KR20210013057A - 적어도 하나의 세포 및/또는 적어도 하나의 입자를 포함하는 액체를 분배하기 위한 분배기를 포함하는 분배 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 하나의 세포 및/또는 적어도 하나의 입자를 포함하는 액체를 분배하기 위한 분배기, 및 영역을 조명하기 위한 조명 광을 방출하기 위한 광 소스 및 영역에서 나오는 검출 광을 편향시키기 위한 편향 디바이스를 갖는, 적어도 분배기의 영역을 광학적으로 검출하는 광학 검출 디바이스를 갖는 분배 디바이스에 관한 것이다. 분배 디바이스는, 편향 디바이스가 검출 광을 적어도 두 번, 특히 정확히 두 번 편향시키는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 적어도 하나의 세포 및/또는 적어도 하나의 입자를 포함하는 액체를 분배하기 위한 분배기, 및 영역을 조명하기 위한 조명 광을 방출하기 위한 광 소스 및 영역에서 나오는 검출 광을 편향시키기 위한 편향 디바이스를 갖는, 적어도 분배기의 영역을 광학적으로 검출하는 광학 검출 디바이스를 갖는 분배 디바이스에 관한 것이다.
단일클론 항체들 및 다른 단백질들과 같은 활성 물질들이 소위 단일클론 세포주들의 도움으로 생성되는 것은 종래 기술로부터 알려져 있다. 이들은 모두 단일 부모 세포의 후손인 세포 집단들이다. 단일클론 세포주들의 생산은, 이것이 일정하고 재생가능한 품질로 활성 성분들을 생산하기 위해 집단의 모든 세포들이 거의 동일한 게놈을 갖는 것을 보장하기 위한 유일한 방법이기 때문에 필요하다.
단일클론 세포주들을 생산하기 위해, 세포들은 마이크로타이터 플레이트(microtitre plate)의 용기에 개별적으로 옮겨진다. 옮겨질 세포들은 숙주 세포주를 유전적으로 변형하고 이런 변형된 세포들을 분리하여 생산된다. 개별 세포들은 분배 디바이스(dispensing device)에 의해 마이크로타이터 플레이트들에 증착된다. 세포들이 마이크로타이터 플레이트의 각자의 용기들에 놓여진 후, 세포들은 성장할 수 있고 이어서 바이오리액터(bioreactor)로 옮겨질 수 있다.
분배 디바이스의 사용자는, 마이크로타이터 플레이트의 용기에 증착된 각각의 액체가 세포 및/또는 입자를 포함하는지 여부를 알고 싶어한다. 그러므로, 분배 디바이스는 일반적으로, 분배된 액체가 세포 및/또는 입자를 포함하는지 여부를 결정하는 데 사용되는 광학 검출 장치를 갖는다.
고해상도 이미지들을 획득하기 위해, 광학 검출 장치가 분배 디바이스의 분배기에 가능한 한 가깝게 배치되는 것이 추천된다. 그러나, 이것은 구조적인 조건들로 인해 가능하지 않다. 분배기와 분배된 액체를 수용하기 위한 용기 사이의 거리는, 분배된 액체가 실제로 용기에 있도록 가능한 한 작아야 한다. 그러나, 이것은, 광학 검출 장치가 분배기 가까이에 배열될 수 없기 때문에 복잡한 광학 검출 장치를 사용해야 함을 의미한다.
RIBA J ET AL: 문헌("Label-free isolation and deposition of single bacterial cells from heterogeneous samples for clonal culturing", SCIENTIFIC REPORTS, vol. 6, No. 1, September 6, 2016)은 박테리아 세포를 포함할 수 있는 액체를 분배하기 위한 디바이스를 개시한다. 디바이스는 대물 렌즈와 편향 미러를 갖는 광학 검출 디바이스를 갖는다.
SHIN D-Y ET AL: 문헌("Rapid jetting status inspection and accurate droplet volume measurement for a piezo drop-on-demand inkjet print head using a scanning mirror for display applications", REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, AIP, MELVILLE, NY, US, Vol. 88, No. 2, February 13, 2017)은 회전가능한 거울을 가진 잉크젯 프린트헤드를 개시한다.
ORTEGA ARROYO J ET AL: 문헌("Label-Free, A11-Optical Detection, Imaging, and Tracking of a Single Protein", NANO LETTERS, Vol. 14, No. 4, April 9, 2014)은 단일 단백질을 검출, 수용 및 추적하기 위한 디바이스를 개시한다. 디바이스는 검출 광을 CMOS 카메라로 편향시키는 편광 빔 스플리터를 갖는다.
DRECHSLER A ET AL: 문헌("Confocal microscopy with a high numerical aperture parabolic mirror", OPTICS EXPRESS, Vol. 9, No. 12, December 3, 2001)은 포물면 거울을 갖는 공초점 현미경을 개시한다.
Gross A ET AL: 문헌("Single-Cell Printer: Automated, On Demand, and Label Free", Journal of Laboratory Automation Society for Laboratory Automation and Screening, Vol. 18, December 1, 2013)은 액체를 분배하기 위한 디바이스를 개시한다. 디바이스는 분배된 액체를 수용하기 위한 수용 디바이스를 갖는다.
WO 2017/220 509 A1은 유체 용기 내의 세포들 또는 입자들을 검출하기 위한 디바이스를 개시한다. 디바이스는 적어도 하나의 세포 또는 적어도 하나의 입자를 분배하는 데 사용되는 분배기를 포함한다. 또한, 디바이스는 세포 또는 입자를 검출하는 검출 장치를 갖는다.
