KR20190117519A

KR20190117519A - 유체-충진된 용기 내 입자를 계수 및 사이징하기 위한 화상화 시스템

Info

Publication number: KR20190117519A
Application number: KR1020197023292A
Authority: KR
Inventors: 드미트리 프래드킨; 그레이엄 에프. 밀른; 토마스 클라크 피어슨
Original assignee: 암겐 인코포레이티드
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2019-10-16
Also published as: CA3049524A1; CN110268249A; AU2017398403A1; EA037486B1; BR112019016410B1; JP7343560B2; BR112019016410A2; JP2020509357A; IL291311A; ZA201904274B; MX2019009440A; EP3580550B1; WO2018147858A1; AU2017398403B2; EA201991796A1; JP2022023979A; IL267494B; IL291311B2; EP3580550A1; IL267494A

Abstract

공급원 광을 각각의 용기를 통해서 지향시키는 조사 시스템을 이용하여, 용기에 담긴 유체 내의 입자를 용이하게 특성화하기 위한 시스템이 설명된다. 공급원 광을 굴절시키고 용기의 부피 전체를 조사하기 위해, 하나 이상의 광학 요소가 활용될 수 있다. 굴절된 공급원 광이 용기를 통과하고 유체 내 부유 입자와 상호작용함에 따라, 산란 광이 생성되고 화상화 장치로 지향되는 동시에, 공급원 광이 산란 광을 감쇄시키는 것을 방지하기 위해서 굴절된 공급원 광은 화상화 장치로부터 멀리 전향된다. 그에 따라, 시스템은 큰 피사계 심도를 바탕으로 화상화 장치를 유리하게 이용할 수 있고, 그에 따라 유체의 부피 전체를 정확하게 화상화하는 동시에 유체 내 부유 입자의 수 및 크기의 결정이 용이해진다.

Description

유체-충진된 용기 내 입자를 계수 및 사이징하기 위한 화상화 시스템

본원은 일반적으로 유체-충진된 용기 내의 입자 검출에 관한 것이다.

분석에 관한 연구 및 임상 진단 테스팅에서, 플레이트 내의 용기 또는 웰(well)이 테스트 튜브로서 이용된다. 이러한 웰에 담긴 유체는 의도적으로 또는 의도하지 않게 다양한 상이한 형상 및 크기의 입자를 포함할 수 있다. 의도하지 않은 입자는 많은 수의 상이한 공급원들로부터, 예를 들어 환경으로부터, 부적절한 유체의 취급 또는 저장으로부터, 또는 형성, 포장, 또는 충진에 의한 잔류물로부터 기원할 수 있다. 유체는 또한 기포를 포함할 수 있다. 결과적으로, 용기에 담긴 유체는, 유체 내에 포함된 입자의 특성화(characterized)가 필요시 되는 품질 제어 절차를 거친다.

전형적인 플레이트-판독 시스템(plate-reading system)은 한번에 큰 부피의 유체를 화상화할 수 없다. 예를 들어, 통상적인 플레이트-판독 시스템은, 형광 기술 또는 현미경 대물렌즈를 이용하는 광학 구성요소를 필요로 한다. 현미경 대물렌즈가 이용되는 경우, 이 같은 시스템 특유의 짧은 시계를 고려할 때, 임의의 주어진 시간 내에 화상화가 가능한 것은 샘플 유체의 얇은 부피 또는 "슬라이스" 정도다. 따라서, 유체의 부피 전체를 분석하기 위해서, 그러한 시스템은 각 용기별로 여러 개의 획득된 화상 슬라이스를 분석할 필요가 있고, 이는 화상 분석 실시에 필요한 시간을 증가시킨다.

본원에서 설명된 실시예는, 전술한 통상적인 간접 측정 기술을 개선하는 플레이트-판독 시스템에 관한 것이다. 특히, 본원에서 설명된 시스템은, 공급원 광을 굴절시키도록 그리고 굴절된 공급원 광을 유체가 담긴 웰을 통해서 지향시키도록 구성된 광학기기를 포함하는 조사 시스템(illumination system)을 이용한다. 이러한 굴절된 공급원 광은 유체 내의 부유 입자와 상호작용하여 산란 광을 생성하고, 이는 이어서 화상화 장치로 지향된다. 조사 시스템은, 굴절된 공급원 광을 또한 화상화 장치로부터 멀리 전향시키는 방식으로 구성된다. 다시 말해서, 입자 화상 분석을 위해서 이용되는, 화상화 장치에 의해서 수신되는 광의 상당한 양은 산란 광이다. 이러한 조사 시스템은 공급원 광이 산란 광을 감쇄시키는 것(washing out)을 방지하며, 그에 따라 큰 피사계 심도(depth of field)를 제공하고 동시에 유체의 부피 전체의 정확한 화상화를 가능하게 한다.

전술한 플레이트-판독 시스템이 또한 일시적으로 교반되어, 화상 분석을 용이하게 한다. 특히, 화상화 장치는 플레이트가 교반되기 이전 및 이후의 화상을 캡쳐할 수 있다. 그렇게 함으로써, 화상 분석은 (플레이트가 교반될 때 이동하는) 유체 내의 부유 입자와 (플레이트 교반 후에 이동되지 않는) 다른 정적인 인공물(artifact)을 구별한다. 이러한 화상 분석의 결과로서, 유체 내의 부유 입자의 크기 및 수가 직접적으로 측정될 수 있다.

당업자는, 본원에서 설명된 도면이 예시를 위해서 포함된 것이고 본 개시 내용을 제한하지 않는다는 것을 이해할 것이다. 도면이 반드시 실제 축척(scale)인 것은 아니지만, 그 대신 본 개시 내용의 원리를 설명하는 데 주안점을 두고 있다. 일부 경우에, 설명된 구현예의 이해를 용이하게 하기 위해서, 설명된 구현예의 다양한 양태가 과장되거나 확대되어 도시될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 도면에서, 여러 도면 전체에 걸쳐 유사한 참조 문자는 일반적으로, 기능적으로 유사한 및/또는 구조적으로 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 개시 내용의 실시예에 따른 시각적 검사 시스템(100)을 도시한다.
도 2는 본 개시 내용의 실시예에 따른, 시각적 검사 시스템(100)과 연관된, 광원과 화상화 장치 사이의 광 경로를 도시한 블록도(200)이다.
도 3은 본 개시 내용의 실시예에 따른, 시각적 검사 시스템(100)과 연관된 제어 시스템(300)을 도시한 블록도의 예이다.
도 4는 본 개시 내용의 실시예에 따른, 유체 내의 입자를 특성화하기 위한 방법 흐름(400)의 예를 도시한다.
도 5는 본 개시 내용의 실시예에 따른, 유체 내의 입자를 특성화하기 위한 방법 흐름(500)의 예를 도시한다.
도 6은 화상화하고자 하는 유체가 담긴 용기를 포함하는 플레이트를 수용하기 위한 예시적인 플레이트 홀더(600)를 도시한다.

앞서서 소개한 그리고 이하에서 더 구체적으로 설명되는 여러 개념이 많은 방식 중 임의의 방식으로 실시될 수 있고, 설명된 개념은 임의의 특별한 실시 방식으로 제한되지 않는다. 구현예의 예가 예시를 위해서 제공된다.

도 1은 본 개시 내용의 실시예에 따른 시각적 검사 시스템(100)을 도시한다. 시각적 검사 시스템(100)은, 하나 이상의 용기(106)를 포함할 수 있는 플레이트(104)를 선택적으로 교반하도록 그리고 수용하도록 구성된 스테이지(102)를 포함한다. 실시예에서, 스테이지(102)는, 용기 유체 화상화를 위해서 플레이트(104)를 수용하는 것을 용이하게 하기 위한, 스테이지(102)와 플레이트(104) 사이의 어댑터(adaptor)로서 기능하는 플레이트 홀더(105)를 포함한다. 비록 스테이지(102)가 도 1에서 단일 유형의 플레이트 홀더(105)를 수용하는 것으로 도시되어 있지만, 실시예는, 다양한 크기 및/또는 형상을 갖는 임의의 적합한 수의 플레이트 홀더를 수용하도록 구성된 스테이지(102)를 포함한다. 예를 들어, 상이한 유형의 플레이트 홀더를 수용하는, 몇 개의 포개진(nested), 조정 가능한, 및/또는 상호 교환 가능한 공동 또는 다른 적합하게 형성된 부분을 갖는 스테이지(102)가 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 시각적 검사 시스템(100)은 상이한 유형들, 크기들, 및/또는 형상들의 플레이트들에 포함된 용기의 테스팅을 촉진할 수 있다. 플레이트 홀더(105)의 설계가 도 6을 참조하여 이하에서 더 설명된다.

여러 실시예에서, 용기(106)가 하나 이상의 투명 및/또는 불투명 부분을 가질 수 있다. 예를 들어, 용기(106)가 전체적으로 투명할 수 있거나 불투명한 측벽과 함께 투명한 하단부를 가질 수 있다. 어떠한 경우이든 간에, 시각적 검사 시스템(100)은, 스테이지(102)에 의해서 유지되는 하나 이상의 용기(106)에 담긴 유체를 조사하도록 구성된 조사 시스템(108), 용기(106)가 교반되기 이전 및 이후에 하나 이상의 용기(106)에 담긴 유체의 화상을 획득하는 하나 이상의 화상화 장치(112)를 더 포함하고, 선택적으로 광학 시스템(110)을 포함할 수 있다. 스테이지(102) 및/또는 조사 시스템(108)은 또한, 플레이트(104) 내에 포함된 각각의 용기(106)의 검사를 수용하기 위해서 그리고 상이한 크기의 플레이트들 및 용기들의 테스팅을 수용하기 위해서 하나 이상의 축을 따라 이동되도록 구성될 수 있다.

시각적 검사 시스템(100)의 구성요소에 관한 부가적인 상세 내용이 이하에서 제공된다. 개관적으로 보면, 시각적 검사 시스템(100)은 하나 이상의 용기(106)에 담긴 유체를 반복적인 방식으로 화상화하도록 구성된다. 예를 들어, 시각적 검사 시스템(100)은, 각각의 개별적인 용기에 대해서, 해당되는 특정 용기에 대한 유체 내의 부유 입자를 식별하기 위해서, 플레이트(104) 내에 포함된 각각의 용기(106)를 반복적으로 화상화하도록 구성될 수 있다. 그렇게 하기 위해서, 시각적 검사 시스템(100)은, 개별적인 용기 분석을 위해서 각각의 용기(106)와 조사 시스템(108)을 정렬시키기 위해, 스테이지(102) 및/또는 조사 시스템(110)을 이동시키도록 구성된다. 각각의 용기가 테스트됨에 따라, 이하에서 더 설명되는 바와 같은 교반 프로파일에 따라 스테이지(102)가 교반되기 이전 및 이후에, 용기의 하나 이상의 화상이 획득된다. 따라서, 일부 실시예에서, 하나 이상의 교반기(미도시)가 스테이지(102)에 직접적 또는 간접적으로 커플링된다.

