KR20230004630A - 3색 이상의 형광 광원을 갖는 광학 모듈 및 이의 사용 방법 - Google Patents
3색 이상의 형광 광원을 갖는 광학 모듈 및 이의 사용 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230004630A KR20230004630A KR1020227039810A KR20227039810A KR20230004630A KR 20230004630 A KR20230004630 A KR 20230004630A KR 1020227039810 A KR1020227039810 A KR 1020227039810A KR 20227039810 A KR20227039810 A KR 20227039810A KR 20230004630 A KR20230004630 A KR 20230004630A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light
- band
- filter
- wavelengths
- optical module
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 290
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 81
- 239000003086 colorant Substances 0.000 title description 9
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 102
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 135
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 claims description 99
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 26
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 23
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 21
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 20
- 208000032369 Primary transmission Diseases 0.000 claims description 6
- 238000003556 assay Methods 0.000 abstract description 61
- 239000003269 fluorescent indicator Substances 0.000 abstract description 22
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 15
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 abstract description 7
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 126
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 72
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 20
- 230000006870 function Effects 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 12
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 11
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 10
- 230000030833 cell death Effects 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 9
- 230000022131 cell cycle Effects 0.000 description 9
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 9
- 210000002865 immune cell Anatomy 0.000 description 9
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 9
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 9
- 230000010337 G2 phase Effects 0.000 description 8
- 238000002073 fluorescence micrograph Methods 0.000 description 8
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000032823 cell division Effects 0.000 description 7
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 7
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 7
- 230000010190 G1 phase Effects 0.000 description 6
- 230000027311 M phase Effects 0.000 description 6
- 230000022534 cell killing Effects 0.000 description 6
- 238000002866 fluorescence resonance energy transfer Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 239000012636 effector Substances 0.000 description 5
- 108091006047 fluorescent proteins Proteins 0.000 description 5
- 102000034287 fluorescent proteins Human genes 0.000 description 5
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 4
- 102000004121 Annexin A5 Human genes 0.000 description 3
- 108090000672 Annexin A5 Proteins 0.000 description 3
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000018486 cell cycle phase Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 3
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- 238000003365 immunocytochemistry Methods 0.000 description 3
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 102000000412 Annexin Human genes 0.000 description 2
- 108050008874 Annexin Proteins 0.000 description 2
- 238000001327 Förster resonance energy transfer Methods 0.000 description 2
- 108010043121 Green Fluorescent Proteins Proteins 0.000 description 2
- 102000004144 Green Fluorescent Proteins Human genes 0.000 description 2
- 102000018697 Membrane Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010052285 Membrane Proteins Proteins 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000010056 antibody-dependent cellular cytotoxicity Effects 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 238000002619 cancer immunotherapy Methods 0.000 description 2
- 238000010822 cell death assay Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 210000001151 cytotoxic T lymphocyte Anatomy 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000002376 fluorescence recovery after photobleaching Methods 0.000 description 2
- 239000005090 green fluorescent protein Substances 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 2
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 230000011278 mitosis Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 210000003463 organelle Anatomy 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 2
- 108010054624 red fluorescent protein Proteins 0.000 description 2
- 238000010798 ubiquitination Methods 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 230000004707 G1/S transition Effects 0.000 description 1
- 210000001744 T-lymphocyte Anatomy 0.000 description 1
- 101150110932 US19 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000339 bright-field microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 238000003783 cell cycle assay Methods 0.000 description 1
- 230000005859 cell recognition Effects 0.000 description 1
- 230000010267 cellular communication Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000003271 compound fluorescence assay Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 210000000805 cytoplasm Anatomy 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002284 excitation--emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012239 gene modification Methods 0.000 description 1
- 230000004077 genetic alteration Effects 0.000 description 1
- 231100000118 genetic alteration Toxicity 0.000 description 1
- 230000005017 genetic modification Effects 0.000 description 1
- 235000013617 genetically modified food Nutrition 0.000 description 1
- 230000009215 host defense mechanism Effects 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000021633 leukocyte mediated immunity Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- VSQYNPJPULBZKU-UHFFFAOYSA-N mercury xenon Chemical compound [Xe].[Hg] VSQYNPJPULBZKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035773 mitosis phase Effects 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002135 phase contrast microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 210000002536 stromal cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 230000005919 time-dependent effect Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 230000034512 ubiquitination Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- G01N21/62—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
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
- G01N21/6458—Fluorescence microscopy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
- C12M41/14—Incubators; Climatic chambers
-
- 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
- G01N21/62—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
- G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/58—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances
- G01N33/582—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances with fluorescent label
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
- G02B21/0052—Optical details of the image generation
- G02B21/006—Optical details of the image generation focusing arrangements; selection of the plane to be imaged
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
- G02B21/0052—Optical details of the image generation
- G02B21/0064—Optical details of the image generation multi-spectral or wavelength-selective arrangements, e.g. wavelength fan-out, chromatic profiling
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
- G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
- G02B21/0052—Optical details of the image generation
- G02B21/0076—Optical details of the image generation arrangements using fluorescence or luminescence
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/06—Means for illuminating specimens
- G02B21/08—Condensers
- G02B21/14—Condensers affording illumination for phase-contrast observation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
- G06T7/0012—Biomedical image inspection
-
- 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
- G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
- G01N2021/6419—Excitation at two or more 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
- G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
- G01N2021/6421—Measuring at two or more 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"
- G01N2021/6439—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks
- G01N2021/6441—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks with two or more labels
-
- 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
- G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
- G01N2021/6463—Optics
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/02—Mechanical
- G01N2201/024—Modular construction
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
- G06T2207/30004—Biomedical image processing
- G06T2207/30024—Cell structures in vitro; Tissue sections in vitro
Abstract
형광 현미경(115), 이미징 센서(120), 광학 모듈(110) 및 위상 램프(125)를 포함하는 이미징 장치는 3개(또는 그 이상) 색상 채널의 에피형광 이미징을 가능하게 하고 이미징 장치의 수동 조정 없이 샘플의 위상차 및/또는 명시야 이미징을 수행하도록 제공된다. 이것은 장치를 수동으로 조정하기 위해 인큐베이터 환경을 방해하지 않고 인큐베이터(180) 내부에 위치된 이미징 장치에 의해 연장된 시간 기간에 걸쳐 복수의 샘플의 자동화된 이미징을 허용한다. 또한 이미징 장치를 사용하여 이미징될 수 있는 형광 염료 및/또는 실험의 다양성을 증가시키기 위해 이미징 장치가 검정 및/또는 형광 지시약의 다른 조합에 적응할 수 있도록 제거 가능한 광학 모듈(110) 및/또는 투조 모듈(125)의 사용자 스왑핑을 가능하게 하는 실시예가 제공된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 4월 21일에 출원된 미국 정규 특허 출원 번호 제16/854,756호에 대하여 우선권을 주장하며, 이의 내용은 본원에 그 전문이 참조로 통합된다.
살아있는 세포 생물학적 샘플은 하나 이상의 시점에서 샘플의 성장, 대사, 모폴로지, 또는 다른 속성을 평가하기 위해 다양한 방식으로 현미경으로 이미지화될 수 있다. 이러한 현미경 이미징은 형광 이미징을 포함할 수 있으며, 샘플 내의 형광단은 형광단의 여기 파장(들)에서 광에 의해 여기되어, 형광단의 방출 파장(들)에서 광을 형광 방출하게 한다. 에피형광(epifluorescence) 이미징에서, 여기 광은 방출 광에 집광하는데 사용되는 동일한 대물 렌즈를 통해 제공된다.
다중 채널 형광 이미징을 달성하는 것은 종종 상이한 필터 세트들, 및 때때로 여기 광원들을 특정 방출 파장에 대해 형광 이미지가 획득될 때마다 제 위치로 이동시키는 것을 수반한다. 그러나, 이러한 배열은 컴포넌트들을 물리적으로 이동시킬 필요성으로 인해 더 크고, 더 느리고, 더 비싸고, 덜 신뢰성 있는 시스템으로 이어진다.
제1 양태에서, 살아있는 세포 생물학적 샘플 내의 형광단들을 이미징하기 위한 예시적인 광학 모듈이 개시된다. 광학 모듈은 (a) 여기 파장의 제1 대역의 제1 광을 방출하도록 구성된 제1 광원, (b) 제1 광원의 제1 광학 경로에 배열된 제1 필터 - 제1 필터는 하나 이상의 파장의 광을 통과시키고 하나 이상의 파장의 광을 반사 시키도록 구성됨 -, (c) 여기 파장의 제2 대역의 제2 광을 방출하도록 구성된 제2 광원, (d) 제2 광원의 제2 광학 경로에 배열된 제2 필터 - 제2 필터는 하나 이상의 파장의 광을 통과시키고 하나 이상의 파장의 광을 반사 시키도록 구성됨 -, (e) 여기 파장의 제3 대역의 제3 광을 방출하도록 구성된 제3 광원, (f) 제3 광원의 제3 광학 경로에 배열된 제3 필터 - 제3 필터는 하나 이상의 파장의 광을 통과시키고 하나 이상의 파장의 광을 반사 시키도록 구성됨 -, 여기서 제1 광학 경로, 제2 광학 경로, 및 제3 광학 경로는 살아있는 세포 생물학적 샘플을 향해 지향되도록 구성된 1차 투과 광학 경로를 따라 수렴함 -, 및 (g) 살아있는 세포 생물학적 샘플 내의 형광단에 의해 방출된 광에 대한 1차 방출 경로에 배열된 방출 필터를 포함하고 - 여기서 1차 방출 경로는 이미징 센서에서 종결되도록 구성되고, 방출 필터는 방출 파장의 제1 대역, 제2 및 제3 대역의 광을 통과시키도록 구성되고, 여기 파장들의 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역의 광을 반사 시키도록 구성된다.
제2 양태에서, 살아있는 세포 생물학적 샘플을 분석하기 위한 예시적인 시스템이 개시된다. 시스템은 (a) 본 개시의 제1 양태에 따른 광학 모듈, (b) 광학 모듈에 제거가능하게 결합되고, 적어도 하나의 대물 렌즈를 갖는 형광 현미경, (c) 상기 이미징 센서는 대물 렌즈로부터의 살아있는 세포 생물학적 샘플 내의 형광단들에 의해 방출된 광에 대한 방출 경로에 배열되고, 및 (d) 형광 현미경에 제거가능하게 결합되고, 1차 투과 광학 경로의 종단에 배열된 위상 램프를 포함한다.
제3 양태에서, 살아있는 세포 생물학적 샘플 중의 형광단을 이미징하기 위한 예시적인 방법이 개시된다. 이 방법은 (i) 제1 생물학적 샘플 및 형광 현미경을 제1 생물학적 샘플이 형광 현미경의 시야 내에 위치되도록 정렬시키는 단계 - 제1 생물학적 샘플은 (a) 여기 파장들의 제1 대역의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제1 대역에서 광을 방출하는 제1 형광단, (b) 여기 파장들의 제2 대역의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제2 대역에서 광을 방출하는 제2 형광단, 및 (c) 여기 파장들의 제3 대역의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제3 대역에서 광을 방출하는 제3 형광단을 포함함 -; (ii) 형광 현미경을 사용하여 제1 생물학적 샘플의 이미지들의 세트를 획득하는 단계 - 이미지들의 세트의 이미지들은 초점 설정에 대해 상이함 -; (iii) 이미지들의 세트에 기초하여, 방출 파장들의 제1, 제2, 및 제3 대역들에 대해 각각 제1, 제2, 및 제3 초점 맞춤 설정들을 결정하는 단계; (iv) 제1 시간 기간 동안, 제1 광원을 사용하여 여기 파장들의 제1 대역의 광으로 제1 생물학적 샘플을 조명하고, 형광 현미경의 이미지 센서를 통해, 방출 파장들의 제1 대역의 광의 제1 이미지를 획득하기 위해 제1 초점 맞춤 설정에 따라 형광 현미경을 동작시키는 단계; (v) 제2 시간 기간 동안, 제2 광원을 사용하여 여기 파장들의 제2 대역의 광으로 제1 생물학적 샘플을 조명하고, 이미지 센서를 통해, 방출 파장들의 제2 대역의 광의 제2 이미지를 획득하기 위해 제2 초점 맞춤 설정에 따라 형광 현미경을 동작시키는 단계; (vi) 제3 시간 기간 동안, 제3 광원을 사용하여 여기 파장의 제3 대역의 광으로 제1 생물학적 샘플을 조명하고, 이미지 센서를 통해 방출 파장의 제3 대역의 광의 제3 이미지를 획득하기 위해 제3 초점 맞춤 설정에 따라 형광 현미경을 동작시키는 단계를 포함한다.
제 4 양태에서, 예시적인 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다. 컴퓨터 판독가능 매체는 프로세서에 의한 실행 시에 제3 양태의 방법의 수행을 야기하는 프로그램 명령어들을 저장하고 있다.
논의된 특징부들, 기능들, 및 이점들은 다양한 예들에서 독립적으로 달성될 수 있거나, 또는 이하의 설명 및 도면들을 참조하여 더 상세히 알 수 있는 또 다른 예들에서 조합될 수 있다.
도 1은 하나의 예시적인 구현예에 따른 시스템의 기능 블록도이다.
도 2는 예시적인 구현에 따른 컴퓨팅 디바이스 및 컴퓨터 네트워크의 블록도를 도시한다.
도 3은 예시적인 구현예에 따른 광학 모듈을 포함하는 살아있는 세포 생물학적 샘플을 검정하기 위한 시스템의 기능 블록도를 도시한다.