그러므로, 본 발명의 목적은 개선된 분배 디바이스를 제공하는 것이다.
목적은 서두에 언급된 타입의 분배 디바이스에 의해 달성되고, 분배 디바이스는, 편향 디바이스가 검출 광을 적어도 두 번, 특히 정확히 두 번 편향시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디바이스는, 표준 대물 렌즈를 사용하는 경우에도 고려중인 영역의 고해상도 및/또는 고배율이 달성될 수 있다는 장점을 갖는다. 이는, 편향 디바이스로 인해 더 높은 개구수를 사용할 수 있기 때문에 가능하다. 특히, 본 발명에 따른 디바이스에서 고가의 대물 렌즈를 사용할 필요가 있는 것이 아니라, 보다 비용 효율적인 표준 대물 렌즈를 사용할 수 있다. 편향 디바이스의 제공은 또한 아래에서 더 상세히 설명되는 광학 검출 디바이스의 컴포넌트들이 분배기의 영역을 광학적으로 검출하기 위해 이동할 필요가 없고, 특히 분배기에 관련하여 이동될 필요가 없는 장점을 제공한다.
본 발명의 다른 장점은, 분배기의 영역이 조명 광으로 조명된다는 것이다. 따라서, 분배기의 영역을 살펴봄으로써, 분배될 액체가 세포 또는 입자를 포함하는지 여부가 결정될 수 있다. 분배기의 영역은 바람직하게 분배기의 출력 영역, 특히 노즐을 갖는 분배기의 출력 영역에 대응한다. 그러므로, 분배기에서 실제로 분배되는 액체를 볼 필요가 없다. 분배기의 영역을 보는 것은, 분배기와 마이크로타이터 플레이트 사이에 어떠한 광학 엘리먼트들도 배열될 필요가 없다는 장점을 제공한다. 그러므로, 분배기와 마이크로타이터 플레이트 사이의 거리는 작을 수 있다.
액체, 특히 한 방울의 액체는 분배기를 통해 분배된다. 분배된 액체는 세포들 및/또는 입자들을 포함하지 않는다. 대안적으로, 분배된 액체는 정확히 하나의 단일 세포 또는 다중 세포들 및/또는 하나의 단일 입자 또는 다중 입자들을 포함할 수 있다.
분배기는 분배 디바이스의 액체 저장소에 유체적으로 연결될 수 있다. 이에 의해, 액체 방울은 적어도 하나의 세포 및/또는 적어도 하나의 입자를 가질 수 있다. 분배된 액체는 10 pl(피코리터) 내지 50 nl(나노리터) 범위의 볼륨을 갖는다. 유체는 세포 성장을 촉진하는 세포 현탁액일 수 있다. 입자는 유리 또는 폴리머 비드(bead)일 수 있고 세포와 실질적으로 동일한 볼륨을 가질 수 있다. 광 소스는 LED 램프일 수 있다.
조명 광에 의한 영역의 조명의 결과로서 영역에서 나오는 검출 광이 검출될 수 있다. 검출된 검출 광은 아래에 상세히 설명된 판독 디바이스를 통해 판독되고 이어서 평가될 수 있다.
특정 실시예에서, 편향 디바이스는 조명 광을 적어도 두 번, 특히 정확히 두 번 편향시킬 수 있다. 이것은, 편향 디바이스가 검출 광과 조명 광 둘 모두를 편향시키는 방식으로 설계되고 배열된다는 것을 의미한다. 결과적으로, 소형 광학 검출 디바이스가 구현될 수 있다. 이 경우, 검출 광은 각각의 편향 프로세스 동안 거의 90°, 특히 정확히 90° 편향될 수 있다. 유사하게, 조명 광은 각각의 편향 프로세스 동안 실질적으로 90°, 특히 각각의 경우에 정확히 90° 편향될 수 있다.
또한, 편향 디바이스는, 편향 디바이스의 제1 면을 통해 출사되는 조명 광이 제2 면을 통해 입사하는 조명 광에 대해 적어도 두 번 편향되도록 설계될 수 있다. 편향 디바이스는, 편향 디바이스에서 나오는 조명 광이 편향 디바이스로 입사하는 조명 광과 오프셋되어 이어지도록 설계될 수 있다. 특히, 편향 디바이스는 편향 디바이스로부터 출사하는 조명 광을 편향 디바이스로 입사하는 조명 광에 대해 실질적으로 평행하게, 특히 평행하게 변위시킬 수 있다. 조명 광의 편향은 각각의 편향 프로세스에서 검출 광과 유사하게 거의 90°, 특히 정확히 90°만큼 발생할 수 있다.
편향 디바이스에서 출사하는 검출 광은 편향 디바이스로 입사하는 검출 광에 대해 오프셋되어 이어질 수 있다. 편향 디바이스로부터 출사하는 검출 광이 편향 디바이스에 입사하는 검출 광에 대해 실질적으로 평행하게, 특히 평행하게 변위되는 것이 특히 유리하다. 또한, 편향 디바이스는, 편향 디바이스의 제2 면을 통해 출사되는 조명 광이 제1 면을 통해 입사하는 조명 광에 대해 적어도 두 번 편향되도록 설계될 수 있다.