조사 시스템(108)은 또한 하나 이상의 광학 요소를 포함한다. 본원에서 사용된 바와 같이, "광학 요소"라는 용어는 단일 광학 구성요소에 개별적으로 또는 몇 개의 광학 구성요소의 조합에 적용될 수 있다. 예를 들어, 광학 요소는 하나 이상의 단일 액시콘(axicon), 렌즈, 빔 확장기, 거울 등을 포함할 수 있다. 다른 예를 제공하자면, 광학 요소가 하나 이상의 액시콘, 렌즈, 빔 확장기, 거울 등의 조합을 포함할 수 있다. 어떠한 경우든, 조사 시스템(108)은, 공급원 광을 용기(106) 내로 굴절시키도록 구성된 광학 요소를 포함할 수 있다. 굴절된 공급원 광은 용기의 유체 내의 부유 입자와 상호작용하여 산란 광을 생성하고, 그러한 산란 광은 교반 이전 및 이후의 하나 이상의 화상을 획득하기 위해서 화상화 장치에 의해서 수용되고 사용된다. 조사 시스템(108)은 또한 굴절된 공급원 광이 하나 이상의 화상화 장치(112)로부터 멀리 전향되게 하는 방식으로 공급원 광을 굴절시키도록 구성되고, 그에 의해서 공급원 광이 산란 광을 감쇄시키는 것을 방지하고 용기의 유체 내에 포함된 개별적인 입자의 정확한 특성화를 용이하게 한다. 예를 들어, 본원에서 설명된 여러 실시예를 통해서 결정될 수 있는 입자 특성은 입자의 수 및/또는 크기, 입자 형태, 밀도/부력 등을 포함한다.

시각적 검사 시스템(100)은 스테이지(102)의 교반 이전 및 이후에 획득된 하나 이상의 화상을 분석하여, 용기(106)에 담긴 유체 내에 입자가 존재하는지를 결정한다. 하나 이상의 화상을 추가적으로 분석하여, 존재하는 입자의 수를 계수할 수 있고, 입자를 사이징할 수 있고, 입자 운동을 추적할 수 있고, 또는 입자를 특성화 또는 분류할 수 있다. 입자는, 예를 들어, 분진 또는 다른 오염물질, 또는 단백질 응집체일 수 있다. 본 개시 내용에서, 입자가 논의되나; 본 개시 내용의 개념이 기포 또는 에멀전에도 적용된다는 것을 이해하여야 한다.

교반 프로파일은 하나 이상의 교반 기간 및 비-교반 기간을 포함한다. 교반 프로파일의 각각의 교반 및 비-교반 기간 중에, 운동이 용기에 각각 적용되고 중단된다. 예를 들어, 교반 프로파일은 교반 기간에서의 운동과 그에 이어지는 비-교반 기간 동안의 운동 중단을 포함할 수 있다. 운동의 중단은, 제동력을 인가하는 것과 같이, 운동에 반대로 작용하도록 스테이지(102)에 힘을 인가하는 것을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 제동력은, 예를 들어, 마찰력일 수 있다. 교반 및 비-교반 기간은, 테스트되는 특정 유체에 따라, 동일한 기간일 수 있거나 상이한 기간들일 수 있다. 운동은 흔들기, 진동, 스피닝, 초음파 에너지 인가, 음향 에너지 인가, 뒤집기, 다른 운동, 또는 그 임의의 적합한 조합일 수 있다. 예를 들어, 스테이지(102)가 x-y 평면을 점유하는 것으로 가정하면, 교반 운동은 x-축을 따르는 1 밀리미터의 측방향 운동(side-to-side motion)과 그에 이어지는 y-축을 따르는 1 밀리미터의 상하 운동일 수 있고, 그 각각은 100 밀리초 동안 발생될 수 있고 그에 이어서 100 밀리초의 비-교반 기간이 발생될 수 있다.

이제 도 1을 다시 참조하면, 시각적 검사 시스템(100)은, 임의의 적합한 부피의 유체가 담긴 임의의 적합한 수의 용기(106)를 테스트하도록 구성될 수 있다. 따라서, 실시예에서, 플레이트(104)는 임의의 적합한 수의 용기(106)가 배치된 임의의 적합한 크기 및/또는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 플레이트(104)는, 6개, 24개, 96개, 384개, 1536개, 등과 같은 임의의 적합한 수의 용기(106)를 포함하는 마이크로플레이트(microplate)일 수 있다. 표준 마이크로플레이트 구현예의 경우에, 용기(106)는, 예를 들어, 2:3 직사각형 매트릭스와 같은 패턴으로 플레이트(104) 위에 배열될 수 있다. 플레이트(104)가 마이크로플레이트로서 구현되는 실시예에서, 용기(106)는, 검사하고자 하는 유체가 담긴 마이크로플레이트 상의 웰을 구성할 수 있다. 각각의 용기(106)는, 플레이트(104)의 크기 및 구성에 따라서, 임의의 적합한 부피의 유체를 수용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 용기(106)는 몇십 나노리터로부터 몇 밀리리터까지의 범위의 유체 부피를 유지할 수 있다. 예를 들어, 플레이트(104)가 96개-웰 마이크로플레이트로서 구현될 때, 각각의 용기는 최대 200 마이크로리터의 부피를 유지할 수 있다.

시각적 검사 시스템(100)은 조사 시스템(108)을 포함하고, 그러한 조사 시스템(108)은 공급원 광을 생성하도록 구성된 임의의 적합한 수 및/또는 유형의 광원을 포함할 수 있다. 조사 시스템(108)은 또한, 공급원 광이 각도를 가지고 용기(106)를 통해서 지향되게 하기 위해서 공급원 광을 굴절시키도록 구성된 하나 이상의 광학 요소를 포함한다. 이러한 것은, 예를 들어, 유체 내의 부유 입자가 반투명할 수 있기 때문에 특히 유용하고, 이러한 것은 입자가 공급원 광을 산란시켜 적절한 화상화를 위한 산란 광을 생성하도록 보장한다. 공급원 광이 굴절되지 않고 그 대신 용기의 중심 축과 정렬된 방식으로 제공된다면, 반투명 입자는 공급원 광을 산란시키지 않을 수 있고 그에 따라 화상화를 위해서 효과적으로 이용될 수 있는 산란 광을 제공하지 않을 수 있다. 조사 시스템(108)에 의해서 제공되는 광학적 특성의 예가, 도 1에 도시된 시각적 검사 시스템(100)의 예시적인 실시예를 참조하여, 도 2에 도시되어 있다. 그러나, 이하에서 더 설명되는 바와 같이 본원에서 설명된 실시예를 촉진하기 위해서, 시각적 검사 시스템(100) 및/또는 조사 시스템(108)이 다양한 상이한 구성들로 구현될 수 있고 상이한 구성요소들을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

도 1 및 도 2를 계속 참조하면, 조사 시스템(108)이 하나 이상의 광원(201)을 포함할 수 있고, 그러한 광원(201)은 임의의 적합한 파장 또는 파장의 범위를 갖는 공급원 광을 생성하도록 구성된 임의의 적합한 유형의 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(201)은, 단일 파장에서, 선택 가능한 파장의 범위에서, 또는 넓은 파장 대역에서 공급원 광을 생성하도록 구성된 발광 다이오드(LED) 광원으로서 구현될 수 있다. 예시적인 예를 제공하자면, 광원(201)은 넓은 파장 범위에 걸쳐 공급원 광을 제공하도록 구성된 LED 광원으로서 구현될 수 있고, 용기 화상화를 위해서 특정 파장 또는 파장 범위가 넓은 파장 범위 내에서 선택될 수 있다.

실시예에서, 조사 시스템(108)은 또한, 도 2에 도시되고 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 특정 방식으로 공급원 광을 용기(106) 내로 그리고 화상화 장치(112)를 향해서 굴절시키도록 구성된 하나 이상의 광학 요소를 포함한다. 특히, 실시예는, 굴절된 공급원 광이 용기의 중심 축에 대해서 각도를 가지고 테스트 하의 용기에 진입되게 공급원 광을 굴절시키도록 구성된, 임의의 적합한 수 및/또는 유형의 액시콘, 개별적인 광학 렌즈, 렌즈의 트레인 등을 구현하는 조사 시스템(108)을 포함한다. 이어서, 용기의 유체 내의 부유 입자는 굴절된 공급원 광을 산란시키고, 이는 화상화 장치(112)에 제공되는 한편, 굴절된 공급원 광은 대부분(또는 전체적으로) 화상화 장치(112)로부터 멀리 전향된다.

실시예에서, 전술한 광학적 특성을 실현하기 위해서, 조사 시스템(108)은, 용기(106)에 담긴 유체의 부피 전체가 화상화를 위해서 적절히 조사되도록 보장하기 위해서 공급원 광을 굴절시키도록 구성된 액시콘(202) 또는 다른 적합한 유형의 광학 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 용기(106)로부터 주어진 거리("D")에서, 용기(106)에 담긴 유체의 부피 전체가 화상화를 위해서 적절히 조사되도록, 공급원 광을 굴절시키는데 적합한 원뿔 각도를 갖는 액시콘(202)이 선택될 수 있다. 실시예에서, 액시콘(202)은, 본 명세서 작성시를 기준으로 미국 뉴저지 배링톤에 소재한 Edmund Optics, Inc.가 제조한, 액시콘 재고번호 83-779와 같은, 90도의 정점 각도 및 1" 직경을 갖는 액시콘으로서 구현될 수 있다.

액시콘(202)을 이용할 때, 광원(201)은 간섭성 광(coherent light)을 생성하도록 구성된 레이저 광원 또는 다른 광원으로서 구현되지 않는 것이 바람직한데, 이는 액시콘을 통과하는 간섭성 광이, 용기(106) 화상화에 바람직하지 않은, 베슬 빔(Bessel beam)으로 알려진 간섭 패턴의 생성을 초래하기 때문이다. 대조적으로, 액시콘(202)이 광학 요소로서 이용될 때, 광원(202)이 비간섭성 공급원 광을 생성하는 것이 바람직하다.

또한, 굴절된 공급원 광을 화상화 장치(112)로부터 멀리 전향시키면서 산란 광을 화상화 장치(112)로 지향시키도록, 거울(206) 또는 다른 적합한 광학 구성요소가 용기(106)와 관련하여 전략적으로 크기 결정되고 배치될 수 있다. 예를 들어, 거울(206)은, 도 2에 도시된 측면도로부터 볼 수 있는 바와 같이, 용기(106), 광원(201), 및 액시콘(202)의 중심 축과 정렬되어 배치될 수 있다. 실시예에서, 거울(206)은, 산란 광을 화상화 장치(112)로 반사시키기 위해서, 용기(106)의 하단부로부터 거리를 두고 배치된다. 또한, 굴절된 공급원 광이 거울(206)에 의해서 반사되지 않도록 그리고 그 대신 화상화 장치(112)로부터 멀리 전향되도록, 거울(206)의 크기가 결정될 수 있다.

도 2를 참조하여 예시적인 예를 제공하기 위해서, 거울(206)은, 중심이 용기(106)의 하단부로부터 거리("d")에 배치된, 반경("r")을 갖는 원형 거울일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 액시콘(202)은 유체 화상화를 위해서 용기를 조사하기 위해 용기(106)를 통해서 공급원 광을 굴절시킨다. (예를 들어, 액시콘의 원뿔 각도 및 그 구성에 의해서 유발되는) 액시콘(202)의 특정 굴절률 및 액시콘(202)과 용기(106) 사이의 거리(D)에서, 굴절된 공급원 광은, 거울(206)의 중심과 교차되고 용기(106)의 중심 축에 직각인 평면("p") 내에서 직경(φ_REFRACTED)을 갖는 굴절 광의 원뿔을 형성한다. 또한, 산란 광은 이러한 굴절 광의 원뿔 내에 포함된다. 실시예에서, 거울(206)은 반경(r)을 가질 수 있고, 용기(106)의 하단부로부터 거리(d)에 배치될 수 있고, 2r cosθ < φ_REFRACTED가 되도록 평면(p)으로부터 각도(θ)로 배치될 수 있다. 이러한 매개변수가 주어지면, 산란 광은 화상화 장치(112)를 향해서 지향되는 반면, 굴절 광의 원뿔은 화상화 장치(112)로부터 멀리 전향된다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 화상화 장치(112) 및 용기(106)가 서로에 대해 90도로 배치될 수 있고, 그에 따라 거울(206)은 용기(106)의 중심 축에 대해서 45도의 각도(θ)를 형성할 수 있다.

