KR20190051506A - 다각도 시료촬영 장치 - Google Patents

다각도 시료촬영 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190051506A
KR20190051506A KR1020170147261A KR20170147261A KR20190051506A KR 20190051506 A KR20190051506 A KR 20190051506A KR 1020170147261 A KR1020170147261 A KR 1020170147261A KR 20170147261 A KR20170147261 A KR 20170147261A KR 20190051506 A KR20190051506 A KR 20190051506A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
sample
camera
image
illumination unit
Prior art date
Application number
KR1020170147261A
Other languages
English (en)
Inventor
김종오
Original Assignee
주식회사 에프아이시스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에프아이시스 filed Critical 주식회사 에프아이시스
Priority to KR1020170147261A priority Critical patent/KR20190051506A/ko
Publication of KR20190051506A publication Critical patent/KR20190051506A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/256—Arrangements using two alternating lights and one detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • G01N21/3151—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths using two sources of radiation of different wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/76—Chemiluminescence; Bioluminescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N2021/1765—Method using an image detector and processing of image signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • G01N2021/3155—Measuring in two spectral ranges, e.g. UV and visible

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

본 발명은 하나의 장치로 시료를 다양한 각도에서 촬영한 2D 이미지를 얻고 이로부터 3D 이미지를 생성할 수 있을 뿐 아니라, 가시광 이미지용과, UV와 연동된 형광 이미지용 등을 선택적으로 획득할 수 있는, 생물화학적 시료를 위한 다각도 시료촬영 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부광원을 차단하며, 하기 구성요소를 내장하는 케이스부; 관찰대상 시료 또는 시료가 든 용기가 안착되며, 수평면상에서 자전하는 시료 안착부; 상기 시료 안착부를 회전중심으로 하고 시료 안착부를 주시하면서 단일평면상에서 회전하며, 초점조절용 모터가 장착된 카메라를 가지는 카메라부;상기 카메라부와 소정의 거리 이격되어 있고, 상기 카메라 주시선과 시료의 접점과의 거리를 자동으로 측정(상기 카메라부에 의해 촬영되는 영상의 중앙부와의 거리를 자동으로 측정)하는 거리측정부; 상기 카메라 주시선상의 카메라와 안착부 사이에 위치하며, 복수개의 필터가 장착된 자동변환 필터부; 상기 안착부의 상부 또는 상부 측면에서 상기 시료 안착부로 소정의 광을 조사하는 반사조명부; 상기 시료 안착부의 하부에서 위쪽으로 소정의 광을 조사하는 투과조명부; 사용자로부터 상기 안착부, 투과조명부, 카메라부, 자동변환필터부 및 반사조명부의 작동명령을 입력받고, 측정된 정보를 출력하는 입출력부; 상기 입력부로 입력된 작동명령에 따라 상기 안착부, 투과조명부, 카메라부, 자동변환필터부 및 반사조명부의 작동을 제어하며, 사용자의 선택에 따라 상기 거리측정부에 의해 전송된 정보를 계산하여 상기 카메라의 초점이 자동으로 맞추어지도록 상기 초점조절용 모터를 제어하는 제어부;를 포함하는 생물화학적 시료를 위한 다각도 시료촬영 장치에 관한 것이다.

Description

다각도 시료촬영 장치{Multi-angle Image Acquisition System}
본 발명은 하나의 카메라가 적용되어 시료를 다양한 각도에서 촬영할 수 있을 뿐 아니라, 가시광 이미지용과, UV와 연동된 형광 이미지용 등을 선택적으로 획득할 수 있는 생물화학적 시료를 위한 시료촬영 장치에 관한 것이다.
형광 다각도 시료촬영 장치는 분자생물학 등의 분야에서 DNA, RNA, Protein의 패턴 분석에 가장 널리 사용되는 기초 장비로써 전기영동(electrophoresis) 젤 또는 Petridish, 특정 유전자의 발현이나 그 조절방식, 그 산물인 단백질의 기능 등을 알아보기 위해 널리 이용되고 있다. 또한 실험용 생쥐 등을 비롯한 생물체의 in vivo 실험 분석용으로도 이용되고 있다.