도 4는 예시적인 구현예에 따른 광학 모듈을 포함하는 살아있는 세포 생물학적 샘플을 검정하기 위한 시스템의 기능 블록도를 도시한다.
도 5는 예시적인 구현예에 따른 광학 모듈을 포함하는 살아있는 세포 생물학적 샘플을 검정하기 위한 시스템의 기능 블록도를 도시한다.
도 6은 예시적인 구현예에 따른 광학 모듈의 정면도를 도시한다.
도 7은 도 6의 구현예에 따른 광학 모듈의 배면도이다.
도 8은 도 6의 구현예에 따른 광학 모듈의 측면도를 나타낸다.
도 9는 도 6의 구현예에 따른 광학 모듈의 정단면도를 나타낸다.
도 10은 도 6의 예시적인 구현에 따른 광학 모듈의 측단면도를 도시한다.
도 11은 도 6의 구현예에 따른 광학 모듈의 측단면도를 도시한다.
도 12는 도 11의 예시적인 구현에 따른 광학 모듈의 샤프트(shaft)의 상세도를 도시한다.
도 13은 예시적인 구현예에 따른 광학 모듈을 포함하는 살아있는 세포 생물학적 샘플을 검정하기 위한 시스템의 기능 블록도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 램프의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 현미경에 결합된 위상 램프의 단면도를 도시한다.
도 16은 예시적인 구현에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
도면은 예시들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명은 도면에 도시된 배치 및 수단에 제한되지 않음은 이해될 것이다.
도 2는 예시적인 구현에 따른 컴퓨팅 디바이스 및 컴퓨터 네트워크의 블록도를 도시한다.
도 3은 예시적인 구현예에 따른 광학 모듈을 포함하는 살아있는 세포 생물학적 샘플을 검정하기 위한 시스템의 기능 블록도를 도시한다.
도 4는 예시적인 구현예에 따른 광학 모듈을 포함하는 살아있는 세포 생물학적 샘플을 검정하기 위한 시스템의 기능 블록도를 도시한다.
도 5는 예시적인 구현예에 따른 광학 모듈을 포함하는 살아있는 세포 생물학적 샘플을 검정하기 위한 시스템의 기능 블록도를 도시한다.
도 6은 예시적인 구현예에 따른 광학 모듈의 정면도를 도시한다.
도 7은 도 6의 구현예에 따른 광학 모듈의 배면도이다.
도 8은 도 6의 구현예에 따른 광학 모듈의 측면도를 나타낸다.
도 9는 도 6의 구현예에 따른 광학 모듈의 정단면도를 나타낸다.
도 10은 도 6의 예시적인 구현에 따른 광학 모듈의 측단면도를 도시한다.
도 11은 도 6의 구현예에 따른 광학 모듈의 측단면도를 도시한다.
도 12는 도 11의 예시적인 구현에 따른 광학 모듈의 샤프트(shaft)의 상세도를 도시한다.
도 13은 예시적인 구현예에 따른 광학 모듈을 포함하는 살아있는 세포 생물학적 샘플을 검정하기 위한 시스템의 기능 블록도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 램프의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 현미경에 결합된 위상 램프의 단면도를 도시한다.
도 16은 예시적인 구현에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
도면은 예시들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명은 도면에 도시된 배치 및 수단에 제한되지 않음은 이해될 것이다.
I.
개요
살아있는 세포 샘플의 현미경 이미징은 다양한 실험 조건 하에서 세포 모집단의 건강, 성장 및 활성에 관한 정보를 제공할 수 있다. 이 정보는 시간에 따른, 샘플 내의 세포의 수, 세포의 모폴로지 또는 다른 구조적 특징에 관한 정보, 세포의 내부 내용물 또는 구조(예를 들어, 세포의 유사 분열(mitosis) 단계 또는 다른 대사 과정에 관련된 내용물), 또는 세포에 관한 다른 정보를 포함할 수 있다. 이 정보는 '정상' 조건 하에서 및/또는 다양한 적용된 실험 조건 하에서 세포의 거동을 평가하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 세포의 현미경 이미징은 실험 약제 또는 다른 첨가된 물질에 대한 세포의 반응, 세포의 유전적 변형의 영향, 첨가된 암성 세포, 다른 첨가된 세포 유형 및/또는 첨가된 박테리아, 진균, 바이러스, 또는 다른 미생물의 세포에 대한 영향, 또는 살아있는 세포의 샘플에 대한 일부 다른 적용된 실험 조건의 영향을 평가하는 데 사용될 수 있다.
이러한 이미징의 비용을 줄이기 위해, 이미징을 수행하는 데 사용되는 장치(예를 들어, 인큐베이터(incubator), 이미징 장치)의 크기를 감소시키기 위해, 세포 샘플에 적용되는 조건의 안정성에 대한 영향을 감소시키기 위해, 및/또는 다른 이점을 제공하기 위해, 복수의 살아있는 세포 샘플의 현미경 이미징은 인큐베이터 내부의 살아있는(live) 세포 샘플과 함께 존재하도록 구성된 자동화된 이미징 장치에 의해 수행될 수 있다. 이러한 자동화된 이미지화 장치는 인큐베이터 내의 복수의 살아있는 세포 샘플의 자동화된 이미지화를 가능하게 하기 위해 이미지화 장치 및/또는 살아있는 세포 샘플(예를 들어, 다중 홈판(multi-well plate) 또는 다른 다중 샘플 용기)을 이동시키도록 구성된 갠트리 또는 다른 액추에이터(들)를 포함할 수 있다. 이러한 살아있는 세포 샘플은 살아있는 세포 내용물의 동일성 또는 혼합, 첨가된 약제, 미생물, 암 세포, 또는 다른 첨가된 물질의 동일성 또는 양, 살아있는 세포 내용물에 적용되는 유전적 변형의 유형, 또는 일부 다른 실험 조건과 관련하여 상이할 수 있는 복수의 살아있는 세포 샘플을 포함할 수 있다.
이러한 시스템의 현미경 이미징 장치는 인큐베이터 내에 끼워질 수 있도록 이미징 장치의 크기를 감소시키기 위해 이미징 장치의 광학 경로를 접기 위한 미러, 필터 또는 다른 엘리먼트를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이미징 장치의 엘리먼트들은 다양한 현미경 이미징 모달리티(modality)들을 가능하게 하기 위해 개별 서브 조립체들로 분리될 수 있다. 예를 들어, 위상 램프(phase lamp) 및/또는 다른 투조(transillumination) 광원(들)은 명시야 이미징, 위상차 이미징(phase contrast imaging), 또는 다른 현미경 이미징 모드들을 가능하게 하기 위해 이미지 센서 함유 모듈로부터 살아있는 세포 샘플 용기와 분리되고 대향하는 모듈에 제공될 수 있다.
형광 염료, 비-형광 염료 또는 안료(pigment), 나노로드(nanorod) 또는 적절한 파장에서 표면 플라즈몬 공명을 나타내는 다른 전도성 엘리먼트, 라만 염료, 또는 다른 광학적으로 구별가능한 물질이 샘플 및/또는 프로세스 또는 그의 내용물의 이미징을 가능하게 하기 위해 살아있는 세포 샘플(들)에 첨가될 수 있다. 광학적으로 구별 가능한 물질은 샘플 내의 관심 물질에 특이적으로 결합하거나 다른 방식으로 상호작용하도록 (예를 들어, 항체로) 관능화(functionalize)될 수 있다. 예를 들어, 조영제(contrast agent)는 단백질, 특정 세포의 표면 마커, DNA/RNA/등의 특정 서열, 또는 생물학적 샘플 내의 일부 다른 관심 물질 또는 엘리먼트에 특이적으로 결합하거나 달리 그와 상호작용하도록 관능화될 수 있다. 이러한 관능화는 샘플 내의 특정 물질을 이미징하는 것, 예를 들어, 샘플 내의 단백질 또는 다른 관심 물질에 관한 존재, 양, 분포, 또는 다른 정보를 이미징하는 것을 가능하게 할 수 있다. 광학적으로 구별가능한 물질은 외인성 물질로서 살아있는 세포 샘플 내로 도입됨으로써 (예를 들어, 특정 유형의 세포 또는 수용체에 특이적인 항체에 접합된 특정 양의 형광단을 다중 홈 샘플 판의 각각의 홈 내로 첨가함으로써) 첨가될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광학적으로 구별가능한 물질은 광학적으로 구별가능한 물질을 발현하도록 샘플 내의 살아있는 세포를 유전적으로 변형시킴으로써(예를 들어, 녹색 형광 단백질에 대한 유전자를 샘플 내의 살아있는 세포에 첨가함으로써) 첨가될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이러한 광학적으로 구별가능한 물질은 살아있는 세포 및/또는 이에 의해 분비된 물질 (예를 들어, 살아있는 세포의 모집단에 의해 천연적으로 발현된 자가형광 단백질)에 천연적으로 존재할 수 있다.
방출 대역과 상이한 여기 대역의 광에 의한 여기에 응답하여 방출 대역에서 광을 방출하는 형광단 또는 다른 물질(예를 들어, 라만 염료)은 샘플의 내용물을 이미징하는데 특히 유용하다. 이는 부분적으로 여기 광(excitation light)을 반응 방출된 방출 광(emission light)으로부터 구별하는 능력, 및 여기 광을 제어함으로써 방출 광의 크기 및 타이밍을 제어하는 능력에 기인한다. 이러한 속성들은 형광 염료들이 다른 물질들보다 더 높은 충실도(fidelity)로 이미징되게 한다 (예를 들어, 산란된 광의 파장이 조명 광의 파장과 실질적으로 동일하도록 파장들의 범위 내에서 광을 산란시키는 염료들). 추가로, 광학적으로 구별가능한 상이한 형광단은 다수의 상이한 형광단을 독립적으로 이미징하는 것을 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 상이한 형광단은 이러한 독립적인 이미징을 가능하게 하기 위해 여기 스펙트럼, 방출 스펙트럼, 또는 다른 속성(예를 들어, 형광 수명)과 관련하여 상이할 수 있다. 이러한 이미징은, 각각의 상이한 시점들에서, 상이한 형광단들의 개개의 상이한 여기 파장들에서 광을 제공함으로써 달성될 수 있다. 여기 광이 샘플로부터 방출 광을 수집하고 이미징하는데 사용되는 것과 동일한 대물 렌즈(또는 대물 렌즈계(lens system))를 통해 샘플에 전달될 때, 프로세스는 "에피형광 이미징(epifluorescence imaging)"으로 지칭될 수 있다.
상이한 시점에서 상이한 형광단(또는 다른 광학적으로 구별가능한 샘플 내용물)을 이미징하기 위해, 형광 이미저(imager)(예를 들어, 에피형광 이미저)는 상이한 여기 파장 대역의 광으로 샘플의 조명을 가능하게 하고 및/또는 상이한 방출 파장 대역(들)의 광의 선택적 수신 및 이미징을 가능하게 하기 위해 이미저의 광학 경로 내외로 하나 이상의 파장 선택 필터, 미러, 또는 다른 파장 선택 광학 엘리먼트를 기계적으로 이동시킬 수 있다. 그러나, 이러한 이미저는 더 기계적으로 복잡할 수 있거나, 더 비용이 많이 들거나, 더 크거나, 덜 신뢰할 수 있거나, 일부 다른 원하지 않는 성능 특성들을 나타낼 수 있다. 대신에, 이미저는 상이한 광원들이 개개의 상이한 형광단들의 개개의 상이한 여기 대역들에서 광을 방출하는 것을 허용하면서 또한 상이한 형광단들의 개개의 방출 대역들에서의 광이 이미지 센서로 통과되고 그리고 이미지 센서에 의해 이미징되는 것을 허용하도록 구성된 이색성(dichroic) 미러들, 광학 필터들, 또는 다른 엘리먼트들의 고정 세트(static set)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 형광 현미경 시스템에서 에피형광 능력을 사용하여 살아있는 세포 생물학적 샘플을 검정하기 위한 광학 모듈은 2개의 광원 및 관련 필터(예를 들어, 이색성 미러)를 포함할 수 있다. 이들 광원과 연관된 파장 및 광학 모듈 내의 필터의 통과/정지/반사 대역은 각각이 여기되고 그에 응답하여 방출하는 광의 색상에 따라 형광단의 하나 이상의 세트와 함께 작동하도록 선택된다.
이러한 이미징 시스템은 독립적으로 여기하고, 적어도 개개의 여기 대역들에 대해 상이한 2개의 상이한 형광단들로부터 응답하여 형광 방출된 광을 검출하도록 구성 및 동작될 수 있다. 예를 들어, 그러한 시스템은, 제1 구성에서, 녹색 및 적색 형광단들을 검출할 수 있고, 제2 구성에서(예를 들어, 광원들, 이색성 미러들, 필터들, 또는 다른 광학 컴포넌트들을 포함하는 광학 모듈을 스와핑함으로써 달성됨), 오렌지색 및 근적외선("NIR") 형광단들을 검출할 수 있다. 이러한 2가지 색상 이미징 시스템의 상이한 구성들(예를 들어, 시스템의 상이한 스왑 가능한 광학 모듈들)은 특정 검정(assay)(예를 들어, 세포 모집단 내에서 세포 분열을 관찰할 수 있는 유전적으로 코딩된 2색(적색 및 녹색) 지시약인 형광 유비퀴틴화 세포 주기 지시약("FUCCI : fluorescence ubiquitination cell cycle indicator") 검정)과 관련된 형광단들의 쌍들을 여기시키도록 구성될 수 있다. 시스템이 특정 구성으로 셋팅될 때, 독립적인 이미지는 특정 구성과 호환되는 형광단에 대해서만 수집될 수 있다.