이러한 방식으로 굴절된 공급원 광을 전향시키지 않으면, 산란 광이 사라질(drown out) 수 있고, 용기에 담긴 유체의 적절한 화상화 분석이 방해 받을 수 있다. 그러한 배열의 예가 단일 입자(204)와 함께 도 2에 도시되어 있다. 그러나, 용기(106)에 담긴 유체가, 굴절된 공급원 광을 각각 산란시키는 임의의 수의 입자 또는 기포를 포함할 수 있고, 각각의 입자로부터의 산란 광이 화상화 장치(112)에 의해서 수용되는 것이 이해될 것이다.

이러한 방식의 공급원 광의 굴절로 인해서, 조사 시스템(108)은 높은 세기의 광을 용기(106)에 담긴 유체 내의 임의의 부유 입자에 제공한다. 그렇게 하는데 있어서, 화상화 장치(112)는 그 주 카메라 렌즈 상에서 작은 조리개를 구현할 수 있고, 그에 따라 통상적인 웰-플레이트 검사 시스템에서 가능한 것보다 큰 피사계 심도를 달성할 수 있다. 다양한 실시예에서, 화상화 장치(112)는, 약 3 Watt인 광원(201)의 경우에, f/6 이하, 그리고 바람직하게, f/8 내지 f/11의 조리개 크기를 구현하는 텔레센트릭 렌즈(telecentric lens)를 이용한다. 조리개 크기가 광원 밝기에 따라 달라짐에 따라, 더 큰 파워의 광원이 f/11 미만의 보다 더 작은 조리개 크기를 허용할 수 있다. 통상적인 웰 플레이트 화상화 장치는, 다른 한편으로, 매우 좁은 피사계 심도를 초래하는, 약 f/2 내지 f/2.8의 조리개 크기를 전형적으로 구현한다.

이는 유리하게 유체 내에 존재하는 모든 입자가 포커스 내에 있을 수 있게 하고, 동시에 즉, 용기(106)의 전체 내용물의 캡쳐 및 화상 분석에 의해서, 분석될 수 있게 한다. 이는 전형적인 현미경 기술과 대조적이며, 그에 의해서, 더 큰 유체 부피를 적절히 화상화하기 위해서 용기 내 유체의 깊이 슬라이스(depth slices)를 획득할 필요가 있는데, 이는 화상화 장치의 주 카메라 렌즈 조리개가 가시성 개선을 위해서 개방될 필요가 있기 때문이다. 이러한 방식으로, 조사 시스템(108)은 용기(106)에 담긴 유체의 전체 부피 내의 입자의 수 및 크기가 화상 분석을 통해서 동시에 특성화될 수 있게 한다.

여러 실시예에서, 용기(106)와 관련된 액시콘(202) 또는 다른 적합한 광학 요소의 위치가 고정되거나 조정될 수 있다. 예를 들어, 액시콘(202)은 고정 위치에서 조사 시스템(108) 내에 장착될 수 있다. 이어서, 광학 요소(예를 들어, 액시콘(202))의 특성인, 테스트되는 용기(또는 플레이트)의 치수에 따라 화상 분석을 위한 적절한 광학적 특성을 보장하기 위해서, 도 2에 도시된 바와 같이, 액시콘(202)이 용기(106)로부터 희망 거리("D")로 오프셋되도록, 조사 시스템(108)이 스테이지(102) 위에 거리를 두고 배치될 수 있다.

예시적인 예를 제공하자면, 플레이트(104)가 96개-웰의 마이크로플레이트인 경우에, 각각의 용기(106)가 높이 및 직경과 같은 표준 치수를 가질 수 있다. 또한, 90도 정점 각도 및 1" 직경을 가지는 액시콘(202)이 선택될 수 있다. 따라서, 액시콘(202) 및 조사 시스템(108)은, 액시콘(202)과 용기(106) 사이의 12 mm의 거리(D)를 제공하도록 그에 따라 도 2에 도시된 바와 같은 희망 광학적 특성을 보장하도록 배치될 수 있다. 그러한 실시예는, 예를 들어, 시각적 검사 시스템(100)이 알려진 미리 결정된 치수의 용기를 갖는 단일 유형 플레이트를 테스트하기 위해서 이용될 때, 특히 유용할 수 있다. 물론, 다른 유형의 광학 요소 및 용기 크기의 경우에, 적절한 광학적 특성을 보장하기 위해서, 즉 공급원 광이 용기(106) 내의 유체의 부피 전체를 조사하면서 화상화 장치(112)로부터 전향되도록, 거리(D)가 12 mm 초과 또는 미만일 수 있다.

그러나, 조사 시스템(108)은 또한, 상이한 용기 크기들을 가지는 다양한 상이한 플레이트 유형들을 테스트하도록 구성될 수 있다. 다른 예시적인 예를 제공하자면, 플레이트(104)가, 하나의 테스팅 구성을 위한 96개-웰 마이크로플레이트 및 다른 구성을 위한 24개-웰 마이크로플레이트를 포함할 수 있다. 이러한 예를 계속 설명하면, 24개-웰 마이크로플레이트에 포함된 용기가 96개-웰 마이크로플레이트에 포함된 용기보다 큰 높이 및 직경을 갖는다. 따라서, 용기(106)로부터 거리(D)로 오프셋된 액시콘(202)으로부터 초래되는 광학적 특성은, 24개-웰 마이크로플레이트가 아니라, 96개-웰 마이크로플레이트에 바람직한 광학적 특성을 제공할 수 있다. 그러한 문제를 해결하기 위한 시각적 검사 시스템(100)의 몇몇 실시예가 있다.

예를 들어, 실시예는 몇 개의 모듈형 구성요소 중 하나로서 구현된 조사 시스템(108)을 포함하고, 각각의 모듈형 구성요소는 각각의 상이한 유형의 테스트되는 플레이트를 위해서 이용된다. 예를 들어, 조사 시스템(108)의 상이한 모듈형 구현예들은, 조사 시스템(108) 내의 상이한 위치들에 배치되는 액시콘(202)을 포함할 수 있고, 결과적으로 스테이지(102) 위의 동일 거리에 배치된 상이한 모듈형 조사 시스템(108)에 대한 상이한 거리들(D)을 초래할 수 있다. 다른 예를 제공하자면, 상이한 모듈형 조사 시스템들(108)이 상이한 원뿔 각도를 갖는 액시콘들을 가질 수 있고, 결과적으로 각각의 경우에 상이한 각도들로 공급원 광을 굴절시킬 수 있다.

부가적으로 또는 대안적으로, 스테이지(102)는, 조사 시스템(108)의 상이한 모듈형 구현예를 위한 액시콘(202)과 용기(106) 사이의 다양한 미리 설정된 거리(D)를 형성하도록 배치된, 하나 이상의 수용부, 체결부, 등을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 상이한 크기들 및 형상들의 용기(106)에 대해서 희망 광학적 특성이 유지되도록 보장하기 위해서, 테스트되는 플레이트의 특정 유형에 따라, 조사 시스템(108)의 상이한 모듈형 구현예들이 교환될 수 있다.

다른 실시예에서, 조사 시스템(108)은 거리(D)를 조정할 수 있는 단일 설계일 수 있다. 이전의 예를 이용하면, 24개-웰 마이크로플레이트를 테스트할 때, 액시콘(202)이 용기(106)로부터 거리(D1)에 배치될 필요가 있을 수 있다. 그러나, 96개-웰 마이크로플레이트를 테스트할 때, 액시콘(202)이 용기(106)로부터 다른 거리(D2)에 배치될 필요가 있을 수 있다. 비록 조사 시스템(108)의 2개의 상이한 모듈형 설계가 이러한 문제를 해결할 수 있지만, 상이한 플레이트 유형들의 테스트를 용이하게 하기 위한 범용적인 조정 가능 설계를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 실시예는, 거리(D)를 조정할 수 있도록 구성된 조사 시스템(108)을 포함한다. 또한 추가적인 실시예에서, 테스트되는 동안 각각의 용기(106)를 조사 시스템(108)과 정렬시키는 것에 더하여 거리(D)의 조정을 허용하기 위해서, 스테이지(102)가 x-, y-, 및 z-축으로 이동되도록 구성될 수 있다.

또한 부가적인 실시예에서, 경우에 따라, 조사 시스템(108)의 광학적 특징을 조정하기 위한 다른 기술을 제공하기 위해, 다른 광학 구성요소가 액시콘(202) 또는 다른 광학 요소와 함께 구현될 수 있다. 예를 들어, 조사 시스템(108)은, 액시콘(202)의 주둥이(beak)를 조사하는 빔의 직경을 (즉, 공급원 광이 굴절되기 전에) 변경 또는 "튜닝(tune)"하도록 구성된, 광원(201)과 액시콘(202) 사이에 배치된 하나 이상의 빔 확장기를 포함할 수 있다. 다시 말해서, 실시예는, 용기(106) 내의 유체의 조사를 조정하기 위해서 액시콘(202)에 진입하는 공급원 광의 직경 및 액시콘 원뿔 각도를 변경하는 것을 포함한다. 따라서, 그러한 광학 구성요소의 위치 및/또는 유형이 또한, 본원에서 설명된 바와 같이, 조사 시스템(108)의 상이한 모듈형 설계들 사이에서 달라질 수 있다.

어떠한 경우에도, 그러한 조정을 용이하게 하기 위해서, 실시예는, 시각적 검사 시스템(100) 내에 이동 가능하게 장착되는 조사 시스템(108)에 의해서 구현된 스테이지(102), 조사 시스템(108), 액시콘(202) 및/또는 다른 광학 구성요소를 포함한다. 예를 들어, 조사 시스템(108) 및/또는 액시콘(202)이 선형 작동기 또는 다른 적합한 구동 메커니즘에 장착되어, 테스트되는 플레이트(104)의 유형에 따라 희망 거리(D)가 얻어지게 할 수 있다. 다른 예를 제공하기 위해서, 테스트되는 플레이트(104)의 유형에 따라 거리(D)를 조정하기 위한 z-축을 따른 변위를 허용하도록, 스테이지(102)가 하나 이상의 선형 작동기 또는 다른 적합한 구동 메커니즘을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 상이한 크기들 및 형상들을 갖는 용기들을 테스트할 때 적절한 화상화를 위해서 희망 광학적 특성이 유지되도록 보장하기 위해서, 스테이지(102), 조사 시스템(108), 및/또는 액시콘(202) 중 하나 이상의 위치가 조정될 수 있다.