특정 실시예에서, 편향 디바이스는 조명 광 및/또는 편향 광을 편향시키기 위한 적어도 하나의 프리즘을 가질 수 있다. 프리즘은 프리즘에서 출사하는 조명 광이 간단한 방식으로 오프셋될 수 있는, 특히 프리즘에 입사하는 조명 광과 평행하게 변위될 수 있는 장점을 제공한다. 마찬가지로, 프리즘으로부터 출사하는 검출 광은 쉽게 오프셋될 수 있고, 특히 프리즘에 입사하는 검출 광에 대해 평행하게 변위될 수 있다. 프리즘이 적어도 4 개, 특히 정확히 4 개의 모서리들을 갖는 베이스 영역을 갖으면 변위가 특히 쉽게 발생한다. 프리즘은 비스듬한 프리즘, 특히 평행육면체일 수 있다. 프리즘은 바람직하게는 능면체일 수 있다. 프리즘의 사용은, 조명 광 및/또는 검출 광의 정확한 평행 변위가 구현될 수 있는 장점을 갖는다.
프리즘을 사용할 때, 제1 면은 프리즘의 측면에 대응하고 제2 면은 프리즘의 다른 측면에 대응한다. 제1 면, 특히 측면, 및 제2 면, 특히 다른 측면은 서로 평행하게 이어질 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 편향 디바이스는 조명 광 및/또는 검출 광을 편향시키기 위한 적어도 2 개의 거울들을 가질 수 있다. 편향 디바이스가 프리즘을 가지든 거울을 가지든 상관 없이, 편향 디바이스는, 분배기의 영역이 조명 광에 의해 조명되도록 분배기의 영역의 방향으로 조명 광을 편향시키는 방식으로 양쪽 경우들에 있어서 설계된다.
광학 검출 디바이스는 대물 렌즈를 가질 수 있다. 대물 렌즈는 물체의 실제 광학 이미지를 생성하는 수집 광학 시스템이다. 편향 디바이스는 대물 렌즈와 분배기 사이의 조명 광 및/또는 검출 광의 빔 경로에 배열될 수 있다. 이것은 편향 디바이스가 분배기에 기계적으로 연결될 수 있게 하여, 소형 디바이스가 구현될 수 있다. 특히, 편향 디바이스는 특히 직접적으로 분배기에 부착될 수 있다. 이것은 대물 렌즈와 분배기 사이의 거리를 작게 할 수 있고, 이는 차례로 해상도와 배율에 유리하다.
편향 디바이스는 조명 광을 분배기 영역으로 직접 편향시킬 수 있다. 이는, 조명 광의 빔 경로에서 분배기와 편향 디바이스 사이에 추가 광학 엘리먼트들이 배열되지 않음을 의미한다. 또한, 편향 디바이스는 검출 광을 대물 렌즈로 직접 편향시킬 수 있다. 이는, 검출 광의 빔 경로에서 대물 렌즈와 편향 디바이스 사이에 추가 광학 엘리먼트들이 배열되지 않음을 의미한다.
적어도 하나의 렌즈는 분배기, 특히 프리즘을 향하는 편향 디바이스의 면에 부착되거나 배열될 수 있다. 렌즈는 분배기를 향하는 편향 디바이스의 면, 특히 광 출사 측에 부착된 평면 측을 가질 수 있다. 렌즈의 평면 측은 프리즘의 측면에 바람직하게 직접 부착될 수 있다. 렌즈를 사용함으로써, 특히 구면 수차로부터 발생하는 이미징 에러는 간단한 방법으로 적어도 부분적으로 제거될 수 있다.
대물 렌즈는, 대물 렌즈의 광학 축이 분배기로부터 액체의 출력 방향에 대해 횡방향, 특히 수직방향으로 이어지는 방식으로 배열될 수 있다. 대물 렌즈의 그런 배열은, 대물 렌즈가 분배기 위에 배열되는 공지된 분배 디바이스들보다 대물 렌즈가 분배기에 더 가깝게 배열될 수 있다는 장점을 제공한다. 결과적으로, 위에서-설명된 대물 렌즈의 배열은 해상도 및/또는 배율을 증가시킨다.
분배 디바이스는 분배기를 작동시키기 위한 액추에이터를 가질 수 있다. 액추에이터는 피에조 액추에이터일 수 있다. 대물 렌즈와 액추에이터는 분배기와 관련하여 서로 대향될 수 있다. 특히, 액추에이터와 대물 렌즈는 분배기에서 액체가 배출되는 방향과 동일한 방향으로 이어지는 평면과 관련하여 서로 대향하여 놓일 수 있다.
특정 실시예에서, 광학 검출 디바이스는 분배기의 영역에서 나오는 검출된 검출 광을 판독하기 위한 판독 디바이스(read-out device)를 가질 수 있다. 판독 디바이스는 검출된 검출 광에 포함된 정보를 판독하는 데 사용된다. 검출 광은 조명 광으로 영역을 조명하는 것에서 발생하고/발생하거나 예컨대 세포들 및/또는 입자들에서 반사된 조명 광을 갖는다.
검출 광과 조명 광은 적어도 부분적으로 공통 빔 경로를 가질 수 있다. 공통 빔 경로는 적어도 대물 렌즈와 편향 디바이스를 가질 수 있다.
또한, 광학 검출 디바이스는 이미징 디바이스를 가질 수 있다. 검출된 검출 광에 기반하여, 이미징 디바이스는 이미지를 생성할 수 있다. 특히, 분배기 영역의 이미지는 이미징 디바이스에 의해 생성될 수 있다. 분배기 영역은 분배기의 출력 영역, 특히 분배기의 노즐을 가질 수 있다. 판독 디바이스는 이미징 디바이스에 통합될 수 있다. 이미징 디바이스는 카메라일 수 있다.