그러한 2-형광단 광학 시스템은 독립적으로 이미지화할 수 있는 별개의 형광단들의 수에 관하여 제한된다. 따라서, 단일 샘플에서, 또는 자동화 이미징 시나리오(예를 들어, 다중 홈 샘플 용기의 상이한 홈들이 홈들에 존재하는 형광단들에 대해 상이함)에서 상이한 샘플들의 모집단에 걸쳐 생성할 수 있는 정보의 유형들에 대해 제한된다. 이는 단일 샘플에서 실행될 수 있는 형광 검정의 종류(즉, 2개 이하의 형광 지시약을 포함하는 검정)와 관련하여 제한되는 것을 포함할 수 있다. 이러한 검정의 일 예는 세포 모집단 내에서 세포 분열의 관찰을 허용하는 유전적으로 코딩된 2색(적색 및 녹색) 지시약인 형광 유비퀴틴화-기반 세포 주기 지시약("FUCCI")이다. 그러나, 이 검정을 수행하는데 사용되는 2색 광학 모듈은 S기(phase)(즉, 세포가 그 핵에서 DNA의 완전한 복제를 합성할 때), G2기(즉, 세포가 더 많이 성장하고, 단백질과 소기관을 만들고, 유사분열에 대비하여 그 내용물을 재조직화하기 시작할 때) 및 유사분열(mitosis)(M)기(즉, 세포가 그 DNA를 2개의 세트로 분리하고 그 세포질을 분할하여 2개의 새로운 세포를 형성함) 사이를 구별하지 못한다. M/G1 상전이(transition)에서는 세포를 비-발현자와 구별할 수 없게 만드는 무색 상이 존재한다. TagGFP2는 각각 483 및 506 ㎚에서 여기/방출 최대치를 갖는 밝은 녹색 형광을 갖는 단백질이다. S기, G2기 및 M기 동안, 세포는 각각 TagGFP2의 발현을 통해 녹색 형광을 방출하며, 이는 2색 광학 모듈을 사용하여 이미징될 수 있다. mKate는 각각 588 및 633 nm에서 최대 여기/방출을 갖는 형광을 보유하는 원적외선 형광 단백질이다. G1기 (즉, 제1 gap기, 세포가 물리적으로 더 크게 성장하고, 소기관을 복제하고, 이후 성장 스테이지를 위한 분자 빌딩 블록을 만들 때) 및 S기로 전이하는 동안, 세포는 mKate의 발현을 통해 원적색 형광을 방출하며, 이는 또한 2색 광학 모듈을 사용하여 이미징될 수 있다. 그러나, 이러한 2색 광학 모듈은 세포 분열 과정 내에서 추가적인 기(phase)들 또는 서브 기(sub-phase)들을 식별하기 위해 추가적인 형광 지시약들을 사용할 수 없을 것이다.
이러한 2-형광단 이미징 시스템의 능력은 2 개의 형광단의 여기 및 방출 대역과 관련된 광원, 필터, 미러, 또는 다른 광학 엘리먼트를 포함하는 광학 모듈을 교체함으로써 확장될 수 있다. 그러나, 이러한 수동 스와핑(manual swapping)은 자동화된 이미지화 실험이 수행되는 동안 수행하기가 어려울 수 있고, 모듈이 스와핑될 수 있도록 인큐베이터를 개방함으로써 살아있는 세포 샘플의 환경이 심하게 섭동될 것을 요구할 것이다.
형광 이미징 장치를 사용하여 3개(또는 그 이상)의 형광 채널을 독립적으로 이미징할 수 있는 것이 다양한 애플리케이션에서 유익하다(인큐베이션 환경의 섭동을 초래할 수 있는 광학 모듈을 스와핑하거나 일부 다른 수동 프로세스를 수행하지 않고). 이러한 시스템은 보다 복잡한 검정(예를 들어, 완전한 세포 주기를 관찰하는 3색 FUCCI 검정과 같은 3가지 이상의 형광 지시약을 포함하는 검정), 대사성(metabolic) 또는 다른 형광 지시약(예를 들어, 각각의 상이한 세포 유형을 태그(tag)하는 2가지 이상의 형광 지시약, 샘플 중의 제3 형광 지시약는 대사, 세포 사멸 또는 일부 다른 관심 프로세스를 나타냄)를 평가하는 동안 단일 샘플의 더 많은 유형의 세포의 식별, 인큐베이터에 개별 샘플 중의 더 많은 유형의 검정/개별 형광 지시약의 사용 및/또는 인큐베이터에 상이한 샘플 중의 더 많은 유형의 검정/개별 형광 지시약의 사용을 가능하게 할 수 있다. 이러한 이점들은 단일 샘플에서 단일 실험의 다수의 상이한 검정들의 다중화를 허용함으로써 및/또는 단일 인큐베이터에서 샘플 판의 상이한 홈들에서 상이한 실험들의 상이한 검정들이 수행되도록 허용함으로써 특정 수의 실험/검정들을 수행하는데 필요한 시간 및 인큐베이터 공간을 감소시킴으로써 비용을 감소시킬 수 있다.
본원의 실시예들은 인큐베이터 내에서 자동화된 다중-샘플 이미징과 호환 가능한 방식으로 이러한 3(또는 그 이상) 채널 현미경 형광 이미징 프로세스에 관한 방법들 및 시스템들을 제공한다. 이들 실시예들은 증가된 복잡성에 대한 해결책들을 제공하여 3개(또는 그 이상)의 채널 형광 이미징 장치를 제한된 체적/치수에 맞추(fit)면서 또한 해당 이미징 장치가 또한 명시야 및/또는 위상차 현미경검사에 사용될 수 있게 한다. 이들 실시예는 또한 복잡한 문제에 대한 해결책을 제공하여 3개(또는 그 이상)의 여기 대역에서의 여기 광을 샘플로 라우팅하면서 또한 3개(또는 그 이상)의 방출 대역에서의 샘플로부터의 광을 이미지 센서로 라우팅하면서 또한 여기 대역에서의 광을 거부(reject)하는 분기 광학 경로를 특정한다. 이들 실시예 중 일부는 대응하는 3개(또는 그 이상)의 채널 형광 이미징 모듈과 페어링된 제거가능한 모듈의 일부인 위상 램프(또는 다른 투과조명 광원)를 제공하는 것을 포함한다. 이러한 페어링(pairing)은 위상 램프로부터의 광이 페어링된 형광 이미징 모듈을 통과할 수 있는 파장들을 포함하는 것을 보장하기 위해 필요할 수 있다. 그러한 조명 모듈 및 페어링된 광학 필터 모듈은, 모듈이 잘못 매칭되면 실험을 실행하기 전에 사용자에게 경고하기 위해 자동화된 모듈 검출 및 식별을 가능하게 하는 바코드, 온보드 메모리(onboard memory), 또는 다른 특징부를 포함할 수 있다.
본 명세서에 제공된 실시예들은 또한 이미징 장치 내의 이러한 모듈들의 안착 및 정렬을 개선하고 사용자들이 이러한 수동 스와핑을 수행할 수 있는 용이성을 증가시키는 광학 모듈들(예를 들어, 위상 램프(phase lamp) 모듈들, 광원 및 필터 모듈들)을 수동으로 스와핑하는 데 사용되는 장치에 대한 개선들을 포함한다. 종래의 시스템들에서는, 시스템으로부터 다양한 광학 모듈들을 결합 및 결합해제(decouple)하기 위한 별도의 툴이 필요하였다. 툴(tool)은 광학 모듈 내의 작은 홀을 통해 대응하는 스크류와 정렬하기가 어려웠다. 또한, 광학 모듈을 결합 또는 결합해제하는데 필요한 힘은, 부분적으로 모듈 내의 광원들을 시스템의 나머지 부분의 제어기들 및 전원들에 전기적으로 결합하는데 사용되는 전기 커넥터의 배열 및 구성으로 인해, 많은 최종 사용자들이 생성하는 것이 어려웠다. 따라서 많은 최종 사용자가 광학 모듈을 교체하는 데 도움이 필요했다.
광학 모듈들의 유연한 상호교환가능성은, (i) 여기 광을 샘플에 지향시키기 위해 여기 파장들의 3개의 상이한 대역들에서 3개의 광원들을 활성화시키고, 3개의 별개의 형광단들(예를 들어, 녹색, 오렌지색, 및 근적외선("NIR")로부터 응답하여 방출된 방출 광을 검출하는 것, (ii) 여기 파장들의 3개의 상이한 대역들에서 3개의 광원들을 활성화시키는 것, 여기 파장들 중 2개는 포스터 공명 에너지 전달("FRET" : Forster resonance energy transfer)-기반 측정(예를 들어, ATP)으로 지향되고 여기 파장들 중 제3 대역은 독립적인 형광단(예를 들어, 핵 표지(nuclear label))을 식별함 -, 및 (iii) 여기 파장들 중 2개의 상이한 대역들에서 광학 모듈의 2개의 광원들 만을 사용하고, 2개의 별개의 형광단들(예를 들어, (a) 녹색 및 적색 또는 (b) 오렌지색 및 NIR)로부터 응답하여 방출된 방출 광을 검출하는 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 형광단들을 검출하기 위한 방법들의 상이한 조합들을 허용하도록 시스템이 구성될 수 있게 한다.
또한, 3개(또는 그 이상) 대역 광학 모듈 내의 필터들에 매칭되는 위상 램프는 또한, 바람직하게는 위상 및 명시야 이미징이 수행되는 것을 허용하기 위해(예를 들어, 형광 이미징 정보를 증강시키고/시키거나 독립적인 이미지 정보를 제공하기 위해, 형광단들을 식별하기 위해 이미지들을 추가로 처리하고 정제하기 위해, FRET를 측정하기 위해, 또는 일부 다른 이점을 제공하기 위해) 시스템에 포함될 수 있다. 본 발명의 위상 램프 모듈들(또는 다른 투조(transillumination) 광원 모듈들)의 하나의 이점은 설치된 특정 위상 램프 모듈을 직접 식별하는 시스템의 능력이다. 위상 램프의 아이덴티티(identity)를 검출하는 것은 유리하게는 시스템이 위상 램프가 주어진 광학 모듈에 대해 올바른 매칭이 아닌 무효 구성(invalid configuration)이 존재하는 때를 결정하고(이는 예를 들어, 위상 램프로부터의 광이 전체적으로 또는 부분적으로 이미징될 광학 모듈을 통한 투과가 차단되는 것으로 이어질 수 있음), 실험(예를 들어, 하나 이상의 검정을 수행하는 것을 포함하는 실험)이 실행되기 전에 사용자에게 경고하는 것을 허용한다.
II.
예시적인 아키텍처
도 1은 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(200a)와 전기적으로 통신하는 형광 현미경(fluorescence microscope)(115)을 포함하는 살아있는 세포(live-cell) 생물학적 샘플을 검정하기 위한 시스템(105)을 포함하거나 수반하는 동작 환경(100)을 도시하는 블록도이다. 형광 현미경(115)은 온도, 습도, 및/또는 다른 환경 파라미터들을 제어하여 형광 현미경(115)에 의해 자동화된 방식으로 이미징될 수 있는 살아있는 세포 샘플들의 배양을 가능하게 하도록 구성된 인큐베이터(108) 내에 위치된다. 인큐베이터(180) 내에 위치됨으로써, 형광 현미경(115)은 샘플을 인큐베이터(180)로부터 제거할 필요 없이 샘플을 이미징할 수 있으며, 프로세스는 샘플을 섭동하고 적용된 실험 조건에 대한 그들의 성장/반응을 수정할 수 있다. 아래에서 설명되는 도 16의 방법(300)은 이 동작 환경(100) 내에서 구현될 수 있는 방법의 구현을 도시한다.
형광 현미경(115)은 에피형광 이미징(epifluorescence imaging)을 사용하여 인큐베이터(180) 내의 샘플을 이미징하기 위해 이미징 센서(120)와 조합하여 사용될 수 있는 광학 모듈(110)을 포함한다. 광학 모듈(110)은 샘플 내의 개개의 형광단(예를 들어, 단백질 또는 다른 관심 물질에 선택적으로 결합하는 것을 가능하게 하기 위해 항체 또는 다른 구조에 접합된 형광단을 포함하는 형광 지시약)에 대응하는 여기 파장의 3개(또는 그 이상) 개개의 대역에서 조명을 제공하도록 구성된 3개(또는 그 이상)의 광원을 포함한다. 광학 모듈(110)은 3개(또는 그 이상)의 광원으로부터의 광이 대물 렌즈를 통해 샘플로 전달되도록 분기 광학 경로(branched optical path)를 제공하도록 구성된 이색성 미러(dichroic mirror), 필터, 및/또는 다른 엘리먼트를 추가로 포함한다. 대물 렌즈는 광학 모듈(110)의 일부일 수도 있고 그로부터 분리될 수도 있다. 광학 모듈(110)은 또한, 샘플 내의 3개의 상이한 형광단의 에피형광 이미징을 가능하게 하기 위해 대물 렌즈를 통해 수집된, 방출 파장의 3개(또는 그 이상)의 각각의 대역에서의 응답하여 방출된 형광 광을 이미징 센서(120)로 전달하도록 구성된다.