조사 시스템(108)의 특정 구현예와 관계없이, 실시예는 각각의 용기(106)의 상단부 내로 하향 지향되는 공급원 광(201)을 포함하고, 그에 따라 테스트되는 용기(106)에 담긴 유체 전체를 화상화하는 것을 용이하게 한다. 다시, 그렇게 하기 위해서, 유체 내의 부유 입자로부터 산란되는 광이 화상화 장치(112)로 지향될 수 있는 반면, 굴절된 공급원 광은 화상화 장치(112)로부터 멀리 전향된다. 일부 실시예에서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 화상화 장치(112)는 광학 시스템(110)을 통해서 산란 광을 수용할 수 있다. 그러나, 광학 시스템(110)은 시각적 검사 시스템(100)의 선택적인 구성요소이고, 다른 실시예에서 존재하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 광학 시스템(110)은 스테이지(102) 아래에 배치될 수 있고, 부유 입자로부터 산란된 광을 화상화 장치(112)로 반사키도록 구성된 하나 이상의 거울, 렌즈, 등(예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같은 거울(206))을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 광학 시스템(110)은 화상화 장치(112)가, 조사 시스템(108)의 축이 아닌, 별개의 축을 따라서 배치되는 것을 도울 수 있고, 그에 따라 부가적인 설계 상의 융통성을 허용한다.

다른 실시예에서, 용기(106)의 측면으로부터 공급원 광을 제공하는 것에 의해서 용기(106)에 담긴 유체의 부피를 조사하도록, 조사 시스템(108)이 구성될 수 있다. 이를 위해서, 조사 시스템(108)은, 측면으로부터 용기(106)를 조사하기 위해서 광원(201)에 의해서 제공되는 광을 지향시키는, 예를 들어, 광학 도파관과 같은, 부가적인 광학 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 광학 시스템은 간결함을 위해서 도 1 및 도 2에 도시되지 않았지만, 공급원 광을 화상화 장치(112)로부터 전향시키면서 산란 광을 화상화 장치(112)에 제공하도록 구성된 광원, 광학 요소, 도파관 등의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 도파관을 갖춘 광학적 서브(optical sub)가 테스트되는 플레이트의 일부로서 또는 스테이지(102)의 일부로서 통합될 수 있고, 광원(201)이 시각적 검사 시스템(100) 내에 배치되어 용기가 테스트될 때 각각의 용기의 전체 조사(full illumination)를 제공할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 조사 시스템(108) 및 화상화 장치(112)가 동일 축을 따라서 정렬될 수 있고, 그에 의해서 광학 시스템(110)의 필요성을 제거할 수 있다. 예를 들어, 화상화 장치(112)가 광학 시스템(110) 대신 스테이지(102) 아래에 장착될 수 있고, 그에 따라 산란 광이 용기(106)의 하단부를 빠져 나갈 때 산란 광을 직접 수용할 수 있다. 물론, 그러한 구현예는, 굴절된 공급원 광의 대부분을(또는 전체를) 화상화 장치(112)로부터 전향시키면서 산란 광이 화상화 장치(112)에 의해서 수용되는 것을 보장하도록, 화상화 장치(112)를 스테이지(102) 아래에 거리를 두고 이격시키는 것에 의해서 달성될 수 있다.

여러 실시예에서, 화상화 장치(112)는 하나 이상의 연속적인 프레임들에 걸쳐 하나 이상의 화상 및/또는 비디오를 캡쳐하도록 구성된다. 예를 들어, 화상화 장치(112)는, 도 3을 참조하여 이하에서 더 설명되는 제어기로부터 수신된 명령에 응답하여 특정 시간에 화상 및/또는 비디오를 선택적으로 캡쳐할 수 있다. 화상화 장치(112)는 스테이지(102)의 교반과 동기화되는 방식으로 화상 및/또는 비디오를 캡쳐할 수 있고, 그에 따라 제어기가 스테이지(102)의 교반(그리고 그에 따른 용기(106)에 담긴 유체의 교반) 이전 및 이후의 특정 시간에 화상을 분석할 수 있게 한다. 비디오가 캡쳐될 때, 실시예는, 희망 시간 기간에 상응하는, 예를 들어 스테이지(102)의 교반 이전 및 이후의, 비디오 프레임을 추출하는 제어기를 포함한다.

화상화 장치(112)는, 화상 센서, 광학적 안정화기, 화상 버퍼, 프레임 버퍼, 프레임 그래버(frame grabber), 전하-결합 소자(CCD), 상보적 금속 산화물 반도체(CMOS) 소자, 등과 같은, 이러한 기능을 용이하게 하기 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 또한, 화상화 장치(112)는, 시계 내에서의 용기의 거리 또는 위치와는 관계없는 용기(106)의 화상 배율을 제공하기 위한 하나 이상의 텔레센트릭 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 화상화 장치(112)는 (도 3을 참조하여 후술하는 바와 같이) 제어기와 통신할 수 있고, 화상 분석을 위해서 화상 분석을 위한 획득 화상 및/또는 비디오를 제어기에 저장할 수 있다. 대안적으로, 화상화 장치(112)는 임의의 적합한 유형의 메모리 내에서 화상 및/또는 비디오를 국소적으로 저장할 수 있고, 이러한 메모리는 화상 분석을 위해서 제어기에 의해서 접근될 수 있다. 다른 예를 제공하자면, 화상화 장치(112)는, 예를 들어, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 기술과 같은, 임의의 적합한 기술을 이용하여 카메라에 설치된 화상 프로세싱 로직을 갖는, "스마트 카메라"로서 구현될 수 있다. 또 다른 예를 제공하기 위해서, 화상화 장치(112)는 플렌옵틱(plenoptic) 3D 카메라 시스템의 일부로서 구현될 수 있다.

비록 단일 화상화 장치(112)가 도 1 및 도 2에 도시되었지만, 시각적 검사 시스템(100)의 실시예는 상이한 위치들로부터 테스트 하의 용기의 화상을 획득하기 위해서 다수의 화상화 장치(112)를 포함할 수 있다. 그러한 실시예는, 예를 들어, 더 빠른 병렬 화상화를 구현하기 위해서, 광각 대 협각 화상화를 위해서, 작은 면적 대 큰 면적 화상화를 위해서, 컬러 대 적외선 화상화를 위해서, 그리고 기타를 위해서 특히 유용할 수 있다. 이러한 기능을 용이하게 하기 위해서, 광학 시스템(110)은, 각각의 개별적인 화상화 장치(112)가 동일 산란 광을 수용하도록 테스트 하의 용기로부터의 산란 광을 분할하기 위한 광학 구성요소(예를 들어, 빔 분할기, 광학 도파관 등)와 함께 구성될 수 있다. 그러한 실시예는, 예를 들어, 테스트 하의 동일 용기에 대해서 다수의 화상 분석을 실시할 필요가 있을 때, 특히 유용하고, 그에 따라 몇 개의 화상이 병렬로 캡쳐 및 화상화될 수 있게 한다.

도 3은 본 개시 내용의 실시예에 따른, 시각적 검사 시스템(100)과 연관된 제어 시스템(300)을 도시한 블록도의 예이다. 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 제어 시스템(300)은, 예를 들어, 조사 시스템(340), 운동 작동기/교반기(360), 및/또는 화상화 장치(380)와 같은, 시각적 검사 시스템(100)의 여러 구성요소와 통신하고 그러한 구성요소를 제어하도록 구성된 제어기(302)를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에서, 제어 시스템(300)은 시각적 검사 시스템(100)의 완전 자율 또는 반-자율 동작을 용이하게 하도록 구성된다. 이를 위해서, 제어 시스템(300)은, 각각의 용기의 유체 내에 포함된 입자의 수 및/또는 크기를 결정하기 위해서 플레이트 위에 포함되는 용기의 수에 관한 자동적 분석을 지원할 수 있다.

실시예에서, 조사 시스템(340) 및 화상화 장치(360)가, 도 1 및 도 2와 관련하여 본원에서 설명된 바와 같은, 조사 시스템(108) 및 화상화 장치(112)의 각각의 구현예일 수 있다. 또한, 운동 작동기/교반기(360)는, 시각적 검사 시스템(100)의 하나 이상의 구성요소와 연관된, 하나 이상의 모터, 서보, 작동기(예를 들어, 피에조 작동기(piezo actuator)) 등을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 운동 작동기/교반기(360)는, 스테이지(102), 액시콘(202), 및/또는 조사 시스템(108)의 위치를 조정할 수 있게 하는 전술한, 연관된 선형 작동기를 포함할 수 있다. 다른 예를 제공하자면, 운동 작동기/교반기(360)가 스테이지(102)를 교반하도록 구성된 하나 이상의 교반기를 포함할 수 있다.

제어기(302)는, 예를 들어, 조사 시스템(340), 운동 작동기/교반기(360), 및/또는 화상화 장치(380)와 커플링된 또는 달리 통신하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 임의의 적합한 조합으로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 제어기(302)가 스테이지(102)에 장착된 장치로서 구현될 수 있거나 스테이지(102)의 일부로서 통합될 수 있거나, 제어기(302)가 시각적 검사 시스템(100)으로부터 원격지에 위치될 수 있다. 어떠한 경우든, 제어기(302)는 유선 링크, 무선 링크, 또는 그 임의의 적합한 조합을 통해서 조사 시스템(340), 운동 작동기/교반기(360), 및/또는 화상화 장치(380) 중 하나 이상에 커플링될 수 있다. 그에 따라, 링크(320, 322, 및/또는 324)는, 제어기(302)와 조사 시스템(340), 운동 작동기/교반기(360) 및/또는 화상화 장치(380) 중 하나 이상 사이의 통신을 용이하게 하기 위한 하나 이상의 유선 및/또는 무선 링크를 나타낼 수 있다. 비록 3개의 분리된 링크(320, 322, 및 324)가 도 3에 도시되어 있지만, 제어기(302)가 단일 공유형 링크를 포함하는 임의의 적합한 수의 링크를 통해서 조사 시스템(340), 운동 작동기/교반기(360), 및/또는 화상화 장치(380) 중 하나 이상과 통신할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

이러한 구성요소들과의 통신 및 그 제어를 용이하게 하기 위해서, 제어기(302)가 프로세싱 유닛(304), 통신 유닛(306), 및 메모리 유닛(308)을 포함할 수 있다. 프로세싱 유닛(304)은, 예를 들어, 제어기(302)의 호스트 프로세서와 같은, 임의의 적합한 유형 및/또는 수의 프로세서로서 구현될 수 있다. 부가적인 예를 제공하자면, 프로세싱 유닛(304)은 주문형 집적 회로(ASIC), 임베디드 프로세서, 제어기(302)와 연관된 중앙 프로세싱 유닛, 등으로서 구현될 수 있다. 프로세싱 유닛(304)은, 예를 들어, 임의의 적합한 수의 데이터 및/또는 어드레스 버스와 같은, 하나 이상의 유선 및/또는 무선 상호연결을 통해서, 통신 유닛(306) 및 메모리 유닛(308) 중 하나 이상과 커플링될 수 있고 및/또는 통신 유닛(306) 및 메모리 유닛(308) 중 하나 이상과 함께 통신, 제어, 동작하도록, 및/또는 그 동작에 영향을 미치도록 달리 구성될 수 있다. 간결함을 위해서, 이러한 상호연결을 도 3에 도시하지 않았다.

예를 들어, 프로세싱 유닛(304)은 메모리 유닛(308) 내에 저장된 데이터를 검색, 프로세스, 및/또는 분석하도록, 데이터를 메모리 유닛(308)에 저장하도록, 메모리 유닛(308) 내에 저장된 데이터를 교체하도록, 조사 시스템(340), 운동 작동기/교반기(360) 및/또는 화상화 장치(380)와 연관된 여러 기능을 제어하도록, 테스트되는 용기의 유체 내에 포함된 입자의 수 및 크기를 식별하기 위해서 화상화 장치(380)에 의해서 캡쳐된 화상 또는 비디오 프레임을 분석하고 메모리 유닛(308) 내에 저장하도록, 그리고 기타 등등을 하도록 구성될 수 있다. 그러한 기능과 연관된 부가적인 상세 내용이 이하에서 더 설명된다.