광학 검출 디바이스는 또한 검출된 검출 광을 평가하기 위한 평가 디바이스를 가질 수 있다. 평가 디바이스는 영역의 광학 특성을 결정하기 위해 검출된 검출 광을 평가할 수 있다. 특히, 평가 디바이스는 판독 디바이스를 통해 판독된 정보를 평가할 수 있다. 예컨대, 영역의 투명도 및/또는 대비 및/또는 반사 정도가 광학 특성으로 결정될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 영역의 추가 광학 특성은 또한 결정될 수 있다.
검출된 검출 광에 기반하여, 특히 영역의 소정 광학 특성에 기반하여, 평가 디바이스는, 세포 및/또는 입자가 분배기 영역에 배열되지 않았는지 여부 또는 단일 세포 및/또는 단일 입자가 분배기의 영역에 배열되는지 여부 또는 여러 개의 세포들 및/또는 여러 개의 입자들이 배열되는지 여부를 결정할 수 있다. 결과적으로, 영역에 배열된 세포들 및/또는 입자들의 수는 평가 디바이스에 의해 간단한 방식으로 결정될 수 있다. 평가 디바이스는 이미징 디바이스에 통합될 수 있다.
예컨대, 구면 수차로부터 발생하는 이미징 에러의 적어도 부분적 제거를 위한 알고리즘은 평가 디바이스에 저장될 수 있다. 결과적으로, 더 나은 품질의 이미지들이 이미징 장치에 의해 생성될 수 있다.
특정 실시예에서, 광학 검출 디바이스는 분배기의 적어도 하나의 영역 및/또는 분배기의 적어도 하나의 다른 영역을 조명하기 위한 여기 광을 분배하기 위해 추가 광 소스를 가질 수 있다. 추가 광 소스는 레이저일 수 있다. 매우 특정한 실시예는, 여기 광 및 조명 광이 적어도 부분적으로 공통 빔 경로를 가질 때 획득된다. 이 실시예에서, 간단하고 소형의 광학 시스템이 획득된다. 공통 빔 경로는 적어도 대물 렌즈와 편향 디바이스를 가질 수 있다.
판독 디바이스는, 분배기의 영역에서 나오는 검출된 추가 검출 광을 판독하는 방식으로 배열 및 설계될 수 있다. 추가 검출 광은 분배기의 영역 및/또는 다른 영역의 조명에서 발생한다. 추가 검출 광은 검출 광과 유사하게 편향 디바이스에 의해 두 번 편향될 수 있다. 특히, 편향 디바이스로부터 출사하는 추가 검출 광은 편향 디바이스에 입사하는 추가 검출 광에 대해 실질적으로 평행하게, 특히 평행하게 변위될 수 있다.
검출된 추가 검출 광에 기반하여, 이미징 디바이스는 영역 및/또는 다른 영역의 추가 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 평가 디바이스는 영역 및/또는 다른 영역의 추가 광학 특성을 결정하기 위해 추가 검출 광을 평가할 수 있다. 추가 광학 특성은 영역에 배열된 세포 및/또는 영역에 배열된 입자의 형광일 수 있다. 이 경우, 여기 광은 세포 및/또는 입자를 여기하는 데 사용된다. 여기 광은 세포의 형광 물질 및/또는 입자의 형광 물질에 의해 흡수된다. 세포 및/또는 입자에 의해 방출되는 추가 검출 광은 형광 광에 대응한다. 추가 검출 광에 기반하여, 평가 디바이스는, 형광 세포 및/또는 형광 입자가 영역 및/또는 다른 영역에 배열되지 않는지 여부 또는 정확히 하나의 단일 형광 세포 및/또는 정확히 하나의 단일 형광 입자가 영역 및/또는 다른 영역에 배열되는지 여부 및/또는 여러 개의 세포들 및/또는 여러 개의 입자들이 영역에 배열되는지 여부를 결정할 수 있다.
추가 검출 광 및 여기 광은 적어도 부분적으로 공통 빔 경로를 가질 수 있다. 공통 빔 경로는 적어도 대물 렌즈와 편향 디바이스를 가질 수 있다.
검출된 검출 광 및 검출된 추가 검출 광을 판독하기 위한 판독 디바이스 및 이미지 및 추가 이미지를 생성하기 위한 이미징 디바이스 및 추가 광학 특성을 결정하기 위한 평가 디바이스의 사용은, 광학 검출 시스템이 적은 수의 엘리먼트들로 구현되는 장점을 제공한다.
편향 디바이스의 제공은, 형광 세포 및/또는 형광 입자가 영역에 배열되는지 여부가 결정되는 실시예에서 특히 유리하다. 위에서 이미 설명된 바와 같이, 편향 디바이스의 제공은 더 높은 개구수의 장점을 제공한다. 이것은, 결과적인 더 큰 방출 각도로 인해, 세포 및/또는 입자에서 나오는 광자들이 대물 렌즈에 도달할 수 있는 더 큰 영역이 커버되는 것을 의미한다. 이 점에서, 영역의 더 나은 이미지가 또한 편향 디바이스로 인해 획득될 수 있다. 또한, 더 큰 방사 각도로 인해, 세포 및/또는 입자는 더 짧은 시간 기간 동안 여기될 수 있고, 이는 액체가 분배기로부터 더 빠르게 분배되게 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 광학 검출 디바이스는 검출된 추가 검출 광을 판독하기 위해 추가 판독 디바이스를 가질 수 있다. 또한, 광학 검출 디바이스는 검출된 추가 검출 광 및/또는 추가 평가 디바이스에 기반하여 영역 및/또는 다른 영역의 추가 이미지의 생성을 위한 추가 이미징 디바이스를 가질 수 있다. 추가 평가 디바이스는 영역의 추가 광학 특성을 결정하기 위해 추가 검출 광을 평가할 수 있다. 추가 검출 광에 기반하여, 추가 평가 디바이스는, 형광 세포 및/또는 형광 입자가 영역 및/또는 다른 영역에 배열되지 않는지 여부 또는 정확히 하나의 단일 형광 세포 및/또는 정확히 하나의 단일 형광 입자가 형광 입자가 배열되는 영역 및/또는 다른 영역에 배열되는지 여부 및/또는 여러 개의 세포들 및/또는 여러 개의 입자들이 영역에 배열되는지 여부를 결정할 수 있다. 추가 이미징 디바이스는 카메라 및/또는 추가 평가 디바이스일 수 있고/있거나 추가 판독 디바이스는 이미징 디바이스에 통합될 수 있다.
