렌즈와 상기 특성 광센서계 사이에 배치되는 필터; 및
   상기 필터를 통과한 광을 분산 또는 집속하기 위해 상기 필터와 상기 위치 광센서계 사이 또는 상기 필터와 상기 특성 광센서계 사이에 배치되는 대안렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 광센서계를 장착한 광분석기.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제 2 데이터를 검출하는 경우보다 상기 제 1 데이터를 검출하는 경우에 상기 대물렌즈가 저배율로 설정되는 것을 특징으로 하는 복수의 광센서계를 장착한 광분석기.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 (a)에서 상기 대물렌즈를 통과한 광을 광량에 따라 분리하거나, 파장 대역 별로 분리하기 위해 상기 대물렌즈와 상기 필터 사이에 광분리기를 배치하는 것을 특징으로 하는 복수의 광센서계를 장착한 광분석기.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 특성 광센서계가 복수개일 때, 상기 (b)에서 제 2 데이터가 검출되고, 상기 대상물 거치대는 상기 제 2 데이터가 검출되지 않은 특성 광센서계로 이동하여, 상기 제 2 데이터가 추가로 검출되는 것이 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 복수의 광센서계를 장착한 광분석기.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 위치 광센서계 및 상기 특성 광센서계는 x축 라인스캔광센서계, y축 라인스캔광센서계 또는 에어리어광센서계 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복수의 광센서계를 장착한 광분석기.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 분석 대상물로부터 광이 방출되는 경우, 상기 조명계의 광원은 UV 레이저이고,
   상기 조명계로부터 상기 분석 대상물에 조사된 광이 투과되는 경우, 상기 조명계의 광원은 백색 광원인 것을 특징으로 하는 복수의 광센서계를 장착한 광분기.

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