통신 유닛(306)은, 제어기(302)와 조사 시스템(340), 운동 작동기/교반기(360) 및/또는 화상화 장치(380) 중 하나 이상 사이의 통신을 용이하게 하기 위해서, 임의의 적합한 수 및/또는 유형의 통신 프로토콜을 지원하도록 구성될 수 있다. 통신 유닛(306)은, (예를 들어, 링크(320, 322, 및/또는 324)를 통해서) 제어기(302)와 조사 시스템(340), 운동 작동기/교반기(360) 및/또는 화상화 장치(380) 중 하나 이상 사이에서 임의의 적합한 유형의 정보를 교환하는 것을 용이하게 하도록 구성될 수 있고, 그러한 기능을 용이하게 하기 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 임의의 적합한 조합으로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 통신 유닛(306)은 임의의 수의 유선 및/또는 무선 송수신기, 모뎀, 포트, 입/출력 인터페이스, 연결부, 안테나 등과 함께 구현될 수 있다.

여러 실시예에 따라, 메모리 유닛(308)이, 휘발성(예를 들어, 랜덤 액세스 메모리(RAM)), 또는 비-휘발성 메모리(예를 들어, 배터리-지원형(battery-backed) RAM, FLASH, 등)의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있는 컴퓨터-판독 가능 비-일시적 저장 장치일 수 있다. 메모리 유닛(308)은 프로세싱 유닛(304) 상에서 실행될 수 있는 명령어를 저장하도록 구성될 수 있다. 이러한 명령어는, 프로세싱 유닛(304)에 의해서 실행될 때 프로세싱 유닛(304)이 본원에서 설명된 바와 같은 다양한 행위를 실시하게 하는, 기계 판독 가능 명령어를 포함할 수 있다. 비록 제어기(302)의 여러 기능이 프로세싱 유닛(304)을 통해서 메모리 유닛(308) 내에 저장된 명령어의 실행과 관련하여 본원에서 설명되지만, 동등한 기능이 하드웨어 구성요소(예를 들어, 회로 구성요소) 만으로, 또는 메모리 유닛(308)에 저장된 명령어를 실행하는 프로세싱 유닛(304)과 함께 작업하는 하드웨어 구성요소(예를 들어, 통신 유닛(306)을 통해서 구현된 구성요소) 만으로 실현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 메모리 유닛(308)은 또한, 화상화 장치(380)에 의해서 캡쳐된 화상 또는 비디오 프레임과 같은, 시각적 검사 시스템(100)와 함께 이용되는 임의의 다른 적합한 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다.

제어 모듈(309)은, 프로세싱 유닛(304)에 의해서 실행될 때 프로세싱 유닛(304)이 본원에서 설명된 바와 같은 적용 가능한 실시예에 따른 다양한 행위를 실시하게 하는 명령어를 저장하도록 구성된 메모리 유닛(308)의 영역이다. 실시예에서, 제어 모듈(309)은, 프로세싱 유닛(304)에 의해서 실행될 때 프로세싱 유닛(304)이 하나 이상의 명령을 (예를 들어, 링크(320)를 통해서) 조사 시스템(340)에 전송하여 조사 시스템(340)의 상태를 제어하게 하는 명령어를 포함한다.

예를 들어, 조사 시스템(340)은, 도 1 및 도 2를 참조하여 전술한 바와 같이, 예를 들어, 광원(201)과 같은 하나 이상의 광원을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은, 각각의 용기가 분석될 때, 연속적일 수 있고, 새로운 용기를 테스트하기 위해서 스테이지(102)가 이동될 때 턴 오프되지 않는다. 다른 실시예에서, 광원은, 스테이지(102)의 교반 및 화상화 장치(380)에 의해서 캡쳐되는 화상에 동기화되나, 상이한 교반 프로파일들 또는 상이한 유체 부피, 용기 크기 등과 같은 다른 매개변수와 관련하여 달라지지 않는 방식으로 턴 온 및 턴 오프될 수 있다. 예를 들어, 광원은 전체 교반 프로파일 중에 턴 온될 수 있고, 테스트를 위해서 다음 용기를 정렬시키기 위해서 스테이지(102)가 이동되는 동안 턴 오프될 수 있다. 실시예는, 조사 시스템(340)에 포함된 광원이 그러한 방식으로 턴 온 및 턴 오프되도록 제어 모듈(309)에 저장된 명령어를 실행하는 프로세싱 유닛(304)을 포함한다.

실시예는 또한, 상이한 교반 프로파일들 또는 상이한 유체 부피들, 유체의 점도, 유체의 컬러 등과 같은 다른 매개변수와 관련하여 달라지는 방식으로 광원이 턴 온 및 턴 오프될 수 있도록, 제어 모듈(309)에 저장된 명령어를 실행하는 프로세싱 유닛(304)을 포함한다. 다시 말해서, 테스트되는 용기의 크기 및 용기에 담긴 유체의 특성을 기초로 특정 플레이트(104)에 대해서 실행되는, 상이한 교반 프로파일들이 메모리 유닛(308)에 저장될 수 있다. 부가적으로, 각각의 교반 프로세스 중에, 화상이 각각의 용기에 대해서 획득될 때, 기간을 식별하는 화상 획득 프로파일이 메모리 유닛(308)에 저장될 수 있다. 예를 들어, 교반 프로파일은 96개-웰 마이크로플레이트에 대한 교반 기간 및 비-교반 기간을 특정할 수 있다. 그러나, 2개의 상이한 96개-웰 마이크로플레이트가 상이한 특성들을 갖는 (예를 들어, 하나의 유체가 다른 유체보다 큰 점도를 갖는) 유체들을 포함할 수 있다. 그에 따라, 메모리 유닛(308)은 동일 교반 프로파일에 대해서 2개의 상이한 화상 획득 프로파일들과 연관될 수 있고, 그 하나는 테스트되는 하나의 유형의 유체를 위해서 적용되고, 다른 화상 획득 프로파일은 테스트되는 다른 유형의 유체를 위해서 적용된다.

실시예는 또한, 조사 시스템(340)에 포함된 광원과 연관된 다른 매개변수를 변경하기 위해서 제어 모듈(309)에 저장된 명령어를 실행하는 프로세싱 유닛(304)을 포함한다. 예를 들어, 제어기(302)는 광원에 의해서 출력되는 광의 세기를 조정할 수 있고, 광원에 의해서 이용되는 파장 또는 파장의 범위를 설정할 수 있고, 기타 등등을 할 수 있다.

또한, 프로세싱 유닛(304)은, 시각적 검사 시스템(100)의 다른 구성요소의 상태를 제어하기 위해서 제어 모듈(309)에 저장된 명령어를 실행할 수 있다. 예를 들어, 제어기(302)는 스테이지(102)의 현재의 위치를 판독할 수 있고 (예를 들어, 링크(322)를 통해서) 하나 이상의 명령을 모터 또는 다른 적합한 작동기에 전송할 수 있고, 그에 따라 플레이트(104) 내의 다음 용기(106)가 테스트될 수 있도록 스테이지(102)를 새로운 위치로 이동시킬 수 있다. 다른 예를 제공하자면, 제어기(302)가 하나 이상의 명령을 모터 또는 다른 적합한 작동기에 전송할 수 있고, 그에 따라 조사 시스템(340)에 포함된 액시콘(202), 조사 시스템(340), 및/또는 스테이지(102)를 이동시켜 여러 구성요소의 물리적 위치 및/또는 그러한 구성요소와 함께 광학적 특성을 조정할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 메모리 유닛(308)에 저장되고 테스트되는 특정 트레이와 연관되는 화상 획득 프로파일의 일부로서, 특정 모듈형 조사 시스템(108)이 선택될 수 있고, 특정 광학 요소가 식별 및/또는 배치될 수 있고, 광원의 빔 직경이 조정될 수 있고, 거리(D)가 확인될 수 있고, 기타 등등이 이루어질 수 있다.

상이한 유형의 플레이트들 및/또는 상이한 유형의 유체들의 테스트를 용이하게 하기 위해서, 실시예는, 테스트되는 특정 유형의 플레이트 및/또는 유체를 위한 교반 프로파일 및 화상 획득 프로파일을 수동적, 자동적, 또는 반-자동적으로 선택하는 제어기(302)를 포함한다. 예를 들어, 사용자는, 새로운 유형의 플레이트 및/또는 유체를 테스트할 필요가 있을 때, 교반 프로파일 및/또는 화상 획득 프로파일을 선택하기 위한 제어기(302)에 대한 사용자 입력(사용자 인터페이스, 미도시)을 제어기(302)에 제공할 수 있다. 다른 예를 제공하자면, 제어기(302)는, 중량 측정, 플레이트 치수 측정, 용기 치수 측정, 등으로부터 스테이지(102)에 배치된 트레이의 유형을 식별하기 위해서 스테이지(102)에 배치된 다양한 센서(미도시)로부터 센서 데이터 측정을 수신할 수 있다. 플레이트의 유형이 일단 식별되면(예를 들어, 96개-웰 또는 24개-웰 마이크로플레이트), 프로세싱 유닛(306)은, 저장된 교반 프로파일 및 화상 획득 프로파일을 식별된 플레이트의 유형과 상호 관련시키기 위해서 제어 모듈(309)에 저장된 명령어를 실행할 수 있다. 이러한 방식으로, 시각적 검사 시스템(100)은, 이러한 상이한 유형의 플레이트들이 검출될 때, 테스팅 설정을 상이한 플레이트의 유형들에 자동적으로 적응시킬 수 있다.

또한, 프로세싱 유닛(304)은, (예를 들어, 링크(324)를 통해서) 화상화 장치(380)의 동작을 제어하기 위해서 제어 모듈(309)에 저장된 명령어를 실행할 수 있다. 즉, 제어기(302)는, 화상화 장치(380)가, 현재의 교반 프로파일에 동기화된 특정 화상 획득 프로파일에 따라 화상을 획득하게 할 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 유닛(304)은, 화상화 장치(380)가 교반 기간 이전 및 교반 기간 이후에(예를 들어, 비-교반 기간 중에) 하나 이상의 화상 또는 비디오 프레임을 캡쳐하게 하기 위해서, 제어 모듈(309)에 저장된 명령어를 실행할 수 있다. 이어서, 이러한 화상은, 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 테스트 하의 용기에 담긴 유체 내의 부유 입자의 크기 및 수를 결정하기 위해서, 메모리 유닛(308)에 저장되고 분석될 수 있다.

화상 분석 모듈(311)은, 프로세싱 유닛(304)에 의해서 실행될 때 프로세싱 유닛(304)이 본원에서 설명된 바와 같은 적용 가능한 실시예에 따른 다양한 행위를 실시하게 하는 명령어를 저장하도록 구성된 메모리 유닛(308)의 영역이다. 실시예에서, 화상 분석 모듈(311)은, 프로세싱 유닛(304)에 의해서 실행될 때 프로세싱 유닛(304)이 화상화 장치(380)에 의해서 획득된 하나 이상의 화상 및/또는 비디오 프레임을 분석하게 하고 그에 따라 테스트 하의 용기에 담긴 유체 내의 부유 입자의 크기 및 수를 결정하게 하는, 명령어를 포함한다.