분배 디바이스는 편향 및/또는 흡입 디바이스를 가질 수 있다. 전환 디바이스는 분배된 액체, 특히 분배된 액체 방울을 전환하는 데 사용된다. 흡입 디바이스는 분배된 액체를 흡입하는 데 사용된다. 분배된 액체는 리젝트 용기(reject container)로 전환 및/또는 흡입될 수 있다. 편향 및/또는 흡입은, 분배된 액체가 용기, 특히 마이크로타이터 플레이트의 용기로 들어가기 전에 발생할 수 있다. 분배된 액체는, 액체가 세포들 및/또는 입자들을 포함하지 않는 경우 편향 및/또는 흡입될 수 있다. 대안적으로, 분배된 액체는, 액체에 포함된 세포들 및/또는 입자들의 수가 미리 규정된 값보다 크거나, 특히 1보다 큰 경우 편향 및/또는 흡입될 수 있다.
본 발명의 주제는 도면들에서 개략적으로 도시되고, 동일하거나 동일한 효과를 갖는 엘리먼트들은 대부분 동일한 참조 부호들이 제공된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 본 발명에 따른 분배 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 2는 제2 실시예에 따른 본 발명에 따른 분배 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 본 발명에 따른 분배 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 2는 제2 실시예에 따른 본 발명에 따른 분배 디바이스의 개략도를 도시한다.
도 1은 적어도 하나의 세포(3) 및/또는 적어도 하나의 입자를 포함하는 액체(4)를 분배하기 위한 분배기(2) 및 분배기(2)의 적어도 하나의 영역(6)을 광학적으로 검출하기 위한 광학 검출 디바이스(5)를 갖는 분배 디바이스(1)를 도시한다. 광학 검출 디바이스(5)는 조명 광(8)을 방출하기 위한 LED 램프와 같은 광 소스(7) 및 프리즘(24)을 갖는 편향 디바이스(9)를 갖는다. 조명 광(8)은 영역(6)을 조명하는 데 사용되며 편향 디바이스(9)에 의해 두 번 편향된다. 이어서, 영역(6)에서 나오는 검출 광(15)은 또한 편향 디바이스(9)에 의해 두 번 편향된다.
편향 디바이스(9)는, 프리즘의 제1 면(10)을 통해 출사되는 조명 광(8)이 프리즘의 제2 면(11)을 통해 입사하는 조명 광(8)과 평행하게 변위되는 방식으로 설계된다. 마찬가지로, 프리즘의 제2 면(11)을 통해 출사되는 검출 광(15)은 프리즘의 제1 면(10)을 통해 입사하는 검출 광(15)과 평행하게 변위된다. 도 1은, 광 소스(7)가 조명 광(8)을 방출하는 상태를 도시한다.
편향 디바이스(9)는, 조명 광(8)을 분배기(2)의 영역(6)으로 편향시키는 방식으로 배열된다. 분배기(2)의 영역(6)은 분배기(2)의 출력 영역에 대응한다. 도 1은, 분배기(2)가 액체(4), 특히 세포(3)를 포함하는 한 방울의 액체를 분배한 상태를 도시한다. 액체(4)는 용기(29)로 공급된다. 분배기(2)는 액추에이터(미도시), 특히 피에조 액추에이터에 의해 작동된다.
광학 검출 디바이스(5)는 또한 대물 렌즈(12)를 갖는다. 대물 렌즈(12)는, 대물 렌즈(12)의 광학 축(13)이 분배기(2)로부터 액체(4)의 분배 방향(R)에 수직으로 이어지는 방식으로 배열된다. 편향 디바이스(9)는 분배기(2)와 대물 렌즈(12) 사이의 조명 광(8) 및/또는 검출 광(15)의 빔 경로에 배열된다.
또한, 광학 검출 디바이스(5)는 대물 렌즈(12)와 광 소스(7) 사이의 조명 광(8)의 빔 경로에 배열된 필터(25)를 갖는다. 필터(25)는, 대물 렌즈(12)의 방향으로 조명 광(8)을 편향시키는 방식으로 설계된다. 또한, 필터(25)는, 도 1에 파선들로 도시된, 영역(6)에서 나오는 검출 광(15)을 통과하는 방식으로 설계된다. 필터(25)를 통과한 검출 광(15)은 이미징 디바이스(16)의 방향으로 빔 편향기(26)에 의해 편향된다. 편향 광(15)과 조명 광(8)은 부분적으로 공통 빔 경로를 갖는다.
이미징 디바이스(16)에 배열된 판독 디바이스(14)는 이미징 디바이스(16)의 검출기에 의해 검출된 검출 광(15)을 판독한다. 검출된 검출 광(15), 특히 판독 디바이스(14)에 의해 판독된 정보에 기반하여, 이미징 디바이스(16)는 영역(6)의 이미지를 생성할 수 있다.