단일 광학 모듈(110)을 사용하여 3개의 상이한 형광단을 독립적으로 에피형광 이미지화할 수 있는 것은 다양한 이점을 제공한다. 보다 복잡한 3가지(또는 그 이상)의 색상 검정(assay)의 사용을 가능하게 할 수 있다. 이는 단일 샘플 내의 다중 검정 또는 다른 형광 지시약의 이미징을 가능하게 할 수 있다 (예를 들어, 2색 FUCCI 검정 및 특정 유형의 세포에 선택적으로 결합하여, 샘플 내의 세포의 동일성 및 세포 분열 상 둘 모두가 결정되게 하는 독립적인 형광 지시약). 이는 모든 지시약들/분석들이 여기/방출 대역들의 2개의 세트들에만 합치한다는 요건을 완화시킴으로써 형광단/검정 선택을 가능하게 할 수 있다(예를 들어, 2색 광학 모듈의 2개의 이용가능한 여기/방출 대역들 중 하나와 매칭되는 덜-최적화된 지시약들을 선택하는 대신에 특정 사용을 위해 더 최적인 형광 지시약들이 선택될 수 있다). 이는 단일 기기/인큐베이터 내의 공간이 더 효율적으로 사용되도록 함으로써, 동일한 인큐베이터에 함유된 상이한 샘플 내의 상이한 세트의 검정/형광 지시약을 이미징하는 것을 가능하게 하여 시간 및 다른 비용을 절약할 수 있다. 예를 들어, (방출/여기 파장에 대해 중첩될 수 있는) 개개의 제1 및 제2 세트의 형광 지시약/검정을 갖는 제1 및 제2 상이한 실험은 동일한 인큐베이터 내의 개개의 세트의 홈에서 실행될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 단일 실험은 단일 실험을 수행하기 위해 사용되는 홈의 서브 세트에 존재하는 다수의 상이한 세트의 검정/형광 지시약로 실행될 수 있으며, 이는 동일한 인큐베이터를 사용하여 동시에 실험에 관한 추가 데이터가 생성되는 것을 허요한다. 단일 광학 모듈(110)을 사용하여 3개(또는 그 이상)의 상이한 형광단들을 독립적으로 에피형광으로 이미징할 수 있는 것은 추가적인 또는 대안적인 이익들 또는 이익들의 조합들을 제공할 수 있다.
형광 현미경(115)은 또한 위상차, 명시야, 또는 다른 형태들의 이미징을 위한 광을 제공하도록 구성된 위상 램프(125)(또는 다른 투조 광원)를 포함한다. 광학 모듈(110)은 위상 램프(125)로부터 방출된 광의 적어도 일부를 통과시키도록 구성된다. 일부 예들에서, 이것은 협대역 광원(예를 들어, 레이저, LED)인 위상 램프(125) 및 협대역 광원에 의해 방출된 파장들의 협대역에 걸쳐 광을 통과시키도록 구성되는 광학 모듈을 포함할 수 있다. 광학 모듈(110) 및 위상 램프(125)의 세부 사항은 본 명세서의 다른 곳(예를 들어, 도 3-15와 관련하여)에 제공된다.
광학 모듈(110)은 형광 현미경(115)을 사용하여 상이한 시간 기간 동안 상이한 형광 지시약/검정을 이미징하기 위해 (예를 들어, 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 실시예에 따라) 사용자-스왑 가능하게(user-swappable) 될 수 있다. 이는 광학 모듈(110)을 형광 현미경(115)의 다른 이미징 컴포넌트들(예를 들어, 이미징 센서(120))과 정렬시키는 것을 가능하게 하기 위해 핀들, 슬롯들, 또는 다른 정렬 특징부들을 갖는 광학 모듈을 포함할 수 있다. 이것은 또한 3개(또는 그 이상)의 광원에 전력을 공급하고 제어하거나 일부 다른 기능을 제공하는 것을 가능하게 하기 위해 하나 이상의 전기 커넥터를 갖는 광학 모듈(110)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 모듈(110)은 컴퓨팅 디바이스(예를 들어, 200, 200a)가 광학 모듈(110)을 식별하고/하거나 광학 모듈(110)로부터 방출되고/되거나 이를 사용하여 이미징될 수 있는 광의 파장들의 대역들을 결정할 수 있게 하는 메모리 또는 다른 전기 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
위상 램프(125)(또는 다른 투조 광원)는 또한 사용자 스왑 가능하게 될 수 있다. 이는 모든 가능한 위상 램프(125)와 양립가능하지 않을 수 있는 상이한 통과 대역(즉, 광학 모듈(110)을 통해 이미징 센서(120)로 통과될 수 있는 샘플로부터 광의 파장이 속하는 대역)을 갖는 상이한 스와핑가능한 광학 모듈(110)에 기인할 수 있다. 예를 들어, 제1 위상 램프(125)는 어떤 의미에서는 '최적'일 수 있지만(예를 들어, 특정 유형의 샘플을 이미징하는 위상차 이미징과 관련하여), 실험을 수행하도록 선택된 광학 모듈(110)의 임의의 통과 대역과 상당히 중첩하지 않는 파장 대역에서 광을 생성할 수 있다(예를 들어, 관심 있는 특정 검정의 이미징을 가능하게 하기 위해). 따라서, 제1 위상 램프(125) 모듈은 전체적으로 또는 실질적으로 선택된 광학 모듈(110)의 통과 대역(들) 내의 파장(들)에서 광을 방출하는 제2 위상 램프(125) 모듈과 스왑될 수 있다.
이러한 스와핑가능한 위상 램프(125) 모듈들은 컴퓨팅 디바이스(예를 들어, 200, 200a)가 위상 램프(125) 모듈을 식별하고/하거나 위상 램프(125) 모듈로부터 방출될 수 있는 광의 파장들의 대역들을 결정할 수 있게 하는 메모리 또는 다른 전기 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이러한 아이덴티티/정보는 설치된 모듈들이 호환가능한 것을 보장하기 위해(예를 들어, 설치된 광학 모듈(110)이 설치된 위상 램프(125) 모듈로부터 방출된 광의 파장들을 통과시킬 수 있어서, 해당 조합이 위상 램프(125) 모듈을 사용하여 위상차, 명시야, 또는 일부 다른 이미징 모달리티를 통해 샘플들을 이미징하기 위해 조합이 사용될 수 있는 것을 보장하기 위해) 형광 현미경(115)에 설치된 광학 모듈(110)의 유사한 정보/아이덴티티와 자동으로 비교될 수 있다. 비호환성이 검출되면, 시스템(105)을 사용하여 자동화된 이미징 시험 또는 다른 실험을 개시하기 전에 사용자에게 경고할 수 있다.
도 2는, 예시적인 구현예에 따라, 운영 환경(100)과 직접 또는 간접적으로 인터페이싱하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스(200)의 예를 예시하는 블록도이다. 컴퓨팅 디바이스(200)는 도 16에 도시되고 아래에서 설명되는 방법의 기능들을 수행하는 데 사용될 수 있다. 특히, 컴퓨팅 디바이스(200)는 단일 혈관 또는 다수의 혈관 내의 단일 생물학적 샘플 내의 3개 이상의 형광 색상의 이미지를 획득하기 위해 단일 광학 모듈을 사용하는 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 그런 다음, 획득된 이미지는 3개 이상의 형광 색상에 대응하는 형광단 및/또는 그에 접합된 물질의 속성과 관련된 이미지화된 생물학적 샘플(들)에 대한 추가적인 분석을 수행하는 데 사용될 수 있다. 기능들은 또한 신호 광학 모듈 및 다른 광원(들)을 사용하여 샘플의 명시야 이미지들, 위상차 이미지들, 또는 일부 다른 이미지들을 획득하기 위해 단일 광학 모듈의 일부가 아닌 광원들(예를 들어, 위상 램프)을 사용하는 것을 포함할 수 있다.
단일 샘플에서 이미지화된 3가지 이상의 색상의 이용가능성은 더욱 복잡한 다색 분석(analysis) 또는 검정(assay) (예를 들어, 완전한 세포 주기를 관찰하는 3색 FUCCI 검정), 단일 샘플 또는 상이한 샘플에서 다수의 상이한 검정의 수행 (예를 들어, 세포 아폽토시스에 대한 아넥신 NIR 분석과 함께 2색 FUCCI 분석 (녹색/오렌지색)), 서로 및/또는 하나 이상의 다색 검정과 함께 하나 이상의 형광 지시약의 사용 (예를 들어, 각각의 세포 유형을 식별하기 위한 2개의 형광 리포터 및 3색 면역 세포 사멸 검정의 일부로서 사용될 수 있는 세포 아폽토시스에 대한 아넥신(Annexin) NIR 검정), 동일한 인큐베이터에 위치된 상이한 샘플에서 상이한 세트의 지시약(indicator)/검정의 사용, 또는 다른 예들을 가능하게 한다. 3가지 이상의 색상의 이용가능성은 또한 선택된 지시약/검정들에 대한 요건을 완화하여, 더 많은 유연성을 허용할 수 있다. 예를 들어, 특정 검정이 특정 색상에서만 이용 가능한 경우, 해당 색상은 검정을 위해 유보(reserve)될 수 있는 반면, 다른 색상들은 세포-유형-특정 지시약들 또는 다른 애플리케이션들(예를 들어, 더 많은 색상 옵션들이 이용 가능한 검정의 색상 채널들)에 사용될 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(200)는 프로세서(들)(202), 및 또한 통신 버스(212)에 각각 연결된 통신 인터페이스(204), 데이터 저장소(206), 출력 인터페이스(208), 및 디스플레이(210)를 갖는다. 컴퓨팅 디바이스(200)는 또한 컴퓨팅 디바이스(200) 내에서 그리고 컴퓨팅 디바이스(200)와 다른 디바이스들(예를 들어, 도시되지 않음) 사이의 통신을 가능하게 하는 하드웨어를 포함할 수 있다. 하드웨어는, 예를 들어, 송신기들, 수신기들, 및 안테나들을 포함할 수 있다.
통신 인터페이스(204)는 하나 이상의 네트워크(214) 또는 하나 이상의 원격 컴퓨팅 디바이스(216)(예를 들어, 태블릿(216a), 개인용 컴퓨터(216b), 랩톱 컴퓨터(216c) 및 모바일 컴퓨팅 디바이스(216d))로의 단거리 통신 및 장거리 통신 둘 다를 허용하는 무선 인터페이스 및/또는 하나 이상의 유선 인터페이스일 수 있다. 이러한 무선 인터페이스들은 블루투스, Wi-Fi(예를 들어, IEEE(institute of electrical and electronic engineers) 802.11 프로토콜), LTE(Long-Term Evolution), 셀룰러 통신들, NFC(near-field communication), 및/또는 다른 무선 통신 프로토콜들과 같은 하나 이상의 무선 통신 프로토콜들 하에서 통신을 제공할 수 있다. 이러한 유선 인터페이스들은 이더넷 인터페이스, USB(Universal Serial Bus) 인터페이스, 또는 와이어, 꼬임 쌍선(twisted pair of wires), 동축 케이블, 광 링크, 광섬유 링크, 또는 유선 네트워크에 대한 다른 물리적 접속을 통해 통신하기 위한 유사한 인터페이스를 포함할 수 있다. 따라서, 통신 인터페이스(204)는 하나 이상의 디바이스들로부터 입력 데이터를 수신하도록 구성될 수 있고, 또한 출력 데이터를 다른 디바이스들에 발송하도록 구성될 수 있다.
통신 인터페이스(204)는 또한, 예를 들어, 키보드, 키패드, 터치 스크린, 터치 패드, 컴퓨터 마우스, 트랙 볼 및/또는 다른 유사한 디바이스들과 같은 사용자 입력 디바이스를 포함할 수 있다.
데이터 저장소(206)는 프로세서(들)(202)에 의해 판독되거나 액세스될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함하거나 그 형태를 취할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 프로세서(들)(202)와 전체적으로 또는 부분적으로 통합될 수 있는 광학, 자기, 유기 또는 다른 메모리 또는 디스크 저장소와 같은 휘발성 및/또는 비휘발성 저장 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 데이터 저장소(206)는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로 간주된다. 일부 예들에서, 데이터 저장소(206)는 단일 물리적 디바이스(예를 들어, 하나의 광학, 자기, 유기 또는 다른 메모리 또는 디스크 저장 유닛)를 사용하여 구현될 수 있는 반면, 다른 예들에서, 데이터 저장소(206)는 2개 이상의 물리적 디바이스를 사용하여 구현될 수 있다.
따라서, 데이터 저장소(206)는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체이고, 실행가능 명령어들(218)이 거기에 저장된다. 명령어들(218)은 컴퓨터 실행가능 코드를 포함한다. 명령어들(218)이 프로세서(들)(202)에 의해 실행될 때, 프로세서(들)(202)는 기능들을 수행하게 된다. 그러한 기능은 단일 광학 모듈을 사용하여 단일 용기 또는 다중 용기 내의 단일 생물학적 샘플 내의 3개 이상의 형광 색상의 이미지를 획득하는 것, 단일 광학 모듈에 추가하여 위상 램프 또는 다른 광원을 사용하여 단일 광학 모듈과 조합하여 생물학적 샘플의 명시야 이미지, 위상차 이미지, 또는 일부 다른 이미지를 획득하는 것, 및/또는 획득된 이미지에 기초하여 분석을 수행하는 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
프로세서(들)(202)는 범용 프로세서 또는 특수 목적 프로세서(예를 들어, 디지털 신호 프로세서, 주문형 집적 회로 등)일 수 있다. 프로세서(들)(202)는 통신 인터페이스(204)로부터 입력들을 수신하고, 입력들을 처리하여 데이터 저장소(206)에 저장되고 디스플레이(210)에 출력되는 출력들을 생성할 수 있다. 프로세서(들)(202)는 데이터 저장소(206)에 저장되고 본 명세서에 설명된 컴퓨팅 디바이스(200)의 기능을 제공하도록 실행가능한 실행가능 명령어들(218)(예를 들어, 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어들)을 실행하도록 구성될 수 있다.