여러 실시예에서, 프로세싱 유닛(304)은, 예를 들어, 프레임 차분(frame differencing), 배경 분리(background subtraction), 및/또는 최소 세기("MinIP") 기술과 같은, 임의의 적합한 기술에 따라 화상화 장치(380)를 통해서 획득된 화상의 화상 분석을 실시하기 위해서, 화상 분석 모듈(311)에 저장된 명령어를 실행할 수 있다. 다른 예를 제공하자면, 화상화 장치(380)가 플렌옵틱 카메라 시스템의 일부로서 구현되는 실시예에서, 프로세싱 유닛(304)은, 미리 결정된 데이터 세트로부터 물체의 깊이를 식별하기 위해서 화상 분석 모듈(311)에 저장된 명령어를 실행할 수 있고, 이러한 정보를 이용하여, 배경 제거를 필수적으로 실행할 필요가 없이, 화상화된 웰 내의 입자의 양을 결정할 수 있다.

예를 들어, 화상화 장치(380)는, 테스트 중인 용기의 유체 내 부유 입자에 의해 수득된 산란 광을 이용하여 제1 화상을 캡쳐할 수 있다. 그러나, 용기 외부의 분진 또는 긁힘과 같은 다른 인공물이 또한 조사 시스템(340)에 의해서 제공된 공급원 광을 산란시킬 수 있고, 다시, 화상화 장치(380)에 의해서 수용되게 할 수 있다. 따라서, 이러한 제1의 캡쳐된 화상은, 용기 및 교반 이전의 입자의 위치에 관한 화상을 나타내는 "배경" 화상이 될 수 있다. 이러한 예를 계속 설명하면, 화상화 장치(380)는, 스테이지(102)가 교반된 후에 제2 "분석" 화상을 캡쳐할 수 있고, 그러한 제2 "분석" 화상은 교반에 의한 입자 이동의 결과로서 용기 내의 입자의 새로운 위치를 보여준다. 그러나, 인공물의 결과로서 산란된 임의의 광은 플레이트 교반의 결과로서 변화되지 않을 것이다. 그에 따라, 프로세싱 유닛(304)은, 차이 화상을 생성하기 위해서 분석 화상으로부터 배경 화상을 제거하기 위해서, 화상 분석 모듈(311)에 저장된 명령어를 실행할 수 있고, 이는 정적인 화상을 효과적으로 필터링한다. 이어서, 그러한 차이 화상을 분석하여, 유체 내의 부유 입자의 수 및 크기를 결정할 수 있다.

다른 예를 제공하자면, MinIP 화상화 기술이 구현될 수 있고, 그러한 경우에 화상화 장치(380)는 플레이트 교반이 완료된 후에 몇 개의 화상을 캡쳐할 수 있다. 특히, 플레이트 교반이 발생될 수 있고, 그에 따라 용기의 유체 내 부유 입자의 이동이 초래될 수 있고, 이러한 입자는 교반이 중단된 후에 짧은 일정 시간 동안 계속 이동될 수 있다. 따라서, 몇 개의 화상은 플레이트 교반이 완료된 후에 캡쳐될 수 있고, 최소 세기 프로젝션(minimum intensity projection)이 이러한 캡쳐된 화상 모두(또는 그 일부의 하위 세트)를 이용하여 생성될 수 있다. 이러한 방식에서, 획득된 화상의 각각이 긁힘 및 분진과 같은 정적인 특징부(feature)의 표상을 포함할 수 있지만, 이러한 특징부는, 입자가 충분히 양호하게 교반되고 입자가 화상 획득 중에 이동되는 것으로 가정하는 MinIP에서 나타나지 않을 것이다. 실시예에서, 이어서, MinIP가 화상 세트(즉, MinIP를 생성하기 위해서 이용된 획득 화상) 내의 모든 화상으로부터 제거될 수 있고, 그에 따라 입자에 상응하는 밝은 특징부를 갖는 화상 스택(image stack)을 생성할 수 있다. 이러한 방식에서, 이어서, 용기의 유체 내의 입자의 수 및/또는 크기가 화상 스택을 이용하여 특성화될 수 있다.

도 4는 본 개시 내용의 실시예에 따른, 유체 내의 입자를 특성화하기 위한 방법 흐름(400)의 예를 도시한다. 여러 실시예에서, 방법(400)(또는 전체 방법(400))의 하나 이상의 영역이 임의의 적합한 장치에 의해서 실시될 수 있다. 예를 들어, 방법(400)의 하나 이상의 영역이 도 3에 도시된 바와 같이 제어기(302), 조사 시스템(340), 및/또는 화상화 장치(380)에 의해서 실시될 수 있다. 방법(400)은, 플레이트(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 플레이트(104)) 내의 각각의 용기에 대해서 반복될 수 있는, 단일 용기의 테스팅 중에 실시되는 여러 단계들을 나타낸다.

방법(400)은 공급원 광의 생성에 의해서 시작될 수 있다(블록(402)). 이는, 예를 들어, 제어기(302)가 광원(예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같은 광원(201))을 활성화시키고 테스트되는 용기를 조사하게 하는 것을 포함할 수 있다(블록(402)). 이는 또한, 예를 들어, 디폴트 상태에서(예를 들어, 연속적인 방식으로) 광을 생성하는 광원을 포함할 수 있다(블록(402)).

방법(400)은, 굴절된 공급원 광을 제공하기 위해서 하나 이상의 광학 요소를 통해서 공급원 광을 굴절시키는 것을 포함할 수 있다. 이는, 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 공급원 광을 굴절시키기 위해서 공급원 광을 액시콘을 통해서 지향시키는 것을 포함할 수 있다(블록(404)). 방법(400)은 또한 테스트 하의 용기에 담긴 유체 내로 굴절된 공급원 광을 지향시키는 것을 포함할 수 있다(블록(404)).

방법(400)은 굴절된 공급원 광과 유체 내 부유 입자 사이의 상호작용의 결과로서의 산란 광을 화상화 장치(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은, 화상화 장치(112))에 공급하는 것을 포함할 수 있다(블록(406)). 이는, 예를 들어, 유체 내의 입자가 굴절된 공급원 광을 산란시키도록 각도를 가지고(즉, 용기의 상단부로부터 직접적이지 않게) 용기 내로 지향되는 굴절된 공급원 광을 포함할 수 있고, 산란 광은 이어서 화상화 장치에 공급된다(블록(406)). 굴절된 공급원 광은 또한 화상화 장치로부터 멀리 전향될 수 있다(블록(408)).

방법(400)은 산란 광을 이용하여 순차적인 화상들을 획득하는 것을 포함할 수 있다(블록(410)). 이는, 예를 들어, 테스트 하의 용기가 교반되기 전의 배경 화상 및 용기가 교반된 후의 분석 화상을 획득하는 화상화 장치를 포함할 수 있다(블록(410)). 이는 또한, 예를 들어, 배경 화상 및 분석 화상을 메모리(예를 들어, 메모리 유닛(308))에 저장하는 것을 포함할 수 있다(블록(410)).

방법(400)은 획득된 순차적인 화상을 이용하여 유체 내에 포함된 입자를 특성화하는 것을 포함할 수 있다(블록(412)). 이는, 예를 들어, 차이 화상을 생성하기 위해서 분석 화상(블록(410))으로부터 배경 화상(블록(410))을 제거하는 것에 의해서 차이 화상을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 방법(400)은 이러한 차이 화상의 분석을 기초로 유체 내에 포함된 입자의 크기 및 수를 결정하는 것을 포함할 수 있다.

도 5는 본 개시 내용의 실시예에 따른, 유체 내의 입자를 특성화하기 위한 방법 흐름(500)의 예를 도시한다. 여러 실시예에서, 방법(500)(또는 전체 방법(500))의 하나 이상의 영역이 임의의 적합한 장치에 의해서 실시될 수 있다. 예를 들어, 방법(500)의 하나 이상의 영역이 도 3에 도시된 바와 같이 제어기(302), 조사 시스템(340), 및/또는 화상화 장치(380)에 의해서 실시될 수 있다. 방법(500)은, 플레이트(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 플레이트(104)) 내의 몇 개의 용기를 반복적으로 테스트하기 위해서 실시되는 여러 단계들을 나타낸다.

방법(500)은 산란 광을 이용하여 유체의 화상을 획득하는 것에 의해서 시작될 수 있다(블록(502)). 이는, 예를 들어, 제어기(302)가, 화상화 장치(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 화상화 장치(112))로 하여금, 화상화 장치에 의해서 수용되는, 플레이트 교반 이전 및 이후의 산란 광을 이용하여, 테스트되는 용기 내의 유체의 화상을 캡쳐하게 하는 것을 포함할 수 있다(블록(502)). 이는 또한, 예를 들어, 제어기(302)가, 화상화 장치(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 화상화 장치(112))로 하여금, MinIP 화상화 기술에 따라, 화상화 장치에 의해서 수용되는, 플레이트 교반 이후의 용기 내의 유체의 몇 개의 화상을 캡쳐하게 하는 것을 포함할 수 있다(블록(502)). 다시 말하면, 이러한 산란 광은, 용기의 유체 내 부유 입자와 (예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 액시콘(202)과 연계된 광원(201)으로부터의) 굴절된 공급원 광의 상호작용의 결과일 수 있는 반면, 굴절된 공급원 광 자체는 화상화 장치로부터 멀리 전향된다(블록(502)). 방법(500)은 또한 획득된 화상을 적합한 메모리(예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같은, 메모리 유닛(308)) 내에 저장하는 것을 포함할 수 있다(블록(502)).

방법(500)은 획득된 화상을 이용하여 입자를 계수 및 사이징하는 것을 포함할 수 있다(블록(504)). 이는, 예를 들어, 유체 내의 부유 입자의 전체적인 수 그리고 이러한 입자의 크기를 식별하기 위해서 화상에 대한 임의의 적합한 유형의 화상 분석을 실시하는 것을 포함할 수 있다(블록(504)). 예를 들어, 그러한 화상 분석은 도 3에 대해서 본원에서 설명된 화상화 기술에 따라 실시될 수 있다(블록(504)). 방법(500)은 또한 이러한 분석의 결과를 적합한 메모리(예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같은, 메모리 유닛(308)) 내에 저장하는 것을 포함할 수 있다(블록(504)).

용기의 유체 내의 입자가 사이징되고 계수되면(블록(504)), 방법(500)은 분석을 위해서 선택된 모든 용기가 분석되었는지의 여부를 결정하는 것을 포함할 수 있다(블록(506)). 이러한 결정은, 예를 들어, 용기의 수(예를 들어, 24개 또는 96개)가 정해져 있는 주어진 유형의 플레이트에 대해서 분석된 용기의 전체 수를 추적하는 것, 그리고 이러한 계수가 용기의 전체 수보다 적은지 또는 같은지의 여부를 결정하는 것에 의해서 이루어질 수 있다(블록(506)). 이러한 결정은 또한, 예를 들어, 분석을 위한 용기의 (플레이트 내의 모든 용기보다 적을 수 있는) 임의의 적합한 수를 사용자가 입력하는 것, 분석된 용기의 전체 수를 추적하는 것, 그리고 계수가 테스트되는 용기의 입력된 수보다 적은지 또는 같은지의 여부를 결정하는 것에 의해서 이루어질 수 있다(블록(506)). 어떠한 경우든, 부가적인 용기를 분석할 필요가 있는 경우에, 방법(500)이 계속된다(블록(508)). 그러나, 분석된 용기가 분석하고자 하는 마지막 용기인 경우에, 방법(500)이 종료된다. 종료 시에, 방법(500)은, 각각의 용기 내의 유체 내에 포함된 입자의 수 및 크기를 포함할 수 있는, 각각의 용기의 분석에 관한 보고서를 (예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같은, 메모리 유닛(308)에) 저장 또는 출력하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 보고서가 일단 완성되면, 사용자는 보고서를 볼 수 있고 및/또는 새로운 플레이트로 프로세스를 시작할 수 있다.