다양한 각도에서의 생체조직 이미지 정보는 분자생물학이나 생리학 등에서 각종 현상을 관찰하고 분석하는데 매우 유용한 위치를 차지하고 있다. 예를 들면 형광단백질이나 염색시약을 이용하면 매우 구체적으로 세포 구성성분을 보는 것이 가능할 뿐 아니라, 유전자 조작에 의해 특정 조직이나 암조직에서 발현되는 형광단백질을 이용하여 살아있는 생체에서(in vivo) 특정 조직이나 암조직의 구조나 형태를 관찰하는 것도 가능하다. 이에 따라 신약개발을 위한 임상실험 기초분야에서 분자수준의 크기인 세포 내에서 일어나는 형상들을 영상화하고 분석하는 기술인 바이오이미징(Bioimaging)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히 세포의 형광이미지 분석에 대한 요구가 증가하고 있는데, 이는 생체 세포 내에서 일어나는 현상들을 영상을 통해 직접 확인하고 분석할 수 있도록 해줌으로써 질병의 조기진단 및 치료에 필수적으로 사용될 수 있기 때문이다.
그러나 종래의 시료촬영 장치는 시료가 입체적인 특성이 있더라도 다양한 측면(각도)에서의 이차원(2D) 이미지를 얻기 위해서는 일일이 카메라의 위치를 변경시키거나 시료를 회전시켜 주어야 하는 불편함이 있었다. 나아가 통상의 가시광 이미지용, UV와 연동된 형광 이미지용 등이 별개의 장비로 존재하여, 실험자는 상황에 따라 서로 상이한 장비를 이용하여 생물학적 이미지를 얻어야 하는 불편함이 있었다. 예를 들면, 동일한 시료에 대하여 가시광과 형광 이미지 모두가 요청되는 경우, 가시광 이미지라도 시료의 특성이 잘 반영되는 조명색이 필요한 경우, 전기영동실험의 대상이 DNA인 경우와 단백질인 경우일 때 서로 다른 환경을 조성하여 시료를 관찰해야 했다.
공개특허 10-2009-0102481("ＤＮＡ와 단백질의 영상저장장치")은 암실내에 카메라와 렌즈를 조절하는 다이얼부, 필터와 필터체인저 및 자외선램프로 이루어진 트랜스일루미네이터를 장착하여 외부에서 다이얼부를 이용하여 카메라의 초점을 맞추고, 시료가 ＤＮＡ인지 단백질인지에 따라 필터체인저를 이용하여 필터를 교체하는 영상획득장치를 개시하고 있다.
공개특허 10-2013-0112343("ＬＥＤ를 이용한 트랜스 일루미네이터")에는 전기영동 젤의 관찰을 위해 상이한 종류의 LED 광원층과, 그 상면에 도광확산판을 두어 필요에 따라 다양한 종류의 광원이 고르게 전달되도록 한 트랜스 일루미네이터가 기재되어 있다.
공개특허 10-2014-0075450("형광신호강도 분석을 통한 3차원 영상 모델링 방법")은 형광체가 내재된 시료에 빛을 조사하여 형광체로부터 형광신호를 획득하는 단계, 획득한 형광신호를 형광신호강도 프로파일로 전환하는 단계, 형광신호강도 프로파일의 형태 변화를 분석하여 시료에 내재된 형광체의 깊이정보, 위치정보 및 크기정보를 산출하는 단계 및 산출한 형광체의 깊이정보, 위치정보 및 크기정보를 이용하여 3차원 영상으로 구현하는 단계를 포함하는 3차원 영상 모델링 방법에 관한 것이다.
그러나 이상과 같은 종래기술들은 생체관련 다각도 시료촬영 장치의 일부 영역만에 관한 것이거나 시스템의 부품에 관한 것이거나, 이미지의 해석에 관한 것이다.
또한 이러한 종래기술에 의하면, 외부의 다이얼이나 노브를 이용하여 직접 카메라의 초점을 맞추고, 조명이나 필터의 종류와, 조명의 강도를 조절해야 하기 때문에 사용자(분석자)가 매우 예민한 상태를 유지해야 하며, 최적의 촬영조건을 조성하기 위해서는 상당한 경험이 필요할 뿐 아니라, 사용자의 주관이 개입될 여지가 많은 단점이 있다.