이미징 디바이스(16)는 광학 검출 디바이스(5)의, 예컨대 컴퓨터인 평가 디바이스(17)에 전기적으로 연결된다. 평가 디바이스(17)는 기록된 검출 광(15)을 평가할 수 있다. 특히, 평가 디바이스(17)는 판독 디바이스(14)에 의해 판독된 정보를 평가할 수 있다. 검출 광(15)에 기반하여, 평가 디바이스(17)는 영역(6)의 광학 특성을 결정할 수 있다. 영역(6)의 광학 특성을 결정함으로써, 세포(3) 및/또는 입자가 조명된 영역에 배열되지 않는지 여부 또는 적어도 하나의 세포(3) 및/또는 적어도 하나의 입자가 배열되는지 여부를 결정하는 것이 가능하다.
평가 디바이스(17)는 제어 디바이스(28)에 전기적으로 연결된다. 평가 디바이스(17)의 평가 결과에 기반하여, 제어 디바이스(30)는 분배기(2)의 분배 프로세스를 제어한다. 제어 디바이스(30)는 이동 디바이스(29)에 전기적으로 연결된다. 이동 디바이스(29)는, 액체(4)가 원하는 저장 위치에 분배될 수 있는 방식으로 분배기(2) 및/또는 용기(29)를 이동시킬 수 있다.
또한, 제어 디바이스(30)는 분배 디바이스(1)의 편향 및/또는 흡입 디바이스(32)를 제어할 수 있다. 제어 디바이스(30)는, 세포들(3) 및/또는 입자들이 액체(4)에 배열되지 않거나 몇몇 세포들(3) 및/또는 몇몇 입자들이 액체(4)에 배열되는 경우 분배된 액체(4)가 편향 및/또는 흡입되는 방식으로 편향 및/또는 흡입 디바이스(32)를 제어할 수 있다.
도 2는 제2 실시예에 따른 본 발명에 따른 분배 디바이스의 개략도를 도시한다. 제2 실시예는, 광학 검출 장치(5)가 추가 광 소스(18), 추가 이미징 장치(22) 및 추가 판독 디바이스(21)를 추가로 갖는다는 점에서도 1에 도시된 제1 실시예와 상이하다. 추가 광 소스(18)는 레이저일 수 있고 추가 이미징 디바이스(22)는 카메라일 수 있다. 도 2는, 추가 광 소스(18)가 여기 광(19)을 방출하는 상태를 도시한다. 대조적으로, 광 소스(7)는 어떠한 조명 광(8)도 방출하지 않는다.
다른 차이는, 제2 실시예가 빔 편향기(26) 대신에 추가 필터(28)를 갖는다는 것이다. 추가 필터(28)는, 도시되지 않은 검출 광(15)을 이미징 디바이스(16)로 편향시키는 방식으로 설계된다. 또한, 추가 필터(28)는, 추가 검출 광(20)을 통과시키는 방식으로 설계된다. 광학 검출 디바이스(5)는 또한 추가 이미징 디바이스(22)의 방향으로 추가 검출 광(20)을 편향시키는 추가 빔 편향기(27)를 가지며, 여기서 추가 검출 광(20)은 추가 이미징 디바이스(22)의 검출기에 의해 검출된다. 추가 검출 광(20)은 검출 광(15)과 유사하게 편향 디바이스(9)에 의해 두 번 편향된다.
추가 광 소스(18)는 추가 빔 편향기(27), 추가 필터(28), 필터(25)를 통해 대물 렌즈(12)로 통과되는 분배기(2)의 영역(6)을 조명하기 위한 여기 광(19)을 방출한다. 여기 광(19)과 조명 광(8)은 공통 빔 경로를 갖는다. 특히, 조명 광(8)과 여기 광(19)은 둘 모두는 대물 렌즈(12)와 편향 디바이스(9)를 통과한다.
여기 광(19)의 결과로서 영역(6)에서 나오는 검출된 추가 검출 광(20)은 추가 판독 디바이스(21)에 의해 판독된다. 추가 검출 광(20)은, 형광 특성을 갖는 세포(3) 및/또는 입자가 분배기(2)의 영역(6)에 배열되는 경우 세포(3) 및/또는 입자에 의해 방출되는 형광 광일 수 있다. 추가 검출 광(20)에 기반하여, 추가 이미징 디바이스(22)는 분배기(2)의 영역(6)의 추가 이미지를 생성할 수 있다. 추가 평가 디바이스(23)는 추가 검출 광(20)을 평가하고, 형광 세포(3) 및/또는 형광 입자가 영역(6)에 배열되지 않는지 여부 또는 적어도 하나의 세포(3) 및/또는 적어도 하나의 입자가 영역(6)에 배열되는지를 결정한다.
여기 광(19)과 추가 검출 광(20)은 부분적으로 공통 빔 경로를 갖는다.