부가적인 용기를 분석할 필요가 있는 경우에, 방법(500)은 분석을 위해서 다음 용기를 배치하는 것을 포함할 수 있다(블록(508)). 이는, 예를 들어, 제어기(예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같은 제어기(302))가, 하나 이상의 작동기 및/또는 모터로 하여금, 스테이지(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은, 스테이지(102))를 x-축 및/또는 y-축으로 이동시켜 테스트하고자 하는 다음 용기를 조사 시스템(예를 들어, 조사 시스템(108))과 정렬시키게 하는 것을 포함할 수 있다(블록(508)). 이는 또한, 예를 들어, 제어기가, 하나 이상의 작동기 및/또는 모터로 하여금, 조사 시스템(예를 들어, 조사 시스템(108))을 x-축 및/또는 y-축으로 이동시켜 테스트하고자 하는 다음 용기를 조사 시스템과 정렬시키게 하는 것을 포함할 수 있다(블록(508)).

임의의 경우에, 다음 용기가 배치되면(블록(508)), 방법(500)은 이러한 새로운 용기에 담긴 유체의 화상을 획득하는 프로세스를 반복할 수 있다(블록(502)). 따라서, 방법(500)은 새로운 용기 내의 입자의 계수 및 사이징을 다시 시작한다. 이러한 방식으로, 방법(500)은, 각각의 분석되는 용기의 유체 내에 포함된 입자의 수 및 크기를 결정하기 위해서, 임의의 적합한 수의 용기를 반복적으로 분석할 수 있다.

도 6은 화상화하고자 하는 유체를 갖는 용기를 포함하는 플레이트를 수용하기 위한 예시적인 플레이트 홀더(600)를 도시한다. 실시예에서, 플레이트 홀더(600)는, 도 1을 참조하여 앞서 도시하고 설명한 바와 같은, 플레이트 홀더(105)의 구현예이다. 다시, 도 6에 도시된 플레이트 홀더(600)는, 구현될 수 있고, 더 많은, 더 적은, 또는 대안적인 구성요소를 포함할 수 있는, 플레이트 홀더의 하나의 유형에 관한 예이다. 예를 들어, 플레이트 홀더(600)가 2개의 스프링(606.1 및 606.2) 및 4개의 스프링 플런저(610.1 내지 610.4)를 포함하는 것으로 도 6에 도시되어 있지만, 실시예는 임의의 적합한 수 및/또는 유형의 스프링 및 스프링 플런저를 가지는 플레이트 홀더(600)를 포함한다.

실시예에서, 플레이트 홀더(600)는 용기와 시각적 검사 시스템의 화상화 구성요소의 신속하고 일정한 정렬을 제공한다. 이를 위해서, 플레이트 홀더(600)는 주 하우징(602)을 포함하고, 주 하우징은, 특정 크기 및 형상을 갖는 플레이트(예를 들어, 플레이트(104))를 수용하도록 성형된 공동(604)을 형성한다. 예로서 시각적 검사 시스템(100)을 이용할 때, 플레이트(104)가 플레이트 홀더(600) 내로 설치되면, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 용기(106)에 담긴 유체의 테스팅이 시작될 수 있도록, 플레이트(104)가 스테이지(102) 위에 배치된다.

플레이트의 일정한 정렬을 용이하게 하기 위해서, 플레이트 홀더(600)는 또한 스프링(606.1 및 606.2)을 포함하고, 이는 스프링(606.1 및 606.2)이 압축됨에 따라 스프링-로딩형 슬라이딩 벽(sliding spring-loaded wall)(608)에 압력을 인가하도록 하우징(602) 내에 장착된다. 플레이트를 플레이트 홀더(600) 내에 설치하기 위해서, 조작자가 플레이트를 로딩(loading)하면서 플레이트의 측면을 슬라이딩 스프링-로딩형 벽(608) 쪽으로 밀어 넣으면, 스프링(606.1 및 606.2)이 압축되며 플레이트가 공동(604) 내에 배치될 수 있다.

또한, 플레이트 홀더(600)는, 하우징(602)에 대해서 나사체결되는 또는 다른 방식으로 장착되는 4개의 스프링 플런저(610.1 내지 610.4)를 포함한다. 간결함을 위해서 도 6에 도시하지는 않았지만, 실시예는, 약간 압축되는 스프링-로딩형 플런저로 구현되는 스프링 플런저(610.1 내지 610.4) 각각을 포함한다. 이러한 플런저 소재는 플레이트를 제 위치에 유지시키는 것을 용이하게 하기 위한 고무 또는 다른 적합한 가요성 재료로 제조될 수 있다. 또한, 스프링 플런저(610.1 내지 610.4)가 하우징(602) 내로 나사체결되는 실시예에서 스프링 플런저(610.1 내지 610.4)는, 플레이트가 딱 맞게 설치될 수 있을 정도의 강도로 하우징(602) 내에 나사체결될 수 있다. 따라서, 스프링-로딩형 슬라이딩 벽(608)을 압축함으로써 플레이트가 공동(604) 내로 설치되면, 4개의 나사체결된 스프링 플런저(610.1 내지 610.4)는 제2 결합 장치의 역할을 하고 교반 중인 플레이트가 제 위치에서 단단히 유지되게 하는 기능을 한다. 플레이트를 언로딩할 때는, 스프링-로딩형 슬라이딩 벽(608)을 추가로 밀어서 압축하면 플레이트를 들어 올릴 수 있다.

예로서 시각적 검사 시스템(100)을 계속 이용할 때, 플레이트(104)가 플레이트 홀더(600) 내로 일단 배치되면, 스테이지(102)가 조사 시스템(108), 화상화 장치(112), 및 선택적인 광학 시스템(110)에 대응해 이동함에 따라, 각각의 용기(106)가 조사 시스템(108), 화상화 장치(112), 및 선택적인 광학 시스템(110)과 적절히 정렬된다. 따라서, 플레이트 홀더(600)는 각각의 용기(106)에 담긴 유체의 적절하고 일정한 화상화를 보장하고, 각각의 용기는 화상 분석 중에 동일 시계 내에서 보인다. 시각적 검사 시스템(100)이 몇 개의 플레이트를 테스트하기 위해서 이용될 수도 있기 때문에, 플레이트 홀더(600)는 또한, 플레이트 홀더(600) 내로 배치되고 그로부터 제거되는 상이한 트레이들 사이의 용기의 균일한 정렬 및 배치를 보장한다. 이러한 방식으로, 플레이트 홀더(600)는, 각각의 플레이트의 테스트 작동의 시작 전에 예비-정렬 체크를 필요로 하지 않고, 사용자가 플레이트를 로딩 및 언로딩할 수 있게 하고, 그에 의해서 더 효율적인 방식으로 테스트가 실시될 수 있게 하는 편리한 해결책을 제공한다.

본원에서 설명된 도면의 일부는 하나 이상의 기능적 구성요소를 갖는 예시적인 블록도를 도시한다. 그러한 블록도가 설명을 위한 것이고, 설명되고 도시된 장치가, 도시된 구성요소에 대해서, 부가적인, 더 적은, 또는 대안적인 구성요소를 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 여러 실시예에서, 구성요소(그리고 각각의 구성요소에 의해서 제공되는 기능)가 임의의 적합한 구성요소와 연관될 수 있고 그 일부로서 달리 통합될 수 있다. 예를 들어, 제어기(302)가 조사 시스템(340) 또는 화상화 장치(380)와 통합될 수 있다.

개시 내용의 실시예는, 다양한 컴퓨터-실시 동작을 실행하기 위한 컴퓨터 코드를 가지는 비-일시적 컴퓨터-판독 가능 저장 매체에 관한 것이다. 본원에서, "컴퓨터-판독 가능 저장 매체"라는 용어는 본원에서 설명된 동작, 방법, 및 기술을 실시하기 위한 일련의 명령어 또는 컴퓨터 코드를 저장 또는 인코딩할 수 있는 임의의 매체를 포함하기 위해서 사용된다. 매체 및 컴퓨터 코드가 개시 내용의 실시예를 위해서 특별히 설계되고 구성된 것일 수 있거나, 이들이 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 잘 알려지고 이용될 수 있는 종류일 수 있다. 컴퓨터-판독 가능 저장 매체의 예는, 비제한적으로: 하드 디스크, 플로피 디스크, 및 자기 테이프와 같은 자기 매체; CD-ROM 및 홀로그램 장치와 같은 광학적 매체; 광학적 디스크와 같은 자기-광학 매체; 및 ASIC, 프로그래머블 로직 소자("PLD"), 그리고 ROM 및 RAM 소자와 같은, 프로그램 코드를 저장 및 실행하도록 특별하게 구성된 하드웨어 소자를 포함한다.

컴퓨터 코드의 예는, 컴파일러에 의해서 생성된 것과 같은 기계 코드, 및 해석기(interpreter) 또는 컴파일러를 이용하여 컴퓨터에 의해서 실행되는 더 높은 레벨의 코드를 포함하는 파일을 포함한다. 예를 들어, 개시 내용의 실시예가 Java, C++, 또는 다른 객체-지향형 프로그래밍 언어 및 개발 툴을 이용하여 구현될 수 있다. 컴퓨터 코드의 부가적인 예가 암호화된 코드 및 압축된 코드를 포함한다. 또한, 개시 내용의 실시예가, 전송 채널을 통해서 원격 컴퓨터(예를 들어, 서버 컴퓨터)로부터 요청 컴퓨터(예를 들어, 클라이언트 컴퓨터 또는 다른 서버 컴퓨터)에 전달될 수 있는, 컴퓨터 프로그램 제품으로서 다운로드될 수 있다. 개시 내용의 다른 실시예가, 기계-실행 가능 소프트웨어 명령어를 대신하는, 또는 그와 조합된, 하드와이어형 회로망으로 구현될 수 있다.

본원에서 사용된 바와 같이, 문맥에서 달리 명백하게 기재되어 있지 않는 한, 단수 용어("a", "an", 및 "the")가 복수의 대상을 포함할 수 있다.

본원에서 사용된 바와 같이, "위", "아래", "위쪽", "좌측", "우측", "아래쪽", "상단부", "하단부", "수직", "수평", "측면", "더 높은", "더 낮은", "상부", "위에", "아래에", "내부", "내측부", "외부", "외측부", "전방", "후방", "상향", "하부", "하향", "수직", "수직적", "측방향", "측방향적" 등과 같은, 상대적인 용어는 구성요소의 세트의 서로에 대한 배향을 지칭하며; 이러한 배향은 도면에 따른 것이나, 제조나 사용 중에 요구되지는 않는다.

본원에서 사용된 바와 같이, "연결하다", "연결된" 및 "연결"이라는 용어는 동작적 커플링 또는 연계를 지칭한다. 연결된 구성요소들은 서로 직접적으로, 또는 예를 들어 다른 구성요소의 세트를 통해서, 간접적으로 커플링될 수 있다.