한편, 디스플레이 패널 제조공정에서 대형(8세대 2200×2500mm, 11세대 3000×3320mm) 패널의 표면을 신속하게 검사하기 위한 검사장치가 알려져 있다. 예를 들면, 공개특허 10-2013-0014191(패널 검사 장치 및 그 방법)은 패널의 표면에 대해 서로 다른 시야각을 가지며, 상기 패널의 표면을 촬영하는 다수의 카메라를 적용하여 동시에 촬영된 영상들을 합성하여 3차원 영상을 생성하는 장치에 관한 것이다. 그러나 이는 '대형 패널'의 표면을 '고속으로 검사'한다는 목표 때문에 다수의 카메라가 적용되기 때문에 당연히 "대형 장치"이므로, 이러한 장치를 상대적으로 협소한 공간인 바이오관련 실험실 내에 설치하는 것이 비용적으로나 공간활용 측면에서 실질적으로 불가능하다.
공개특허 10-2009-0102481 공개특허 10-2013-0112343 공개특허 10-2014-0075450 공개특허 10-2013-0014191
본 발명은 하나의 카메라만으로도 시료를 다양한 측면과 각도에서의 이미지를 얻을 수 있는 시료촬영 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 하나의 장치로 가시광 이미지용과, UV와 연동된 형광 이미지용 등을 선택적으로 획득할 수 있는 생물화학적 시료촬영 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 다양한 측면에서 촬영된 시료의 이차원 이미지로부터 3차원 입체 이미지를 획득할 수 있도록 하는 생물화학적 시료촬영 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 선택에 따라, 사용자의 주관적 특성에 영향받지 않고 객관적이고 최적화된 조건에서 이미지를 획득할 수 있도록 하는 생물화학적 시료촬영 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부광원을 차단하며, 하기 구성요소를 내장하는 케이스부; 관찰대상 시료 또는 시료가 든 용기가 안착되며, 수평면상에서 자전하는 시료 안착부; 상기 시료 안착부를 회전중심으로 하고 시료 안착부를 주시하면서 단일평면상에서 회전하는 카메라를 가지는 카메라부; 상기 카메라부와 소정 거리 이격되어 있고, 상기 카메라 주시선과 시료의 접점과의 거리를 자동으로 측정(상기 카메라부에 의해 촬영되는 영상의 중앙부와의 거리를 자동으로 측정)하는 거리측정부; 상기 카메라 주시선상의 카메라와 안착부 사이에 위치하며, 복수개의 필터가 장착된 자동변환 필터부; 상기 안착부의 상부 또는 상부 측면에서 상기 시료 안착부로 소정의 광을 조사하는 반사조명부; 상기 시료 안착부의 하부에서 위쪽으로 소정의 광을 조사하는 투과조명부; 사용자로부터 상기 안착부, 투과조명부, 카메라부, 자동변환필터부 및 반사조명부의 작동명령을 입력받고, 측정된 정보를 출력하는 입출력부; 상기 입출력부로 입력된 작동명령에 따라 상기 안착부, 투과조명부, 카메라부, 자동변환필터부 및 반사조명부의 작동을 제어하며, 사용자의 선택에 따라 상기 거리측정부에 의해 전송된 정보를 계산하여 상기 카메라의 초점이 자동으로 맞추어지도록 상기 초점조절용 모터를 제어하는 제어부;를 포함하는 생물화학적 시료를 위한 다각도 시료촬영 장치인 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 의한 생물화학적 시료의 다각도 시료촬영 장치에 의하면, 시료의 종류나 촬영을 위한 환경에 범용적으로 시스템을 이용할 수 있게 됨으로써 실험자의 시간을 절약할 뿐 아니라, 다양한 장비를 준비할 필요가 없기 때문에 실험비용의 절감에 기여할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면, DNA, RNA, Protein의 전기영동 젤 또는 in vivo 영상을 포함한 형광{Fluorescence), 생물발광(bioluminescence), 화학발광(chemiluminescence), 페트리디시 실험 대상의 영상을 2D 혹은 3D 형태로 촬영 보존하고 영상 분석 프로그램을 이용하여 분석할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면, 소규모 실험실, 학교 실험실 등 소규모 실험실에서 비용과 공간 절약을 위한 소형의 통합된 실험 장비를 이용할 수 있다.
또한 본 발명은 시료의 종류와 실험방법에 따라 객관적이고 최적화된 생물화학적 시료의 이미지를 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 의한 다각도 시료촬영 장치의 개념적 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 다각도 시료촬영 장치 일부 구성의 예시적 공간 배치도.
도 3a는 케이스부의 일예와 본 발명에 의한 다각도 시료촬영 장치에 의해 얻을 수 있는 영상의 예.
도 3b는 본 발명의 다각도 시료촬영 장치에서 카메라부가 회전하는 궤적을 보여주는 예.