출력 인터페이스(208)는 디스플레이(210) 또는 다른 컴포넌트들에도 정보를 출력한다. 따라서, 출력 인터페이스(208)는 통신 인터페이스(204)와 유사할 수 있고, 또한 무선 인터페이스(예를 들어, 송신기) 또는 유선 인터페이스일 수 있다. 출력 인터페이스(208)는 예를 들어, 하나 이상의 제어 가능한 디바이스에 커맨드를 발송할 수 있다.
도 2에 도시된 컴퓨팅 디바이스(200)는 또한, 예를 들어, 시스템(105)과 통신하는, 동작 환경(100)에서의 로컬 컴퓨팅 디바이스(200a)(도 1)를 나타낼 수 있다. 이 로컬 컴퓨팅 디바이스(200a)는 아래에서 설명되는 방법(300)의 단계들 중 하나 이상을 수행할 수 있고, 사용자로부터 입력을 수신할 수 있고/있거나 방법(300)의 단계들 중 전부 또는 일부를 수행하기 위해 이미지 데이터 및 사용자 입력을 컴퓨팅 디바이스(200)에 발송할 수 있다.
도 16은 살아있는 세포 생물학적 샘플 내의 형광단을 이미징하기 위한 예시적인 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 방법(300)은, 제1 생물학적 샘플이 형광 현미경의 시야(field of view) 내에 위치되도록 제1 생물학적 샘플 및 형광 현미경을 정렬하는 단계 - 제1 생물학적 샘플은 (i) 여기 파장들의 제1 대역의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제1 대역에서 광을 방출하는 제1 형광단, (ii) 여기 파장들의 제2 대역의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제2 대역에서 광을 방출하는 제2 형광단, 및 (iii) 여기 파장들의 제3 대역의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제3 대역에서 광을 방출하는 제3 형광단을 함유함 -; 형광 현미경을 사용하여 제1 생물학적 샘플의 이미지들의 세트를 획득하는 단계 - 이미지들의 세트의 이미지들은 초점 셋팅(310)에 대해 상이함 -; 이미지들의 세트에 기초하여, 방출 파장들의 제1, 제2, 및 제3 대역들에 대해 개별적으로 제1, 제2, 및 제3 초점 맞춤(in-focus) 설정들을 결정하는 단계(315); 제1 시간 기간 동안, 제1 광원을 사용하여 여기 파장들의 제1 대역의 광으로 제1 생물학적 샘플을 조명하고, 제1 초점 맞춤 설정에 따라 형광 현미경을 작동시켜 형광 현미경의 이미지 센서를 통해, 제1 방출 파장들의 제1 대역의 광의 제1 이미지를 획득하는 단계(320); 제2 시간 기간 동안, 제2 광원을 사용하여 여기 파장들의 제2 대역의 광으로 제1 생물학적 샘플을 조명하고 제2 초점 맞춤 설정에 따라 형광 현미경을 작동시켜 이미지 센서를 통해 방출 파장들의 제2 대역의 광의 제2 이미지를 획득하는 단계(325); 제3 시간 기간 동안, 제3 광원을 사용하여 여기 파장들의 제3 대역의 광으로 제1 생물학적 샘플을 조명하고 제3 초점 맞춤 설정에 따라 형광 현미경을 작동시켜 이미지 센서를 통해 방출 파장들의 제3 대역의 광의 제3 이미지를 획득하는 단계(330)를 포함한다. 도 16에 도시된 방법(300)은 예를 들어, 도 2의 컴퓨팅 디바이스(200)와 함께 사용될 수 있는 방법의 예를 제시한다. 일부 경우들에서, 시스템들의 컴포넌트들은, 컴포넌트들이 기능들을 수행하도록 구성될 수 있어서 이러한 수행을 가능하게 하기 위해 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구성 및 구조화된다. 시스템들의 컴포넌트들은 특정 방식으로 동작될 때와 같이, 기능들을 수행하도록 적응되거나, 가능하거나, 또는 그에 적합하도록 배열될 수 있다. 방법(300)은 블록들(305-330) 중 하나 이상에 의해 예시된 하나 이상의 동작들, 기능들, 또는 액션들을 포함할 수 있다. 블록이 순차적인 순서로 도시되어 있지만, 이러한 블록 중 일부는 병렬로, 및/또는 본 명세서에 설명된 것과 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 또한, 다양한 블록들은 원하는 구현에 기초하여 더 적은 수의 블록들로 결합되거나, 추가적인 블록들로 분할되거나, 및/또는 제거될 수 있다.
본 명세서에 개시된 이 및 다른 프로세스들 및 방법들에 대해, 흐름도들은 본 예들의 하나의 가능한 구현예의 기능 및 동작을 나타낸다는 것이 이해되어야 한다. 이와 관련하여, 각각의 블록은 모듈, 세그먼트, 또는 프로그램 코드의 일부를 나타낼 수 있고, 이는 프로세스의 특정 로직 기능들 또는 단계들을 구현하기 위해 프로세서에 의해 실행가능한 하나 이상의 명령어들을 포함한다. 프로그램 코드는, 예를 들어, 디스크 또는 하드 드라이브를 포함하는 저장 디바이스와 같은 임의의 유형의 컴퓨터 판독가능 매체 또는 데이터 저장소 상에 저장될 수 있다. 또한, 프로그램 코드는 기계 판독가능 포맷으로 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에, 또는 다른 비일시적 매체 또는 제조 물품들 상에 인코딩될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 예를 들어, 레지스터 메모리, 프로세서 캐시 및 RAM(Random Access Memory)과 같이 짧은 기간 동안 데이터를 저장하는 컴퓨터 판독 가능 매체와 같은 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 메모리를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 또한 예를 들어 판독 전용 메모리(ROM), 광 디스크 또는 자기 디스크, 컴팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM)와 같은 보조 또는 영구 장기 저장 장치와 같은 비일시적 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 또한 임의의 다른 휘발성 또는 비휘발성 저장 시스템들일 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는, 예를 들어, 유형의 컴퓨터 판독가능 저장 매체로 간주될 수 있다.
또한, 도 16의 각각의 블록은, 그리고 본 명세서에 개시된 다른 프로세스들 및 방법들 내에서, 프로세스에서 특정 로직 기능들을 수행하도록 배선되는 회로부를 나타낼 수 있다. 당업자에 의해 합리적으로 이해되는 바와 같이, 관련된 기능에 따라, 기능들이 실질적으로 동시적이거나 역순을 포함하여, 도시되거나 논의된 것으로부터 순서가 바뀌어 실행될 수 있는 본 개시의 예들의 범위 내에 대안적인 구현들이 포함된다.
III.
예시적인 광학 모듈
도 3 내지 도 5 및 도 13은 이미지 센서(120)를 사용하여 살아있는 세포 생물학적 샘플(130) 내의 형광단들을 이미징하기 위한 광학 모듈(110)의 다양한 구성들 및 실시예들을 단순화된 개략도로 도시한다. 광학 모듈(110)은 적어도 3개의 상이한 여기 파장들의 대역들에서 독립적으로 제어가능한 여기 광을 제공하고 적어도 3개의 대응하는 방출 파장들의 대역들에서 광을 통과시키도록 구성된 필터들, 발광기들, 및 다른 엘리먼트들을 포함한다(도 3, 도 4 및 도 5는 3색 구성들을 도시하고, 도 13은 4색 구성을 도시함). 광학 모듈(110)은 또한 이미지 센서(120)에 의해 이미징될 샘플(130)을 통과하고/거나 샘플(130)에 의해 산란되는 위상 램프(125)(또는 다른 투조 광원)로부터의 광을 통과시키도록 구성된다.
광학 모듈(110)은 여기 파장의 제1 대역의 제1 광을 방출하도록 구성된 제1 광원(135)을 포함한다. 제1 광원(135)의 제1 광학 경로(137)에는 제1 필터(136)가 배열된다. 제1 필터(136)는 하나 이상의 파장의 광을 통과시키고 하나 이상의 다른 파장의 광을 반사 시키도록 구성된다. 광학 모듈(110)은 여기 파장들의 제2 대역의 제2 광을 방출하도록 구성된 제2 광원(140)을 더 포함한다. 제2 광원(140)의 제2 광학 경로(142)에는 제2 필터(141)가 배열된다. 제2 필터(141)는 하나 이상의 파장의 광을 통과시키고 하나 이상의 다른 파장의 광을 반사 시키도록 구성된다. 광학 모듈(110)은 또한 여기 파장의 제3 대역의 제3 광을 방출하도록 구성된 제3 광원(145)을 포함한다. 제3 광원(145)의 제3 광학 경로(147)에는 제3 필터(146)가 배열된다. 제3 필터(146)는 하나 이상의 파장의 광을 통과시키고 하나 이상의 다른 파장의 광을 반사 시키도록 구성된다. 샘플(130)로 투과되는 여기 광 및/또는 광학 모듈(110)을 통해 이미지 센서(120)로 통과되는 이미지 광(예를 들어, 형광 방출 광, 명시야, 위상차, 또는 다른 산란 및/또는 투과된 이미지 광)의 방향은 광학 경로들 상의 화살표들에 의해 도면들에 표시된다.
필터들(136, 141, 146)은 파장들의 특정 대역(들)의 반사 및/또는 흡수 및 파장들의 특정 다른 대역(들)의 투과를 가능하게 하기 위해 다양한 방식들로 구성된 다양한 재료들 또는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 136, 141, 146은 원하는 통과 대역(들), 정지 대역(들), 반사 대역(들), 또는 다른 파장-선택적 광학 거동들을 제공하기 위해 조성, 두께, 및 순서가 지정될 수 있는 재료의 많은 교번 층들로 구성된 이색성 미러(dichroic mirror)들일 수 있다.
광학 모듈(110)에서, 제1 광학 경로(137), 제2 광학 경로(142), 및 제3 광학 경로(147)는 대물 렌즈(165)를 통해 살아있는 세포 생물학적 샘플(130)을 향해 지향되도록 구성된 1차 투과 광학 경로(150)를 따라 수렴한다. 모듈은 또한 1차 방출 광학 경로(156)에 위치되고, 광원(들)(134, 140, 145)에 의해 조명되는 것에 응답하여 살아있는 세포 생물학적 샘플(130) 내의 형광단에 의해 방출된 광을 통과시키고 위상 램프(125)로부터 방출된 광의 적어도 일부를 통과시키도록 구성된 방출 필터(155)를 포함한다. 1차 방출 광학 경로(156)는 이미징 센서(120)에서 종료된다. 방출 필터(155)는 샘플(130) 내의 각각의 제1, 제2 및 제3 형광단을 통해 광원(134, 140, 145)에 의해 방출된 제1, 제2 및 제3 여기 파장에 대응하는 방출 파장의 적어도 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역의 광을 통과시키도록 구성된다. 방출 필터(155)는 또한 위상 램프(125)로부터 방출된 광의 파장의 적어도 일부를 통과시키도록 구성된다. 실제로, 이는 위상 램프의 광원(들)의 파장을 방출 파장의 제1, 제2 또는 제3 대역 중 하나 이상에 매칭시키는 것을 포함할 수 있다.
방출 필터(155)는 또한 여기 파장들의 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역의 광을 거부(reject)(예컨대, 반사, 흡수)하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 다른 필터들(136, 141, 146)의 반사 작용은 광원들(135, 140, 145)로부터의 여기 광이 이미지 센서(120)에 의해 수신되는 것을 방지하는 것에 의존될 수 있다. 또한, 방출 필터(155)는 또한 생물학적 샘플(130)로부터의 인공(artifactual) 자가형광을 반사하거나 그렇지 않으면 거부하도록, 및/또는 생물학적 샘플(130)에 존재할 수 있는 다른 형광 염료들로부터의 광을 반사하도록 구성될 수 있다.
광학 모듈(110)은 대물 렌즈(165) 또는 이미지 센서(120) 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다는 것에 유의한다. 대안적으로, 광학 모듈(110)은 대물 렌즈(165) 또는 이미지 센서(120) 중 하나 또는 둘 모두에 제거가능하게 결합되도록 구성될 수 있다. 이것은 예를 들어 개별 스왑 가능한 광 모듈의 비용을 줄이기 위해 수행될 수 있다.