본원에서 사용된 바와 같이, "대략적으로", "실질적으로", "실질적", 및 "약"이라는 용어는 작은 변동을 설명하고 나타내기 위해서 사용된다. 소정의 이벤트 또는 상황과 함께 사용될 때, 그러한 용어는, 그러한 이벤트 또는 상황이 정확하게 발생되는 경우뿐만 아니라 그러한 이벤트 또는 상황이 거의 근접하게 발생되는 경우를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 수치 값과 함께 사용될 때, 그러한 용어는 해당 수치 값의 ±10% 이하, 예를 들어 ±5% 이하, ±4% 이하, ±3% 이하, ±2% 이하, ±1% 이하, ±0.5% 이하, ±0.1% 이하, 또는 ±0.05% 이하의 변동 범위를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 값들 사이의 차이가 값의 평균의 ±10% 이하, 예를 들어 ±5% 이하, ±4% 이하, ±3% 이하, ±2% 이하, ±1% 이하, ±0.5% 이하, ±0.1% 이하, 또는 ±0.05% 이하인 경우에, 2개의 수치 값이 "실질적으로" 동일한 것으로 간주될 수 있다.

또한, 양, 비율, 및 다른 수치 값이 종종 본원에서 범위 형식으로 표시된다. 그러한 범위 형식이 편의성 및 간결함을 위해서 사용된 것이 이해될 것이고, 범위의 한계로서 명시적으로 특정된 수치 값을 포함하고, 또한 각각의 수치 값 및 하위-범위가 명시적으로 특정된 것와 같이, 모든 개별적인 수치 값 또는 해당 범위 내에 포함되는 하위-범위를 포함하는 것으로 융통성 있게 이해하여야 한다.

본 개시 내용이 그 특정 실시예를 참조하여 설명되고 도시되었지만, 이러한 설명 및 도시는 본 개시 내용을 제한하지 않는다. 당업자는, 첨부된 청구항에 의해서 규정된 바와 같은 본 개시 내용의 진성한 사상 및 범위를 벗어나지 않고도, 여러 가지 변화가 이루어질 수 있고 균등물로 대체될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도면은 반드시 실제 축척으로 작성된 것은 아닐 수 있다. 제조 프로세스 및 공차로 인해서, 본 개시 내용의 미술적 연출(artistic rendition)과 실제 장치 사이에 차이가 있을 수 있다. 구체적으로 예시되지 않은 본 개시 내용의 다른 실시예가 있을 수 있다. 명세서 및 도면은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주된다. 본 개시 내용의 목적, 사상 및 범위에 맞춰 특정 상황, 재료, 물질의 조성, 기술, 또는 프로세스를 구성하기 위한 수정이 이루어질 수 있다. 그러한 모든 수정은 첨부된 청구 범위 내에 포함된다. 본원에서 개시된 기술이 특정 순서로 실시되는 특정 동작을 참조하여 설명되었지만, 본 개시 내용의 교시 내용으로부터 벗어나지 않고도 균등한 기술을 형성하기 위해서, 이러한 동작들이 조합, 세분, 또는 재배열될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본원에서 구체적으로 표시되지 않는 한, 동작의 순서 및 그룹화는 본 개시 내용을 제한하지 않는다.

Claims

웰 플레이트 검사 시스템으로서,
유체가 담긴 용기를 포함하는 플레이트를 수용하도록 구성된 스테이지;
공급원 광을 생성하도록 구성된 공급원;
광원과 상기 스테이지 사이에 배치된 광학 요소로서,
상기 공급원 광과 상기 유체 내 부유 입자 사이의 상호작용의 결과로서 산란 광을 생성하기 위해서, 상기 공급원 광을 상기 용기에 담긴 유체를 통해서 지향시키도록, 그리고
상기 산란 광을 이용하여 화상을 획득하도록 구성된 화상화 장치로부터 상기 공급원 광을 멀리 전향시키도록 구성되는, 광학 요소; 및
상기 화상으로부터 상기 유체 내의 입자의 크기 및 수를 결정하도록 구성된 제어기를 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 광학 요소가 액시콘을 포함하는, 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 광원이 발광 다이오드(LED)인, 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스테이지는 선택적으로 교반하도록 구성되고, 그리고
상기 화상화 장치는 상기 스테이지가 교반되기 전에 제1 화상 및 상기 스테이지가 교반된 후에 제2 화상을 획득하도록 구성되는, 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스테이지가 선택적으로 교반하도록 구성되고,
상기 화상화 장치는 상기 스테이지가 교반된 후에 복수의 화상을 획득하도록 구성되며; 그리고
상기 제어기는 상기 복수의 화상으로부터 최소 세기 프로젝션(MinIP)을 생성하고, 복수의 화상 각각으로부터 MinIP를 제거하여 화상 스택을 생성하고, 그리고 상기 화상 스택으로부터 상기 유체 내의 입자의 크기 및 수를 결정하도록 추가적으로 구성되는, 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 용기가 상기 플레이트 내에 포함된 복수의 용기들 중 하나이고,
상기 제어기는 상기 플레이트에 포함된 상기 복수의 용기 중의 각각의 용기 내의 입자의 크기 및 수를 결정하도록 추가적으로 구성되고, 그리고
상기 스테이지는 상기 플레이트를 선택적으로 수용 및 해제하도록 구성된 플레이트 홀더를 더 포함하고, 상기 플레이트 홀더는, 상기 플레이트를 상기 스테이지 내에 유지시키도록 그리고 상기 제어기가 상기 플레이트에 포함된 복수의 용기 중의 각각의 용기 내의 입자의 크기 및 수를 결정하는 동안 상기 복수의 용기 중의 각각의 용기를 서로 동일한 시계 내에서 유지시키도록 추가적으로 구성되는, 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 용기가 최대 200 마이크로리터 부피의 유체를 담을 수 있도록 구성되는, 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 산란 광을 상기 화상화 장치로 지향시키도록 구성된 광학 시스템을 더 포함하는, 시스템.
웰 플레이트 검사 시스템으로서,
유체가 담긴 용기를 포함하는 플레이트를 선택적으로 교반시키고 수용하도록 구성된 스테이지;
공급원 광을 생성하도록 구성된 발광 다이오드(LED) 광원;
상기 LED 광원과 상기 스테이지 사이에 배치되고, 굴절된 공급원 광을 생성하기 위해서 상기 공급원 광을 굴절시키도록 구성된 액시콘으로서,
상기 굴절된 공급원 광이 상기 용기에 담긴 유체 내 부유 입자와 상호작용하여 거울로 지향되는 산란 광을 생성하는 한편, 상기 굴절된 공급원 광은 상기 거울로부터 멀리 전향되는, 액시콘;
상기 거울로부터 반사되는 산란 광을 이용하여 순차적인 화상을 획득하도록 구성된 화상화 장치; 및
상기 순차적인 화상으로부터 상기 유체 내의 입자의 크기 및 수를 결정하도록 구성된 제어기를 포함하는, 시스템.
제9항에 있어서,
상기 순차적인 화상이 배경 화상 및 분석 화상을 포함하고, 상기 배경 화상은 상기 스테이지가 교반되기 전에 획득되고, 상기 분석 화상은 상기 스테이지가 교반된 후에 획득되는, 시스템.
제10항에 있어서,
상기 배경 화상 및 상기 분석 화상이, 상기 용기의 하부측에서 관찰되는 유체와 연관되는, 시스템.
제9항에 있어서,
상기 화상화 장치는 상기 스테이지가 교반된 후에 상기 순차적인 화상을 획득하도록 구성되며, 그리고
상기 제어기는 상기 순차적인 화상으로부터 최소 세기 프로젝션(MinIP)을 생성하고, 상기 순차적인 화상의 각각으로부터 MinIP를 제거하여 화상 스택을 생성하고, 그리고 상기 화상 스택으로부터 상기 유체 내의 입자의 크기 및 수를 결정하도록 추가적으로 구성되는, 시스템.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플레이트가 96개의 용기를 포함하는 96개-웰 표준 형식을 갖는, 시스템.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용기는 상기 플레이트 내에 포함된 복수의 용기들 중의 하나이고,
상기 제어기는 상기 플레이트에 포함된 상기 복수의 용기 중의 각각의 용기 내의 입자의 크기 및 수를 결정하도록 추가적으로 구성되고, 그리고
상기 스테이지는 상기 플레이트를 선택적으로 수용 및 해제하도록 구성된 플레이트 홀더를 더 포함하고, 상기 플레이트 홀더는, 상기 플레이트를 상기 스테이지 내에 유지시키도록 그리고 상기 제어기가 상기 플레이트에 포함된 복수의 용기 중의 각각의 용기 내의 입자의 크기 및 수를 결정하는 동안 상기 복수의 용기 중의 각각의 용기를 서로 동일한 시계 내에서 유지시키도록 추가적으로 구성되는, 시스템.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용기가 최대 200 마이크로리터 부피의 유체를 담을 수 있도록 구성되는, 시스템.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액시콘이, 상기 거울로부터 반사된 산란 광을 이용하여 상기 화상화 장치에 의해서 획득되는 상기 순차적인 화상이 상기 용기에 담긴 유체의 부피 전체에 상응하는 피사계 심도를 갖도록 구성되는, 시스템.
스테이지 상에 배치된 플레이트에 포함된 용기에 담긴 유체 내의 입자의 크기 및 수를 계산하기 위한 방법으로서,
광원을 통해서, 공급원 광을 생성하는 단계;
하나 이상의 광학 요소를 통해서, 굴절된 공급원 광을 생성하기 위해 상기 공급원 광을 굴절시키는 단계;
광학 시스템을 통해서, 상기 굴절된 공급원 광과 상기 유체 내 부유 입자 사이의 상호작용의 결과로서의 산란 광을 화상화 장치에 공급하는 단계;
하나 이상의 광학 요소를 통해서, 상기 굴절된 공급원 광을 상기 화상화 장치로부터 멀리 전향시키는 단계;
상기 화상화 장치를 통해서, 상기 공급된 산란 광을 이용하여 순차적인 화상을 획득하는 단계; 및
제어기를 통해서, 상기 순차적인 화상을 이용하여 상기 유체 내의 입자의 크기 및 수를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제17항에 있어서,
상기 플레이트를 교반시키는 단계를 더 포함하고,
상기 산란 광을 이용하여 상기 순차적인 화상을 획득하는 단계의 행동이:
상기 플레이트의 교반 이전에 제1 화상을 획득하는 것; 및
상기 플레이트가 교반된 후에 제2 화상을 획득하는 것을 포함하는, 방법.
제17항에 있어서,
상기 순차적인 화상을 이용하여 상기 유체 내의 입자의 크기 및 수를 결정하는 행동이, 제어기를 통해서 상기 제2 화상으로부터 상기 제1 화상을 제거하여 차이 화상을 제공하는 것, 그리고 상기 차이 화상을 분석하여 상기 유체 내의 입자의 크기 및 수를 결정하는 것을 포함하는, 방법.
제17항에 있어서,
상기 순차적인 화상을 획득하는 행동은, 상기 플레이트가 교반된 후에 상기 순차적인 화상을 획득하는 것을 포함하고, 그리고
상기 순차적인 화상을 이용하여 상기 유체 내의 입자의 크기 및 수를 결정하는 행동이, 상기 순차적인 화상으로부터 최소 세기 프로젝션(MinIP)을 생성하는 것, 상기 순차적인 화상의 각각으로부터 MinIP를 제거하여 화상 스택을 생성하는 것, 그리고 상기 화상 스택으로부터 상기 유체 내의 입자의 크기 및 수를 결정하는 것을 포함하는, 방법.