도 3c는 본 발명에 적용될 수 있는 회전형 필터부의 예시적 사진.
도 3d는 가시광원과 UV광원이 결합되어 있는 반사조명부 또는 투과조명부의 예시적 평면도.
도 4는 본 발명에 의한 다각도 시료촬영 장치에서 3차원 입체 시료 이미지를 획득 가능하도록 하는 개념적 구성도.
도 5는 본 발명의 다각도 시료촬영 장치에서 복수개의 2D 이미지로부터 3D 이미지를 합성하고 이를 분석할 수 있도록 표현하는 과정의 예 사진.
도 6은 원격에서 제어하고 관찰할 수 있는 네트워크의 예.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
전술하였듯이 본 발명은, 케이스부, 안착부, 카메라부, 거리측정부, 필터부, 반사조명부, 투과조명부, 입출력부 및 제어부를 포함하는 다각도 시료촬영 장치에 관한 것이다. 도 1에 본 발명에 의한 다각도 시료촬영 장치의 개념적 구성도를, 도 2에 일부 구성의 예시적 공간 배치도를 도시하였다. 이하 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
상기 케이스부는, 외부광원을 차단하며, 하기 구성요소를 내장하는 요소인데, 예컨대 암실일 수 있다. 케이스부 일측에는 시료(용기)의 출입을 위한 개폐문이 있으며, 육안으로 내부를 관찰할 수 있도록 일방향 투광유리로 이루어진 관찰창이 설치될 수 있다. 도 3a에 케이스부의 일예(다각도 시료촬영 장치의 외형 예)와 본 발명에 의한 다각도 시료촬영 장치에 의해 얻을 수 있는 영상의 예를 도시하였다.
상기 케이스부 내부에는 시료 안착부가 설치되는데, 안착부에는 관찰대상 시료 또는 시료가 든 용기가 놓여지게 된다. 안착부 하부의 투과조명부가 기능할 수 있도록 상기 안착부는 가시광선 및 UV가 통과하는 투명 또는 반투명 재질인 것이 바람직하다.
상기 카메라부는 상기 시료 안착부를 회전중심으로 하고 시료 안착부를 주시하면서 회전한다. 도 3b에 본 발명에서 카메라부가 회전하는 궤적을 보여주는 예를 도시하였다. 카메라부는 선택적으로 자동 포커싱, 자동 노출 기능을 가지는 것이 좋으며, 당연히 줌 기능도 있는 것이 바람직하다. 이에 따라 실험자는 시료의 이미지를 다양한 각도와 측면에서 보다 정밀하게 촬영할 수 있게 된다. 자동 포커싱 등을 위해 상기 카메라부는 초점조절용 모터가 장착될 수 있다.
상기 거리측정부는 상기 카메라부와 소정 거리 이격되어 있고, 상기 카메라 주시선과 시료의 접점과의 거리를 자동으로 측정(상기 카메라부에 의해 촬영되는 영상의 중앙부와의 거리를 자동으로 측정)하는 기능을 한다. 거리측정부는 예를 들면 통상의 레이저 거리센서일 수 있다. 거리측정부는 종래 알려진 다양한 방식과 장치를 적용할 수 있을 것이므로 상세한 설명을 생략한다.
상기 필터부는, 복수개의 필터가 장착되어 제어부의 지시에 따라 필터가 자동변환되도록 하는 구성요소이다. 필터부는 카메라 주시선상의 카메라와 안착부 사이에 위치하게 되는데, 렌즈경통 말단에 결합되는 것이 바람직하다. 필터부에는 실험 시에 필요한 각각의 필터가 구비되어 있어 소정의 작동장치에 의해 필터가 교체된다. 예를 들면 DNA의 전기영동실험에 있어서는 UV-IR필터로, 단백질의 전기영동실험에 있어서는 보안필터로 교체하는 것이다. 도 3c에 본 발명에 적용될 수 있는 회전형 필터부의 예시적 사진을 첨부하였다.