예시적인 구현에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 필터(136)는 여기 파장들의 제1 대역의 광을 통과시키고 여기 파장들의 제2 대역 및 제3 대역, 그리고 방출 파장들의 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역 뿐만 아니라 위상 램프(125)에 의해 방출된 파장들의 대역(방출 파장들의 제1, 제2 또는 제3 대역들 중 하나 이상과 중첩될 수 있음)의 광을 반사 시키도록 구성된다. 제2 필터(141)는 여기 파장들의 제 3 대역 및 방출 파장들의 제1 대역, 제2 대역 및 제 3 대역 및 위상 램프 파장들의 광을 통과시키고 여기 파장들의 제2 대역의 광을 반사 시키도록 구성된다. 제 3 필터(146)는 방출 파장들의 제1 대역, 제2 대역 및 제 3 대역의 광 및 위상 램프 파장들을 통과시키고 여기 파장들의 제 3 대역의 광을 반사 시키도록 구성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 광원(135), 제2 광원(140) 및 제3 광원(145)은 동일 평면 상에서 직렬로 배열된다. 도 3의 엘리먼트들의 배열은 광학 모듈(110)이 (도 3 내에서 수평으로) 하나의 차원에서 상당히 긴 반면, (수직으로, 그리고 도 3의 평면 내외로) 다른 2개의 차원들에서 더 작은 치수를 갖게 한다. 이것은 일부 애플리케이션에서 바람직할 수 있다. 그러나, 일부 애플리케이션에서, 광학 모듈(110)의 최대 치수(들)를 감소시키고/시키거나 광학 모듈(110)의 형상 및 크기를 특정 형상 및/또는 크기로 합치시키는(예를 들어, 모듈을 인큐베이터 내에, 또는 자동화 이미징 시스템의 갠트리 상에 맞추는 것) 것이 유리할 수 있다. 따라서, 광학 모듈(110)의 엘리먼트들의 배열은, 예를 들어, 다양한 광학 경로들을 접고, 네스팅(nest)하고/하거나 분기하고/하거나 다양한 광학 경로들의 방향 및/또는 순서를 변경하기 위해 수정될 수 있다.
도 4에 도시된 다른 예시적인 구현예에서, 제1 필터(136)는 여기 파장들의 제1 대역 및 제2 대역의 광을 통과시키고 여기 파장들의 제3 대역 및 방출 파장들의 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역의 광을 반사 시키도록 구성된다. 제2 필터(141)는 여기 파장들의 제2 대역의 광을 통과시키도록 그리고 여기 파장들의 제1 대역의 광을 반사 시키도록 구성된다. 그리고, 제3 필터(146)는 제1 대역, 제2 대역 및 방출 파장의 제3 대역의 광을 통과시키고 여기 파장들의 제3 대역의 광을 반사 시키도록 구성된다. 따라서, 도 4에 도시된 구현예에서, 제1 광원(135)은 제1 광학 경로(137)가 제1 광원(135)에서 시작하여, 제2 필터(141)에서 반사되고, 제1 필터(136)를 통과하고, 1차 투과 광학 경로(150)를 따라 광학 모듈(110)을 빠져나가도록 배열된다. 제2 광원(140)은 제2 광학 경로(142)가 제2 광원(140)에서 시작하여 제2 필터(141)를 통과한 후 제1 필터(136)를 통과하여 1차 투과 광학 경로(150)를 따라 광학 모듈(110)을 빠져나가도록 배치된다. 제3 광원(145)은, 제3 광학 경로(147)가 제3 광원(145)에서 시작하여, 제3 필터(146)로부터 제1 필터(136)로 반사되고, 제1 필터(136)로부터 반사되고, 1차 투과 광학 경로(150)를 따라 광학 모듈(110)을 빠져나가도록 배열된다. 살아있는 세포 생물학적 샘플(130) 내의 형광단에 의해 방출된 광에 대한 1차 방출 광학 경로(156)는 제1 필터(136)에서 반사되고, 제3 필터(146)를 통과하고, 방출 필터(155)를 통과하여 광학 모듈(110)을 빠져나간다.
도 4의 실시예의 경우, 제2 광원(140) 및 제 3 광원(145)은 서로 평행하게 배열되고, 제1 광원(135)은 제2 광원(140) 및 제 3 광원(145)에 대해 90도 각도로 배열된다. 이러한 배열은 하우징(111) 내에 3개의 광원을 포함하는 더 콤팩트한 광학 모듈(110)을 허용한다.
도 5에 도시된 또 다른 옵션의 구현예에서, 제1 필터는 여기 파장들의 제1 대역의 광을 통과시키도록 구성된 136이다. 제1 필터(136)는 또한 여기 파장들의 제2 대역 및 제3 대역 그리고 방출 파장들의 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역의 광을 반사 시키도록 구성된다. 제2 필터(141)는 발광 파장의 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역의 광을 통과시키도록 구성된다. 제2 필터(141)는 또한 여기 파장들의 제2 대역 및 제3 대역의 광을 반사하도록 구성된다. 그리고, 제3 필터(146)는 여기 파장들의 제3 대역의 광을 통과시키도록 구성된다. 제3 필터(146)는 또한 여기 파장들의 제2 대역의 광을 반사하도록 구성된다.
따라서, 도 5에 도시된 구현예에서, 제1 광원(135)은 제1 광학 경로(137)가 제1 광원(135)에서 시작하여 제1 필터(136)를 통과하고 1차 투과 광학 경로(150)를 따라 광학 모듈(110)을 빠져나가도록 배열된다. 제2 광원(140)은 제2 광학 경로(142)가 제2 광원(140)에서 시작하여, 제3 필터(146)에서 제2 필터(141)로 반사되고, 제2 필터(141)에서 제1 필터(136)로 반사되고, 제1 필터(136)에서 반사되고, 1차 투과 광학 경로(150)를 따라 광학 모듈(110)을 빠져나가도록 배열된다. 제3 광원(145)은 제3 광학 경로(147)가 제3 광원(145)에서 시작하여 제3 필터(146)를 통과하여 제2 필터(141)로 진행하고, 제2 필터(141)에서 제1 필터(136)로 반사되고, 제1 필터(136)에서 반사되어 1차 투과 광학 경로(150)를 따라 광학 모듈(110)을 빠져나가도록 배열된다. 또한 살아있는 세포 생물학적 샘플(130) 내의 형광단들에 의해 방출된 광에 대한 1차 방출 광학 경로(156)가 제1 필터(136)에서 반사되어 제2 필터(141)를 통과하고, 방출 필터(155)를 통과하여 광학 모듈(110)을 빠져나간다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 광원(135) 및 제 3 광원(145)은 평행하게 배열되고, 제2 광원(140)은 제1 광원(135) 및 제 3 광원(145)에 대해 90도 각도로 배열된다. 이러한 배열은 하우징(111) 내에 3개의 광원을 포함하는 더 콤팩트한 광학 모듈(110)을 허용한다.
도 3 내지 도 5 및 본 명세서의 다른 곳에 도시된 예시적인 구현들은 모두 완전히 동일한 평면(즉, 도면들의 평면)에 있는 광원 광학 경로들을 갖는 광학 모듈들을 도시하지만, 예를 들어, 광학 모듈의 전체 크기를 감소시키고/시키거나 광학 모듈의 형상 및 크기를 (예를 들어, 갠트리 및/또는 자동화된 인큐베이터 내 이미징 장치 내의) 이용가능한 공간에 합치시키기 위한 다른 실시예들이 가능하다는 것에 유의한다.
예를 들어, 도 5에 도시된 구현예의 제2 광원(140) 및 제3 필터(146)는 도 5의 평면으로(또는 평면 밖으로) 90도(또는 다른 각도로) 회전될 수 있다. 이러한 구현예 및 그에 대한 추가적인 세부사항들은 도 6 내지 도 11에 추가로 예시된다. 도 6 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 제1, 제2 및 제3 광원(135, 140, 145), 제1, 제2 및 제3 필터(136, 141, 146) 및 방출 필터(155)는 모두 하우징(111)에 포함된다. 하우징(111)은 생물학적 샘플(130)을 조명하기 위해 1차 투과 광학 경로(150)가 통과할 수 있도록 배열된 제1 개구(112)를 포함한다. 하우징(111)은 또한 1차 방출 광학 경로(156)가 이미징 센서(120)를 통과하도록 구성된 제2 개구(113)를 포함한다. 제1 및 제2 개구들(112, 113)은 광학 디바이스들(예컨대, 렌즈들, 필터들, 미러들 등), 및/또는 센서 표면들을 포함할 수 있다. 하나의 옵션의 예에서, 방출 필터(155)는 제2 개구(113) 내에 배치될 수 있다. 도 3 내지 도 8에 도시된 예시적인 광학 모듈(110)에서, 하우징(111)은 수직으로 연장되는 본체(main body)(111a) 및 그로부터 수평으로 연장되는 캔틸레버 연장부(cantilevered extension)(111b)를 포함한다. 하우징(111)의 본체(111a)는 동일 평면 상에 제1 광원(135) 및 제3 광원(145)을 포함한다. 하우징(111)의 캔틸레버 연장부(111b)는, 차례로, 제1 광원(135) 및 제2 광원(140)에 대해 90도 각도로 배열된 제2 광원(140)을 포함한다.
즉, 제2 광원(140) 및 제3 필터(146)는 제3 광원(145)의 중심을 지나는 수직축을 중심으로 90도 회전된 구조를 갖는다. 이러한 배열은 제2 광원(140)을 제1 및 제3 광원(135, 145)의 평면 뒤에 배치하여, 제2 광학 경로(142)가 광이 상향으로 반사되는 제3 필터(146)로 지향되게 한다. 이러한 배열은 공간-제한 애플리케이션들에서 특히 유리할 수 있다. 예를 들어, 전술한 배열은 광학 모듈이 아래에 설명되는 바와 같이 자동화된 인큐베이터 내(intra-incubator) 조합된 에피형광 및 명시야/위상차 이미징 시스템으로의 통합을 위해 컴팩트하게 유지되는 것을 허용하면서 또한 광학 모듈이 사용자에 의해 쉽게 스왑가능하게 하여, 이미징 시스템의 유용성 및 재구성 가능성을 확장시킨다.
본원에서 논의된 광원(135, 140, 145)은 각각 생물학적 샘플(130)로 광을 보내거나 이를 조명할 수 있는 임의의 디바이스 및/또는 어셈블리를 포함할 수 있다. 예시적인 광원들은 하나 이상의 램프들 및 연관된 광학 기기들을 포함할 수 있다. 예시적인 램프는 특히 백열(예를 들어, 할로겐 또는 텅스텐 필라멘트) 램프, 아크(예를 들어, 수은, 수은-크세논, 또는 크세논) 램프, 발광 다이오드("LED"), 및/또는 레이저를 포함할 수 있다. 연관된 광학 기기("소스 광학 기기")는 광섬유 및/또는 액체 광 가이드, 하나 이상의 렌즈, 필터(들)(예컨대, 편광 또는 파장-기반 필터), 회절 격자, 미러(들), 마스크(들) 등을 포함할 수 있다. 연관된 광학 기기는 특히, 샘플로 지향된 광의 강도, 파장, 편광, 위상, 방향 및/또는 형상을 선택/조정할 수 있다. 하나의 옵션의 구현예에서, 제1 광원(135), 제2 광원(140), 및 제3 광원(145) 각각은 LED, (예를 들어, 광원들로부터 출력된 광을 시준하기 위해 및/또는 출력 광의 초점을 무한대 초점 또는 대물 렌즈의 다른 초점에 일치시키기 위해) 적어도 2개의 렌즈들, 및 단일 대역 통과 이색성 필터를 포함한다.
광학 모듈의 광원들로부터 방출된 여기 파장들의 제1, 제2, 제3, 및/또는 추가 대역들의 특정 경계들은 애플리케이션에 따라(예를 들어, 이용가능한 형광단들 또는 관심 대상의 여기 스펙트럼에 따라, 적합한 LED들 또는 다른 발광 엘리먼트들 및/또는 관련된 필터들, 미러들, 렌즈들, 대물 렌즈들, 또는 다른 광학 엘리먼트들의 이용가능성에 따라) 특정될 수 있다. 하나의 옵션의 구현예에서, 여기 파장의 제1 대역은 453 ㎚ 내지 485 ㎚의 범위이고, 대응하는 형광단이 녹색(또는 더 긴 파장) 광을 방출하게 하는 청색 광에 주로 대응한다. 여기 파장의 제2 대역은 546 ㎚ 내지 568 ㎚의 범위이고, 대응하는 형광단이 오렌지색(또는 더 긴 파장) 광을 방출하게 하는 라임색 광(lime light)에 주로 대응한다. 그리고, 여기 파장의 제3 대역은 648 ㎚ 내지 674 ㎚의 범위이고, 대응하는 형광단이 근적외선(NIR) 광을 방출하게 하는 적색 광에 주로 대응한다. 추가 구현예들에서, 이러한 옵션의 실시예의 전술한 범위들의 경계들은 +/- 3 ㎚만큼 변할 수 있다.
다른 옵션의 구현예에서, 방출 파장의 제1 대역은 494 ㎚ 내지 533 ㎚의 범위이고, 대체로 녹색 광에 대응한다. 발광 파장의 제2 대역은 576 ㎚ 내지 639 ㎚의 범위이고, 대체로 오렌지색 광에 대응한다. 그리고, 제 3 대역의 방출 파장은 686 ㎚ 내지 756 ㎚의 범위이고, 대체로 NIR 광에 대응한다. 추가 구현들에서, 전술한 범위들의 경계들은 +/- 3㎚만큼 변할 수 있다.