1
분배 디바이스
2 분배기
3 세포
4 액체
5 광학 검출 디바이스
6 영역
7 광 소스
8 조명 광
9 편향 디바이스
10 제1 면
11 제2 면
12 대물 렌즈
13 광학 축
14 판독 디바이스
15 검출 광
16 이미징 디바이스
17 평가 디바이스
18 추가 광 소스
19 여기 광
20 추가 검출 광
21 추가 판독 디바이스
22 추가 이미징 디바이스
23 추가 평가 디바이스
24 프리즘
25 필터
26 빔 편향기
27 추가 빔 편향기
28 추가 필터
29 용기
30 제어 디바이스
31 이동 디바이스
32 편향 및/또는 흡입 디바이스
R 출력 방향
2 분배기
3 세포
4 액체
5 광학 검출 디바이스
6 영역
7 광 소스
8 조명 광
9 편향 디바이스
10 제1 면
11 제2 면
12 대물 렌즈
13 광학 축
14 판독 디바이스
15 검출 광
16 이미징 디바이스
17 평가 디바이스
18 추가 광 소스
19 여기 광
20 추가 검출 광
21 추가 판독 디바이스
22 추가 이미징 디바이스
23 추가 평가 디바이스
24 프리즘
25 필터
26 빔 편향기
27 추가 빔 편향기
28 추가 필터
29 용기
30 제어 디바이스
31 이동 디바이스
32 편향 및/또는 흡입 디바이스
R 출력 방향
Claims (21)
- 분배 디바이스(dispensing device)(1)로서,
상기 분배 디바이스(1)는 적어도 하나의 세포(3) 및/또는 적어도 하나의 입자를 포함하는 액체(4)를 분배하기 위한 분배기(2), 및 적어도 상기 분배기(2)의 영역(6)을 광학적으로 검출하기 위한 광학 검출 디바이스(5)를 가지며, 상기 광학 검출 디바이스(5)는 상기 영역(6)을 조명하기 위한 조명 광(8)을 방출하기 위한 광 소스(7) 및 상기 영역(6)에서 나오는 검출 광(15)을 편향시키기 위한 편향 디바이스(deflection device)(9)를 갖고, 상기 편향 디바이스(9)는 상기 검출 광(15)을 적어도 두 번, 특히 정확히 두 번 편향시키는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1). - 제1 항에 있어서,
a. 상기 편향 디바이스(9)는 상기 조명 광(8)을 적어도 두 번, 특히 정확히 두 번 편향시키고/시키거나
b. 상기 편향 디바이스(9)는, 상기 편향 디바이스의 제1 면(10)을 통해 출사하는 상기 조명 광(8)이 제2 면(11)을 통해 입사하는 상기 조명 광(8)에 대해 적어도 두 번 편향되고/되거나
c. 상기 편향 디바이스(9)에서 출사하는 상기 조명 광(8)은 상기 편향 디바이스(9)에 입사하는 상기 조명 광(8)에 대해 오프셋되어 이어지고/지거나
d. 상기 편향 디바이스(9)에서 출사하는 상기 조명 광(8)은 상기 편향 디바이스에 입사하는 상기 조명 광(8)에 대해 실질적으로 평행하게, 특히 평행하게 변위되는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1). - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
a. 상기 편향 디바이스(9)에서 출사하는 상기 검출 광(15)은 상기 편향 디바이스(9)에 입사하는 상기 검출 광(15)에 대해 오프셋되어 이어지고/지거나
b. 상기 편향 디바이스(9)에서 출사하는 상기 검출 광(15)은 상기 편향 디바이스에 입사하는 상기 검출 광(15)에 대해 실질적으로 평행하게, 특히 평행하게 변위되고/되거나
c. 상기 편향 디바이스(9)는, 상기 편향 디바이스(9)의 상기 제2 면(11)을 통해 출사하는 상기 검출 광(15)이 상기 제1 면(10)을 통해 입사하는 상기 검출 광(15)에 대해 적어도 두 번 편향되는 방식으로 설계되는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1). - 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
a. 상기 편향 디바이스(9)는 상기 검출 광(15) 및/또는 상기 조명 광(8)을 편향시키기 위해 적어도 하나의 프리즘(24)을 가지며/가지거나
b. 상기 편향 디바이스(9)는 적어도 4 개의 모서리(corner)들을 갖는 베이스 영역을 갖는 적어도 하나의 프리즘(24)을 가지며/가지거나
c. 상기 편향 디바이스(9)는 비스듬한 프리즘(oblique prism), 특히 평행육면체, 바람직하게 능면체를 가지며/가지거나
d. 상기 편향 디바이스(9)는 프리즘(24)을 갖고, 상기 조명 광(8)이 상기 프리즘(24)에서 출사하는 상기 프리즘(24)의 제1 면(10)은 상기 조명 광(8)이 상기 프리즘(24)에 입사하는 제2 면(11)에 평행하게 이어지는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1). - 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편향 디바이스(9)는 상기 검출 광(15) 및/또는 상기 조명 광(8)을 편향시키기 위해 적어도 2 개의 거울들을 갖는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1).
- 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
a. 상기 광학 검출 디바이스(5)는 대물 렌즈(12)를 갖고/갖거나
b. 상기 편향 디바이스(9)는 상기 대물 렌즈(12)와 상기 분배기(2) 사이의 상기 검출 광(15) 및/또는 상기 조명 광(8)의 빔 경로에 배열되고/되거나
c. 상기 편향 디바이스(9)는, 상기 검출 광(15)을 상기 대물 렌즈(12)로 특히 직접적으로 편향시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1). - 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
a. 상기 편향 디바이스(9)는 상기 분배기(2)에 기계적으로 연결되고/되거나
b. 상기 편향 디바이스(9)는 상기 분배기(2)에 부착되고/되거나
c. 상기 편향 디바이스(9)는, 상기 조명 광(8)을 상기 영역(6)로 직접적으로 편향시키는 방식으로 설계되는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1). - 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
a. 렌즈는 상기 분배기(2)를 향하는 상기 편향 디바이스(9)의 측에 부착되거나
b. 평면 측을 갖는 렌즈는 상기 분배기(2)를 향하는 상기 편향 디바이스(9)의 측에 부착되는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1). - 제6 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대물 렌즈(12)는, 상기 대물 렌즈(12)의 광학 축(13)이 상기 분배기(2)로부터 상기 액체의 출력 방향(R)에 대해 횡방향, 특히 수직방향으로 이어지는 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1).