상기 반사조명부(Epi-illuminitor)는, 도 2에 예시되어 있듯이, 안착부의 상부 또는 상부 측면에서 시료 안착부로 소정의 광을 조사하여 시료의 표면이미지(반사조명부에 의한 빛이 시료의 표면에서 반사된 이미지)가 카메라에 포착되도록 하는데, 카메라에 대한 균일한 조명을 위해 카메라와 연동하여 함께 회전되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 투과조명부(Transilluminitor)는, 시료 안착부의 하부에서 위쪽으로 소정의 광을 조사하여 시료를 통과한 투과이미지가 카메라에 포착되도록 한다. 필요한 경우 투과조명부는 카메라의 주시선과 수직을 이루도록 카메라의 회전과 대응하여 각도조절 되는 것이 좋다. 예를 들면 투과조명부는 핵산 전기영동 결과 얻어진 겔을 관찰하는 경우 안착부에 얹혀진 겔의 하부에서 UV광을 조사하여 밴드가 명확히 보여지도록 하는 용도로 사용된다.
상기 입출력부는 사용자로부터 상기 안착부, 투과조명부, 카메라부, 자동변환필터부 및 반사조명부의 작동명령을 입력받고, 측정된 정보(촬영중인 이미지 등 각종 정보)를 출력하는 장치이다. 입력을 위해서는 통상의 키보드, 마우스, 노브, 다이얼 등이 적용될 수 있고, 출력을 위해서는 통상의 PC 화면이나 프린터 등이 적용될 수 있을 것이다.
상기 제어부는, 내장된 프로그램 및/또는 상기 입출력부를 통한 실험자의 명령입력에 따라 상기 안착부, 투과조명부, 카메라부, 자동변환필터부 및 반사조명부를 조작하고 제어하는 기능을 한다. 또한 사용자의 선택에 따라 상기 거리측정부에 의해 전송된 정보를 계산하여 상기 카메라의 초점이나 줌이 자동으로 맞추어지도록 상기 초점조절용 모터를 제어하는 역할도 하게 된다. 예를 들면, 초점/줌 기능과 관련하여, 시료와 카메라부 사이의 거리를 소정의 단계로 정해 놓고 입출력부를 통해 특정 단계의 거리와 각도를 입력해 두면 상기 모터의 작동을 제어하여 초점/줌을 맞추는 것이다.
이상 언급된 구성 외에도, 촬영된 이미지 및 연관된 정보를 저장하는 저장부 등을 추가로 가질 수 있다.
이러한 본 발명에 의한 시료의 다각도 시료촬영 장치를 사용하여 시료의 전체 면을 다양한 각도에서 관찰(촬영)하게 된다. 이때 상기 카메라부를 시료 안착부를 중심으로 하는 반구형태의 가상적 면을 따라 이동하면서 시료 안착부를 주시하도록 하는 장치는 매우 복잡할 수 있다. 장치의 단순화를 위해 본 발명에서는, 시료 안착부는 수평에서 자전하도록 하고 카메라부는 단일평면상의 원호 회전하도록 함으로써 시료의 전체 면을 관찰할 수 있도록 하는 것이다.
한편, 본 발명에 의한 시료의 다각도 시료촬영 장치 사용시에 시료의 표면이미지 또는 투과이미지를 가시광으로 관찰할 때도 있고 형광으로 관찰할 때도 있다. 이를 위해 상기 반사조명부 또는 투과조명부는 UV광원과 가시광을 방출하는 LED광원을 함께 가지고 있어 제어부의 지시에 따라 UV광만을 또는 LED광만을 조사하도록 할 수도 있다. 도 3d에 가시광원과 UV광원이 결합되어 있는 반사조명부 또는 투과조명부의 예시적 평면도를 도시하였다. 가시광원과 UV광원의 비율, 배치방법 등은 다양하게 선택할 수 있을 것이다.
또한 본 발명에 의한 시료의 다각도 시료촬영 장치를 이용하여 시료의 표면 이미지를 다양한 색상의 광선으로 관찰할 필요도 있다. 이를 위해 상기 반사조명부는 Red, Green, Blue, NIR, White 등의 LED 광원을 함께 가지고 있어 제어부의 지시에 따라 한 종류 또는 복수개 종류가 조합된 광원을 시료에 조사하도록 할 수도 있다.