일부 예들에서, 광학 모듈(110)은 여기 파장들의 제4 대역의 제4 광을 방출하도록 구성된 제4 광원(160)을 포함할 수 있다. 이러한 광학 모듈(110)의 예시적인 구현예가 도 13에 도시되어 있다. 이 구현예에서 광학 모듈(110)은 또한 제4 광원(160)의 제4 광학 경로(162)에 배열된 제4 필터(161)를 포함한다. 제4 필터(161)는 하나 이상의 파장의 광을 통과시키고 하나 이상의 파장의 광을 반사 시키도록 구성된다. 그리고, 방출 필터(155)는 방출 파장들의 제4 대역의 광을 통과시키고 여기 파장들의 제4 대역의 광을 반사 시키도록 추가로 구성된다. 제4 광원(160)을 추가하는 것은 생물학적 샘플(130) 내의 제4 형광단을 관찰하고, 상이한 광원들 및 필터들 및 대응하는 구성들을 갖는 별개의 광학 모듈에 의존하지 않고 훨씬 더 많은 수의 검정들을 수행하는 능력을 증가시킨다.
도 13에 도시된 예시적인 구현예에서, 제1 필터(136)는 여기 파장들의 제1 대역의 광을 통과시키고 여기 파장들의 제4 대역의 광을 반사 시키도록 구성된다. 제2 필터(141)는 제1 대역, 제2 대역, 제 3 대역 및 제 4 대역의 방출 파장의 광을 통과시키고 제2 대역 및 제 3 대역의 여기 파장의 광을 반사 시키도록 구성된다. 제3 필터(146)는 여기 파장들의 제3 대역의 광을 통과시키도록 그리고 여기 파장들의 제2 대역의 광을 반사 시키도록 구성된다. 그리고, 제 4 필터(161)는 여기 파장의 제1 대역 및 제 4 대역의 광을 통과시키고 여기 파장의 제2 대역 및 제 3 대역과 방출 파장의 제1 대역, 제2 대역, 제 3 대역 및 제 4 대역의 광을 반사 시키도록 구성된다.
도 13에 도시된 예시적인 구현예에서, 제1 광원(135)은, 제1 광학 경로(137)가 제1 광원(135)에서 시작하여, 제1 필터(136)를 통과한 다음, 제4 필터(161)를 통과하고, 1차 투과 광학 경로(150)를 따라 광학 모듈(110)을 빠져나가도록 배열된다. 제2 광원(140)은 제2 광학 경로(142)가 제2 광원(140)에서 시작하여, 제3 필터(146)에서 제2 필터(141)로 반사되고, 제2 필터(141)에서 제4 필터(161)로 반사되고, 제4 필터(161)에서 반사되고, 1차 투과 광학 경로(150)를 따라 광학 모듈(110)을 빠져나가도록 배열된다. 제3 광원(145)은 제3 광학 경로(147)가 제3 광원(145)에서 시작하여, 제3 필터(146)를 통해 제2 필터(141)로 통과하고, 제2 필터(141)에서 제4 필터(161)로 반사되고, 제4 필터(161)에서 반사되고, 1차 투과 광학 경로(150)를 따라 광학 모듈(110)을 빠져나가도록 배열된다. 제4 광원(160)은 제4 광학 경로(162)가 제4 광원(160)에서 시작하여 제1 필터(136)에서 반사되고, 제4 필터(161)를 통과하여, 1차 투과 광학 경로(150)를 따라 광학 모듈(110)을 빠져나가도록 배열된다. 그리고, 살아있는 세포 샘플(130) 내의 형광단들에서 방출된 광의 1차 방출 광학 경로(156)는 제4 필터(161)에서 반사되어 제2 필터(141)를 통과한 후 방출필터(155)를 통과하여 광학모듈(110)을 빠져나간다. 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 광원(135)과 제3 광원(145)은 서로 평행하게 배열되고, 제2 광원(140)과 제4 광원(160)은 각각 제1 광원(135)과 제3 광원(145)에 대해 90도 각도로 배열된다. 이러한 배열은 하우징(111) 내에 4개의 광원을 포함하는 콤팩트한 광학 모듈(110)을 허용한다.
이러한 방출 파장의 제4 대역들은 453 ㎚보다 짧은 파장들을 포함할 수 있고 주로 보라색 광에 대응할 수 있고, 대응하는 방출 파장의 제4 대역들은 청색 광에 대부분 대응할 수 있다.
IV.
예제 시스템
도 1, 3, 4, 5 및 13에 도시된 본 발명의 제2 양태에서, 시스템(105)은 살아있는 세포 생물학적 샘플(130)을 검정하기 위해 제공된다. 시스템(105)은 본 개시의 제1 양태에 따른 광학 모듈(110)을 포함한다. 시스템(105)은 또한 광학 모듈(110)을 둘러싸고 광학 모듈(110)이 제거 가능하게 결합되는 형광 현미경(115)을 포함한다. 형광 현미경(115)은 적어도 하나의 대물 렌즈(165)를 갖는다. 시스템(105)은 대물 렌즈(165)로부터 샘플(130)을 통해 투과되고/되거나 샘플에 의해 산란되는 살아있는 세포 생물학적 샘플(130) 내의 형광단에 의해 방출된 광 및/또는 위상 램프(125)(또는 다른 투조 광원, 예를 들어, 명시야 이미징을 위한 조명을 제공하지만 위상차 이미징은 제공하지 않도록 구성된 광원)로부터의 광에 대해 1차 방출 광학 경로에 배열된 이미징 센서(120)를 더 포함한다. 그리고, 시스템(105)은 형광 현미경(115)에 제거 가능하게 결합되고 1차 투과 광학 경로(150)의 종단에 배열된 위상 램프(phase lamp)(125)를 포함한다.
본 명세서에서 사용되는, 형광 현미경(115)은 세포, 세포기관, 조직, 작은 유기체, 입자 등과 같은 작은 객체의 이미지를 확대하는 임의의 광학 디바이스이다. 검출 메커니즘에 의해 수행될 수 있는 현미경의 예시적인 모드는 광학 현미경(예를 들어, 명시야, 암시야, 위상-콘트라스트, 차등 간섭 콘트라스트(예를 들어, 노마스키(Nomarski), DIC, 및 호프만 변조 콘트라스트(Hoffman Modulation Contrast)), 형광, 및/또는 다른 형태의 가시 및/또는 비가시(예를 들어, IR, NIR, 자외선) 광 현미경을 포함한다. 대물 렌즈(165)는 1차 광학 전송 경로(150) 및 1차 광학 방출 경로(156)가 대물 렌즈(165)를 통과하도록 광학 모듈(110)과 생물학적 샘플(130) 사이에 배열된다.
이미징 센서(120)는 광을 검출하도록 구성되고, 카메라, 다중 채널 광검출기, 평면 푸리에 캡처 어레이, 단일-픽셀 이미저, 또는 일부 다른 이미지 생성 장치를 포함할 수 있다. 이미징 센서(120)는 파장 범위의 광을 검출하도록 구성되거나 동작될 수 있다. 예를 들어, 이미징 센서(120)는 생물학적 샘플(130) 내의 형광 염료 또는 다른 형광단의 방출 스펙트럼에 대응하는 다수의 파장/파장 범위에서 광을 검출하도록 구성되거나 동작된다. 예를 들어, 이들 파장은 샘플 내의 다수의 형광단의 방출 스펙트럼에서의 피크에 대응할 수 있고/있거나 넓은 범위의 파장에 걸쳐 연장될 수 있다. 이것은 위상 램프 또는 다른 투조 소스에 의해 방출된 광의 파장들 및/또는 방출 스펙트럼들 각각에서의 광의 파장들에 민감한 단색 이미징 센서인 이미징 센서(120)를 포함할 수 있다. 또한, 이미징 센서(120)는 특히 형광 강도(FLINT), 형광 공명 에너지 전달(FRET), 형광 수명(FLT), 형광 상관(correlation)(FCS), 광표백 후의 형광 회복(FRAP), 및 이들의 인광 및 다른 유사체들을 포함하는 임의의 적합한 광발광을 측정하도록 구성될 수 있다.
도 6-8 및 11-12에 도시된 하나의 옵션의 구현예에서, 시스템(105)은 광학 모듈(110)을 통해 연장되는 샤프트(shaft)(170)를 포함한다. 여기서, 형광 현미경(115)은 제1 배향으로 샤프트(170)를 수용하도록 구성된 리셉터클(도시되지 않음)을 갖는다. 그리고, 샤프트(170)는 제2 배향으로의 힘의 인가 하에서 회전하도록 구성되어, 광학 모듈(110)을 형광 현미경(115)의 나머지 부분에(예를 들어, 형광 현미경(115)의 하우징 또는 다른 엘리먼트에) 잠금(lock)시킨다. 예를 들어, 샤프트(170)는 제1 단부(172)에 결합된 플립 탭(flip tab)(171)을 가질 수 있고, 제2 단부(174)에 결합된 돌출부(173)를 가짐으로써 T자 형상을 형성할 수 있다. 형광 현미경(115)은 제1 배향으로 T자형 돌출부(173)를 수용하도록 구성된 대응하는 슬롯(도시되지 않음) 및 리셉터클을 가질 수 있다. 플립 탭(171)에 힘의 인가하에서 샤프트가 제2 배향으로 회전할 때, T자형 돌출부(173)가 슬롯에 대향하도록 T자형 돌출부(173)가 리셉터클 내에서 회전하여 광학 모듈(110)을 형광 현미경(115)에 잠금시킨다. 광학 모듈(110)이 형광 현미경(115)의 나머지에 결합되면, 플립 탭(171)은 하우징(111)에 맞닿아 평평하게 접힐 수 있다.
추가 구현예에서, 일단 샤프트(170)가 삽입되면, 잠금 방향으로의 샤프트(170)의 회전은 돌출부(173)가 램프를 따라 타고 가서 돌출부를 견인하고, 샤프트(170) 및 광학 모듈(110)은 시스템(105)의 나머지를 위한 마운트 상에 장착된다. 컴플라이언트 엘리먼트(compliant element)들(예를 들어, 스프링(189))은 마운트들 상으로 광학 모듈(110)을 당기는 힘을 제어하기 위해 광학 모듈(110)의 하우징(111)과 샤프트(170) 사이에 배열될 수 있다. 또한, 멈춤쇠는 샤프트(170)가 잠금 및 잠금 해제 위치에 있을 때 촉각 피드백을 제공할 수 있다.
도 4에 도시된 다른 옵션의 구현예에서, 시스템(105)은 광학 모듈(110)에 결합된 제1 전기 커넥터(175)를 포함한다. 시스템(105)은 형광 현미경(115)의 나머지에 결합된 제2 전기 커넥터(도시되지 않음)를 포함한다. 제2 전기 커넥터는 제1 전기 커넥터(175)와 상호적이다. 그리고, 시스템(105)은 제2 전기 커넥터와 전기적으로 통신하는 프로세서(202)를 포함한다. 프로세서(202)는 형광 현미경(115)의 나머지에 결합된 광학 모듈(110)을 식별하도록 구성된다. 제1 및 제2 전기 커넥터(175)는, 예를 들어, 사용자가 형광 현미경(115)의 상이한 광학 모듈들을 스왑하는 것을 더 용이하게 하기 위해, 연결 및 연결 해제하는데 특정 힘 미만을 요구하도록 선택될 수 있다.
스왑가능한 위상 램프 모듈(125)은 하우징(126), 투조 광원(127)(예를 들어, 할로겐 램프, LED), 및 위상 램프 모듈(125)로부터의 광을 위로부터 생물학적 샘플(130) 상으로 집속시키는 적어도 하나의 콘덴서 렌즈(condenser lens)를 포함한다. 도 14 내지 도 15에 도시된 또 다른 옵션의 구현예에서, 위상 램프 모듈(125)은 형광 현미경(115)의 나머지 부분에(예를 들어, 제2 전기 커넥터가 결합되는 동일한 하우징에) 결합되는 제4 전기 커넥터(도시되지 않음)에 대응하는 제3 전기 커넥터(177)를 갖는다. 제3 전기 커넥터(177)는 제4 전기 커넥터와 상호적(reciprocal)이다. 프로세서(202)는 광학 모듈(110) 및 위상 램프 모듈(125)이 호환가능한지를 결정하고, 그들이 호환가능하지 않다는 결정에 응답하여 경보가 디스플레이되게 하도록 구성된다. 이러한 결정은 이용 가능한 광학 모듈(110)과 이용 가능한 위상 램프 모듈(125) 사이의 유효 대응의 레코드를 포함하는 데이터베이스에서 조회(lookup)를 수행함으로써 이루어질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이러한 결정은 위상 램프 모듈(125)에 의해 방출된 광의 파장 세트를 광학 모듈(110)이 샘플(130)로부터 이미징 센서(120)로 통과하도록 구성된 광의 파장 세트와 비교함으로써 이루어질 수 있다.
위상 램프 모듈(125)의 하우징(126)은 시스템(105)의 위상 램프 마운트(185) 내의 대응하는 리셉터클(186) 내에 수용되도록 형상화된 돌출부(128)를 포함한다. 돌출부(128) 및 리셉터클(186)은 위상 램프 모듈(125)이 단일 배향으로만 설치될 수 있는 방식으로 형상화된다. 스크류로 고정되기보다는, 위상 램프 모듈(125)은 멈춤쇠(detent)(187)에 의해 제 자리에 유지된다. 멈춤쇠(187)는 하우징(126)의 돌출부(128) 내의 홈들(129)과 정렬되도록 구성된 위상 램프 마운트(185) 내의 스프링-로딩된 볼들(188)의 형태이다.