- 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분배기(2)를 작동시키기 위한 작동기를 특징으로 하고,
a. 상기 작동기는 피에조 작동기이고/이거나
b. 상기 작동기 및 상기 대물 렌즈(12)는 상기 분배기(2)와 관련하여 서로 대향하는, 분배 디바이스(1). - 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 검출 디바이스(5)는 상기 분배기(2)의 상기 영역(6)에서 나오는 검출된 검출 광(15)을 판독하기 위한 판독 디바이스(14)를 갖는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1).
- 제11 항에 있어서, 상기 광학 검출 디바이스(5)는 이미징 디바이스(16)를 가지며,
a. 상기 검출된 검출 광(15)에 기반하여, 상기 이미징 디바이스(16)는 이미지를 생성하고/하거나
b. 상기 이미징 디바이스(16)는 상기 분배기(2)의 상기 영역(6)의 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1). - 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
a. 상기 광학 검출 디바이스(5)는 상기 검출된 검출 광(15)을 평가하기 위한 평가 디바이스(evaluation device)(17)를 가지거나,
b. 상기 광학 검출 디바이스(5)는 상기 검출된 검출 광(15)을 평가하기 위한 평가 디바이스(17)를 가지며, 이미징 에러의 적어도 부분적인 제거를 위한 알고리즘은 상기 평가 디바이스(17)에 저장되는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1). - 제13 항에 있어서,
a. 상기 평가 디바이스(17)는 상기 분배기(2)의 상기 영역(6)의 광학 특성을 결정하기 위해 상기 검출된 검출 광(15)을 평가하거나
b. 상기 검출된 검출 광에 기반하여, 특히 상기 분배기(2)의 상기 영역(6)의 상기 광학 특성에 기반하여, 상기 평가 디바이스(17)는, 세포(1) 및/또는 입자가 상기 분배기(2)의 상기 영역(6)에 배열되지 않는지 여부 또는 정확히 하나의 단일 세포(3) 및/도는 하나의 단일 입자가 상기 분배기(2)의 상기 영역(6)에 배열되는지 여부 또는 여러 개의 세포들 및/또는 여러 개의 입자들이 상기 분배기(2)의 상기 영역(6)에 배열되는지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1). - 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 검출 디바이스(5)는 상기 분배기(2)의 상기 적어도 하나의 영역(6) 및/또는 상기 분배기(2)의 적어도 하나의 다른 영역을 조명하기 위한 여기 광(19)을 분배하기 위해 추가 광 소스를(18)를 갖는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1).
- 제15 항에 있어서, 상기 여기 광(19) 및 상기 조명 광(8)은 적어도 부분적으로 공통 빔 경로를 갖는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1).
- 제15 항 또는 제16 항에 있어서,
a. 상기 판독 디바이스(14)는 검출된 추가 검출 광(20)을 판독하도록 설계되고/되거나
b. 추가 검출 광(20)에 기반하여, 상기 이미징 디바이스(16)는 상기 영역(6) 및/또는 상기 다른 영역의 추가 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1). - 제15 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
a. 상기 평가 디바이스(17)는 상기 영역(6) 및/또는 상기 다른 영역의 추가 광학 특성을 결정하기 위해 상기 검출된 추가 검출 광(20)을 평가하고/하거나
b. 상기 검출된 추가 검출 광(20)에 기반하여, 상기 평가 디바이스(17)는, 형광 세포(3) 및/또는 형광 입자가 상기 영역(6) 및/또는 상기 다른 영역에 배열되지 않는지 여부 또는 정확히 하나의 단일 형광 세포(3) 및/또는 정확히 하나의 단일 형광 입자가 상기 영역(6) 및/또는 다른 영역에 배열되는지 여부 및/또는 여러 개의 세포들(3) 및/또는 여러 개의 입자들이 상기 영역에 배열되는지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1). - 제15 항 또는 제16 항에 있어서,
a. 상기 광학 검출 디바이스(5)는 검출된 추가 검출 광(20)을 판독하기 위한 추가 판독 디바이스(21)를 갖고/갖거나
b. 상기 광학 검출 디바이스(5)는 상기 검출된 추가 검출 광(20)에 기반하여 상기 영역(6) 및/또는 상기 다른 영역의 추가 이미지를 생성하기 위한 추가 이미징 디바이스(22)를 갖는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1). - 제15 항, 제16 항 및/또는 제19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 검출 디바이스(5)는 추가 평가 디바이스(23)를 가지며,
a. 상기 추가 평가 디바이스(23)는 상기 영역(6) 및/또는 상기 다른 영역의 추가 광학 특성을 결정하기 위해 상기 검출된 추가 검출 광(20)을 평가하고/하거나
b. 상기 추가 검출 광(20)에 기반하여, 상기 추가 평가 디바이스(23)는, 형광 세포(3) 및/또는 형광 입자가 상기 영역(6) 및/또는 다른 영역에 배열되지 않는지 여부 또는 정확히 하나의 단일 형광 세포(3) 및/또는 정확히 하나의 단일 형광 입자가 상기 영역(6) 및/또는 다른 영역에 배열되는지 여부 및/또는 여러 개의 세포들(3) 및/또는 여러 개의 입자들이 상기 영역에 배열되는지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는, 분배 디바이스(1). - 제1 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분배된 액체를 전환하기 위한 전환 디바이스(diversion device) 및/또는 상기 분배된 액체를 흡입하기 위한 흡입 디바이스를 특징으로 하는, 분배 디바이스(1).
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