시료의 종류와 실험조건에 따라서 상기 반사조명부 또는 투과조명부의 조명의 강도를 제어할 필요가 있다. 즉, 겔 영상이나 페트리디시 영상 등을 촬영할 때 그 조명의 밝기를 조절할 필요가 있다. 그런데 PWM 방식으로 조절할 경우 PWM 주파수와 카메라 주사율 차이로 인한 노이즈가 발생할 가능성이 있다. 따라서 본 발명에서는 전류제어 방식으로 반사조명부 또는 투과조명부의 조명을 제어하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 생화학적 실험에서는 관찰대상 시료의 종류와 분석시약의 종류 및 실험방법에 따라 최적의 조명, 최적의 필터 등이 제시될 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 다각도 시료촬영 장치는, 관찰대상 시료의 종류와 분석시약에 따른 상기 투과조명부, 자동변환필터부 및 반사조명부의 최적 작동조건에 대한 DB를 저장하고 있는 저장부;를 추가로 가지며, 상기 제어부는 상기 입력부로 입력된 관찰대상 시료와 분석시약 정보와 상기 저장부의 DB를 매칭하여 상기 투과조명부, 자동변환필터부 및 반사조명부를 최적 작동조건이 되도록 제어하는 것이 바람직하다.
이에 의해 실험에 대해 숙지하고 있지 못한 오퍼레이터라도 객관적으로 정해진 최적의 조건하에서 생물화학적 시료의 이미지 획득이 가능하게 되는 것이다.
이상과 같은 본 발명에 의한 생물화학적 시료의 다각도 시료촬영 장치를 활용함으로써 실험자는 시료에 대해 다양한 방식과 각도에서 촬영된 복수개의 2D 이미지를 얻을 수 있게 된다. 본 발명에 의하면 UV와 LED가 혼합된 투과조명부와, Red, Green, Blue, NIR, White LED가 내장된 반사조명부를 이용하여 다양한 실험 대상을 촬영할 수 있다. 또한 시료에 사용되는 형광 시약에 따라서, 또는 형광비색분석이냐 화학발광분석이냐 등에 따라 자동 회전형 칼라필터와 다양한 조명을 매치시켜 분석 시료의 범위를 확장하고 자동화하여 고품질의 시료 2D 이미지를 경제적으로 획득할 수 있게 된다. 본 발명에 의한 다각도 시료촬영 장치를 활용하여 얻어진 각종 시료 2D 이미지의 예를 도 3a에 첨부하였다.
한편, 입체적인 특성이 있는 시료, 예를 들면 특정 조직이 UV광에 반응하여 형광을 발하도록 조작된 실험용 마우스 등과 같은 시료의 경우 단순히 복수개의 2D 이미지 이외에도 이를 3D 형태의 이미지로 관찰하고 분석할 필요성이 있다.
이를 위해 본 발명에 의한 생물화학적 시료의 다각도 시료촬영 장치은, 전술한 구성요소 이외에, 상기 카메라부에 의해, 각각의 관찰대상 시료에 대하여 다양한 각도에서 획득한 복수개의 2D 이미지를 저장하는 저장부; 및 상기 저장부에 저장된 특정 관찰대상 시료에 대한 복수개의 2D 이미지로부터 3D 이미지를 합성하는 3D합성부;를 추가함으로써 3차원 입체 시료 이미지를 획득할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들면 도 3b에 도시된 예에서처럼, 카메라부와 조명부가 회전하면서 하나의 시료를 다양한 각도에서 복수개 촬영하고, 얻어진 복수개의 2D 이미지를 가공하여 3차원 영상을 구현하는 것이다.
나아가 본 발명에서는, 획득된 3D 이미지를 정교하고 다양하게 분석하고 활용할 수 있도록, 이미지를 편집하고 가상색상을 변환하고, 영상을 향상시키기 위한 콘트라스트 및 휘도를 변환하는 등의 편의성을 부여할 수도 있을 것이다.
도 4에 본 발명에 의한 다각도 시료촬영 장치에서 3차원 입체 시료 이미지를 획득 가능하도록 하는 개념적인 구성도를, 도 5에 이를 활용하여 복수개의 2D 이미지로부터 3D 이미지를 합성하고 이를 분석할 수 있도록 표현하는 과정의 예 사진을 도시하였다.
본 발명에 의한 생물화학적 시료의 다각도 시료촬영 장치 이용시에 오퍼레이터가 시료를 장착한 후 실험자가 원격지에서 시스템을 제어하고 결과를 확인할 수 있도록 할 수도 있다. 예를 들면, 본 발명에 의한 다각도 시료촬영 장치는 외부의 소정의 단말기와 유무선 통신하는 통신부;를 추가로 포함하며, 원격의 사용자가 상기 단말기를 통해서도 상기 안착부, 투과조명부, 카메라부, 자동변환필터부 및 반사조명부의 작동명령의 입력과, 측정된 정보의 출력이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
도 6에 원격에서 제어하고 관찰할 수 있는 네트워크의 예를 도시하였다. 원격통신을 위해 본 발명에 의한 시스템은 통신 인터페이스(USB, LAN, Wifi 등)가 설치되며, 태블릿, 스마트폰, 무선 인화프린터의 등의 다양한 기기로 확장하여 활용할 수 있게 된다.
본 발명에 의한 생물화학적 시료의 다각도 시료촬영 장치를 활용함으로써 실험자는 하나의 장비로, 전기영동에 의한 겔의 이미지나 마이크로플레이트의 결과 이미지의 획득과 분석, 페트리디시 이미지로부터 콜로니의 카운팅, 3차원 이미지로 시각화된 시료영상의 획득과 분석 등을 빠르고 경제적으로 수행할 수 있게 된다.
본 발명은, 소형화와 심플화에 적합하도록 하나의 카메라를 이용하여 시료(대상체)의 다양한 이미지를 용이하게 얻을 수 있도록 구성한 것이다. 즉, 시료가 안착된 안착부가 자전하고, 카메라부가 안착부를 주시하면서 마치 시료를 중심으로 공전하는 것처럼 단일평면상에서 회전하도록 함으로써 원하는 어떤 각도와 방향에서도 시료 이미지를 얻을 수 있게 되는 것이다.

Claims (5)

  1. 외부광원을 차단하며, 하기 구성요소를 내장하는 케이스부;
    관찰대상 시료 또는 시료가 든 용기가 안착되며, 수평면상에서 자전하는 시료 안착부;
    상기 시료 안착부를 회전중심으로 하고 시료 안착부를 주시하면서 단일평면상에서 회전하는 카메라를 가지는 카메라부;
    상기 카메라부와 소정 거리 이격되어 있고, 상기 카메라 주시선과 시료의 접점과의 거리를 자동으로 측정(상기 카메라부에 의해 촬영되는 영상의 중앙부와의 거리를 자동으로 측정)하는 거리측정부;
    상기 카메라 주시선상의 카메라와 안착부 사이에 위치하며, 복수개의 필터가 장착된 자동변환 필터부;
    상기 안착부의 상부 또는 상부 측면에서 상기 시료 안착부로 소정의 광을 조사하는 반사조명부;
    상기 시료 안착부의 하부에서 위쪽으로 소정의 광을 조사하는 투과조명부;
    사용자로부터 상기 안착부, 투과조명부, 카메라부, 자동변환필터부 및 반사조명부의 작동명령을 입력받고, 측정된 정보를 출력하는 입출력부;
    상기 입출력부로 입력된 작동명령에 따라 상기 안착부, 투과조명부, 카메라부, 자동변환필터부 및 반사조명부의 작동을 제어하며, 사용자의 선택에 따라 상기 거리측정부에 의해 전송된 정보를 계산하여 상기 카메라의 초점이 자동으로 맞추어지도록 상기 초점조절용 모터를 제어하는 제어부;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 생물화학적 시료를 위한 다각도 시료촬영 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라부에 의해, 각각의 관찰대상 시료에 대하여 다양한 각도에서 획득한 복수개의 2D 이미지를 저장하는 저장부; 및
    상기 저장부에 저장된 특정 관찰대상 시료에 대한 복수개의 2D 이미지로부터 3D 이미지를 합성하는 3D합성부;를
    추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 생물화학적 시료를 위한 다각도 시료촬영 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반사조명부 또는 투과조명부는,
    UV광원과 LED광원을 함께 가지고 있어 상기 입출력부의 지시에 따라 UV광만을 또는 LED광만을 조사하는 것을 특징으로 하는 생물화학적 시료를 위한 다각도 시료촬영 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반사조명부는,
    다양한 색상의 LED 광원을 함께 가지고 있어 상기 제어부의 지시에 따라 한 종류 또는 복수개 종류가 조합된 광원을 조사하는 것을 특징으로 하는 생물화학적 시료를 위한 다각도 시료촬영 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    관찰대상 시료의 종류와 분석시약에 따른 상기 투과조명부, 자동변환필터부 및 반사조명부의 최적 작동조건에 대한 DB를 저장하고 있는 저장부;를 추가로 가지며,
    상기 제어부는 상기 입력부로 입력된 관찰대상 시료와 분석시약 정보와 상기 저장부의 DB를 매칭하여 상기 투과조명부, 자동변환필터부 및 반사조명부를 최적 작동조건이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 생물화학적 시료를 위한 다각도 시료촬영 장치.
KR1020170147261A 2017-11-07 2017-11-07 다각도 시료촬영 장치 KR20190051506A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170147261A KR20190051506A (ko) 2017-11-07 2017-11-07 다각도 시료촬영 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170147261A KR20190051506A (ko) 2017-11-07 2017-11-07 다각도 시료촬영 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190051506A true KR20190051506A (ko) 2019-05-15

Family

ID=66579745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170147261A KR20190051506A (ko) 2017-11-07 2017-11-07 다각도 시료촬영 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190051506A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111693443A (zh) * 2020-06-11 2020-09-22 浙江泰林生命科学有限公司 一种大肠菌群自动计数和追溯系统
KR20240018970A (ko) * 2022-08-03 2024-02-14 유한회사 바슬러코리아 비파괴형 투명체 가공 깊이 측정장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090102481A (ko) 2008-03-26 2009-09-30 김성태 Ｄｎａ와 단백질의 영상저장장치
KR20130014191A (ko) 2011-07-29 2013-02-07 엘지전자 주식회사 패널 검사 장치 및 그 방법
KR20130112343A (ko) 2012-04-03 2013-10-14 주식회사 노블바이오 Ｌｅｄ를 이용한 트랜스 일루미네이터
KR20140075450A (ko) 2012-12-11 2014-06-19 한국전자통신연구원 형광신호강도 분석을 통한 3차원 영상 모델링 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090102481A (ko) 2008-03-26 2009-09-30 김성태 Ｄｎａ와 단백질의 영상저장장치
KR20130014191A (ko) 2011-07-29 2013-02-07 엘지전자 주식회사 패널 검사 장치 및 그 방법
KR20130112343A (ko) 2012-04-03 2013-10-14 주식회사 노블바이오 Ｌｅｄ를 이용한 트랜스 일루미네이터
KR20140075450A (ko) 2012-12-11 2014-06-19 한국전자통신연구원 형광신호강도 분석을 통한 3차원 영상 모델링 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111693443A (zh) * 2020-06-11 2020-09-22 浙江泰林生命科学有限公司 一种大肠菌群自动计数和追溯系统
KR20240018970A (ko) * 2022-08-03 2024-02-14 유한회사 바슬러코리아 비파괴형 투명체 가공 깊이 측정장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5307539B2 (ja) 生体試料撮像方法および生体試料撮像装置
EP1731941B1 (en) Observing device and fluorescent light observing device
EP2639292B2 (de) Verfahren und Mikroplatten-Reader zum Untersuchen von biologischen Zellen oder Zellkulturen
US20120229663A1 (en) Imaging system having primary and auxiliary camera systems
US20160152941A1 (en) Device for analyzing cells and monitoring cell culturing and method for analyzing cells and monitoring cell culturing using same
JP3585753B2 (ja) 撮影システム
WO2007074923A1 (ja) 発光測定装置並びに発光測定方法
CN106461540A (zh) 发色团标记样本的自动成像
US10551315B2 (en) Fluorescence spectrophotometer and fluorescence spectrometry and imaging method
EP3551054B1 (en) Trans-illumination imaging with an array of light sources
US11385452B2 (en) Method and apparatus for microscopy
EP3431966B1 (en) Display device for photometric analyzer
CN101351736A (zh) 发光测量装置及发光测量方法
TW202141007A (zh) 用於寶石鑑定之成像輔助掃描光譜學
KR20190051506A (ko) 다각도 시료촬영 장치
CN105093510B (zh) 荧光生物样品操作监控系统
CN204556502U (zh) 一种荧光成像分析系统
US11573171B2 (en) Observation system for acquiring images of culture medium in at least three colors
JP7197134B2 (ja) 蛍光光度計および観測方法
CN110967821A (zh) 显微镜装置
CN214894888U (zh) 基于移动设备内微型显微模块与微流控芯片的生物检测器
ES2973455T3 (es) Sistemas y métodos de microscopia para el microanálisis de vestigios
KR101798215B1 (ko) 3d 형광 이미지 분석 시스템 및 방법
RU206470U1 (ru) Устройство с возможностью видеофлуоресцентного и спектроскопического анализа для контроля и оценки распределения фотосенсибилизаторов в биотканях
RU2752806C1 (ru) Спектральный многофункциональный исследовательский комплекс аллаберганова

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20171107

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20190307

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20190521

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20190307

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I