도 1에 도시된 하나의 옵션의 구현예에서, 시스템(105)은 30℃ 내지 42℃ 범위의 온도 및 80% 내지 100% 범위의 상대 습도에서 살아있는 세포 생물학적 샘플(130)을 유지하도록 구성된 인큐베이터(180)를 포함한다. 본 구현예에서, 본 발명의 제1 양태에 따른 형광 현미경(115)은 인큐베이터(180)의 챔버에 결합된다. 다른 구현예에서, 형광 현미경(115)은 인큐베이터(180) 내에 부분적으로 또는 전체적으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 형광 현미경(115)은 연속적인 배양 동안(예를 들어, 특정 기간 동안, 하루 동안, 또는 일주일 동안) 생물학적 샘플(130)의 시간 경과된 검사를 위해 표준 CO2 인큐베이터 내에 전체가 배치될 수 있다. 인큐베이션 시간의 길이로 인해, 형광 현미경(115)은 생물학적 샘플(130)에 악영향을 미치는 것을 피하기 위해 세포 배양 동안 인큐베이터에 남아 있을 수 있다. 또한, 형광 현미경(115)의 컴팩트한 프로파일은 형광 현미경(115) 주위의 개방 공간에 다른 생물학적 샘플들(130)을 배치하기 위한 인큐베이터(180)의 기능을 유지한다. 형광 현미경(115)의 컴팩트한 프로파일은 또한 형광 현미경(115) 또는 생물학적 샘플(130)에 대한 응축 및 부적절한 통기의 형태로 유해한 영향을 가질 수 있는 공기 흐름 제한을 감소시킨다.
제3 광원(145)(및 제4 광원(160))은 생물학적 샘플(130)에 대한 멀티플렉싱 검정을 가능하게 하여 인큐베이터(180) 내의 개별 샘플(예를 들어, 샘플 홈) 및/또는 동일한 인큐베이터(180) 내의 상이한 샘플의 세트에서 다중 검정 및/또는 형광 지시약을 수행할 수 있다.
V.
예제 방법
이제 도 16을 참조하면, 살아있는 세포 생물학적 샘플에서 형광단을 이미징하기 위해 도 3-15의 광학 모듈(110) 및 시스템(105) 및 도 1-2의 컴퓨팅 디바이스(200)를 이용할 수 있는 방법(300)이 예시된다. 방법(300)은, 블록(305)에서, 제1 생물학적 샘플이 형광 현미경의 시야 내에 위치되도록 제1 생물학적 샘플 및 형광 현미경을 정렬하는 단계를 포함하며, 여기서, 제1 생물학적 샘플은 (i) 여기 파장들의 제1 대역에서의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제1 대역에서 광을 방출하는 제1 형광단, (ii) 여기 파장들의 제2 대역에서의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제2 대역에서 광을 방출하는 제2 형광단, 및 (iii) 여기 파장들의 제3 대역에서의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제3 대역에서 광을 방출하는 제3 형광단을 포함한다. 그런 다음, 블록(310)에서, 방법은 형광 현미경을 사용하여 제1 생물학적 샘플의 이미지들의 세트를 획득하는 단계를 포함하고, 이미지들의 세트의 이미지들은 초점 설정에 대해 상이하다. 다음으로, 블록(315)에서, 방법(300)은 이미지들의 세트에 기초하여, 방출 파장들의 제1, 제2 및 제3 대역들에 대한 제1, 제2 및 제3 초점 맞춤(in-focus) 설정들을 각각 결정하는 단계를 포함한다. 그리고 블록(320)에서, 방법은, 제1 시간 기간 동안, 제1 광원을 사용하여 여기 파장들의 제1 대역의 광으로 제1 생물학적 샘플을 조명하고, 형광 현미경의 이미지 센서를 통해, 방출 파장의 제1 대역들의 광의 제1 이미지를 획득하기 위해 제1 초점 맞춤 설정에 따라 형광 현미경을 동작시키는 단계를 포함한다. 방법(300)은 또한, 블록(325)에서, 제2 시간 기간 동안, 제2 광원을 사용하여 여기 파장들의 제2 대역의 광으로 제1 생물학적 샘플을 조명하고 이미지 센서를 통해 방출 파장들의 제2 대역의 광의 제2 이미지를 획득하기 위해 제2 초점 맞춤 설정에 따라 형광 현미경을 동작시키는 단계를 포함한다. 방법(300)은 또한, 블록(330)에서, 제3 시간 기간 동안, 제3 광원을 사용하여 여기 파장들의 제3 대역의 광으로 제1 생물학적 샘플을 조명하고, 이미지 센서를 통해 방출 파장들의 제3 대역의 광의 제3 이미지를 획득하기 위해 제3 초점 맞춤 설정에 따라 형광 현미경을 동작시키는 단계를 포함한다. 전술한 단계들 모두는 프로세서(202)에 의해 자동으로 수행될 수 있다.
특정 색상에 대한 특정 형광 이미지를 획득하는 것은 상이한 노출 시간들을 사용하여 특정 색상의 복수의 상이한 이미지들을 생성하도록 이미징 시스템을 동작시키는 것을 포함할 수 있다. 이는 높은 동적 범위 이미지들의 합성 생성을 허용하기 위해 행해질 수 있다. 이는 관심있는 형광단 농도/활성의 범위에 걸쳐 형광 방출의 강도의 매우 높은 변형을 나타내는 형광단/샘플/검정에 대해 수행될 수 있다.
방법(300)은 위상 램프(예를 들어, 125) 또는 다른 투조 광원을 동작시킴으로써 하나 이상의 명시야, 위상차, 또는 다른 비-형광 이미지들을 획득하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 그런 다음, 이러한 비-형광 이미지 정보는 형광 이미지와 조합하여(예를 들어, 세포 유형에 관계없이 샘플 내의 세포의 위치, 형상, 크기 및/또는 정도를 식별하기 위해 위상차 이미지를 사용하고, 그런 다음 위상차 이미지를 사용하여 식별된 세포 유형, 세포 분열의 단계, 세포 건강, 세포 대사 활성, 또는 세포에 대한 다른 정보를 결정하기 위해 하나 이상의 형광 이미지를 사용하여) 또는 그 자체로 사용될 수 있다.
또한, 방법(300)은 방법(300)을 사용하여 획득되는 3개(또는 그 초과)의 형광 이미지들에 대한 초점 맞춤 설정들을 결정하기 위해 상이한 초점 설정들의 범위에 걸쳐(예를 들어, 상이한 대물-샘플 거리들의 범위에 걸쳐) 명시야, 위상차, 또는 다른 비-형광 이미지들의 세트를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 비형광 이미지를 생성하는 데 사용되는 조명의 파장에 대한 초점 맞춤 설정을 결정한 다음, 해당 방출 파장에 대한 초점 맞춤 설정을 결정하기 위해 이미지가 생성된 형광 방출 파장 각각에 대해 초점 맞춤 설정으로부터의 알려진 오프셋(예를 들어, 거리 오프셋)을 적용하는 것이 포함할 수 있다. 비-형광 이미지들을 생성하기 위해 사용되는 조명의 파장이 형광 방출 파장들 중 하나와 동일하거나 실질적으로 동일한 경우, 오프셋은 0일 수 있다. 명시야 이미지들 또는 다른 비-형광 이미지들은 종종 형광 이미지들과 비교할 때 동일한 노출 시간 동안 상당히 더 많은 이미지 데이터를 포함하고, 따라서 초점 맞춤 설정들을 결정하는 이러한 방법은 바람직하게는 이러한 초점 맞춤 설정들을 생성하는 데 필요한 시간을 감소시킬 수 있다. 이는 또한 그러한 초점 맞춤 설정을 생성하기 위해 샘플이 경험하는 광표백(photobleaching)의 양을 감소시킬 수 있다.
실제로, 더 짧은 파장들에 의해 여기되는 형광단들의 이미지들은 더 긴 파장들에 의해 여기되는 형광단들로부터 방출된 광과 관련된 아티팩트(artifact)들을 포함할 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 일 예로서, 제1 파장 대역에 대응하는 형광단들은 또한 제2 및 제3 파장 대역들에 의해 어느 정도 여기될 수 있다(특히, 제2 및 제3 파장 대역들이 제1 파장 대역보다 짧은 파장들을 포함하는 경우). 마찬가지로, 제2 파장 대역에 대응하는 형광단은 또한 제1 및 제3 파장 대역에 의해 어느 정도 여기될 수 있고 한편, 제3 파장 대역에 대응하는 형광단은 또한 제1 및 제2 파장 대역에 의해 어느 정도 여기될 수 있다.
아티팩트 문제를 해결하기 위해, 하나의 옵션의 구현예에서, 방법(300)은 이미징 센서(120)(또는 일부 다른 컴퓨팅 디바이스)와 전기적으로 통신하는 프로세서(202)가 제2 형광단 및 제3 형광단에 의해 방출된 광으로부터의 아티팩트를 감소시키기 위해 제1 이미지 세트에 기초하여 제1 형광단에 의해 방출된 광의 제1 이미지를 생성하는 단계를 더 포함한다. 프로세서(202)는 제1 형광단 및 제3 형광단에 의해 방출된 광으로부터의 아티팩트를 감소시키기 위해 제2 이미지 세트에 기초하여 제2 형광단에 의해 방출된 광의 제2 이미지를 추가로 생성한다. 또한, 프로세서(202)는 제1 형광단 및 제2 형광단에 의해 방출된 광으로부터의 아티팩트를 감소시키기 위해 제3 이미지 세트에 기초하여 제3 형광단에 의해 방출된 광의 제3 이미지를 생성할 수 있다. 이러한 스펙트럼 언믹싱(unmixing) 프로세스는 참조로서 본 출원에 통합된 2019년 2월 1일에 출원된 미국 특허 출원 번호 16/264819에 2개의 여기 파장에 관하여 더 상세히 설명된다.
하나의 비제한적인 예에서, 제1 이미지는 생물학적 샘플(130)이 녹색 형광단으로부터 방출된 광이 초점에 있도록 제1 초점 맞춤 설정에 배열될 때, 녹색 형광단에 대응하는 청색 여기 파장의 광으로 생물학적 샘플(130)을 조명함으로써 녹색 형광단에 대해 획득될 수 있다. 구체적으로, "초점 맞춤 설정(in-focus setting)"은 녹색 형광단 방출광이 초점이 맞춰져 이미징되도록 생물학적 샘플(130)과 형광 현미경(115)의 대물 렌즈(165) 사이의 거리를 설정함으로써 발생한다. 이 제1 이미지는 또한 생물학적 샘플(130) 내의 오렌지색 형광단(주로 라임색 여기 파장의 광에 의해 여기되지만, 또한 청색 광에 의해 어느 정도 여기됨) 및 NIR 형광단(주로 적색 여기 파장의 광에 의해 여기되지만, 또한 청색 광에 의해 어느 정도 여기됨)으로부터 방출된 광을 포함할 수 있다. 오렌지색 및 NIR 형광단들로부터 방출된 광은 제1 이미지에서 초점이 맞지 않을 것이라는 것에 유의한다. 이는 샘플(130)과 이미징 센서(120) 사이의 1차 방출 광학 경로(156)를 따른 엘리먼트들(예를 들어, 대물 렌즈, 튜브 렌즈, 샘플 및/또는 샘플을 포함하는 용기들의 광학 속성들)에 의해 야기되는 색수차(chromatic aberration)에 기인한다.
그런 다음 아티팩트 이미지는 오렌지색 및 NIR 형광단들로부터 아티팩트 광을 제거하기 위해 제1 이미지로부터 제거될 수 있다. 전술한 바와 같이, 하나의 아티팩트 이미지는 제1 이미지를 획득하기 위해 사용된 제1 초점 맞춤 설정에서 오렌지색 형광단에 대응하는 라임색 여기 파장의 광으로 생물학적 샘플(130)을 조명함으로써 획득될 수 있다. 다른 아티팩트 이미지는 제1 이미지를 획득하기 위해 사용된 제1 초점 맞춤 설정에서 적색 형광단에 대응하는 적색 여기 파장의 광으로 생물학적 샘플(130)을 조명함으로써 획득될 수 있다. 대안적으로, 아티팩트 이미지들은 오렌지색 및 적색 형광단들의 초점 맞춰진(in-focus) 이미지들을 흐리게 하거나, 또는 다른 초점 설정을 사용하여 촬영된 이미지에서 제1 이미지를 획득하기 위해 사용된 초점 설정의 영향을 시뮬레이션하기 위해 일부 이미지 프로세싱 기술들을 적용함으로써 획득될 수 있다. 예를 들어, 오렌지색 및 NIR 형광단들로부터 방출된 광이 초점이 맞춰져(in-focus) 개별적으로 이미징되도록 초점 맞춤 설정들을 사용하여 촬영된 이미지들이 획득된다.
하나의 옵션의 구현예에서, 방법(300)은, 제1 세트의 이미지 데이터, 제2 세트의 이미지 데이터, 및 제3 세트의 이미지 데이터를 획득할 때, 적어도 제1 생물학적 샘플을 30℃ 내지 42℃ 범위의 온도 및 80% 내지 100% 범위의 상대 습도에서 유지하는 형광 현미경을 포함하거나 달리 그에 결합된 인큐베이터를 추가로 포함한다. 이 데이터는 지속적인 배양 동안(예를 들어, 관심 실험에 따라, 분(들), 시간(들), 일(들), 또는 주(들)의 기간에 걸쳐) 생물학적 샘플(130)의 시간 경과 검사를 위해 표준 CO2 인큐베이터 내에서 획득될 수 있다. 예를 들어, 이미지는 14일보다 길거나 30일 또는 더 긴 배양 전체에 걸쳐 시간에 따라 촬영될 수 있다.
방법(300)은 시스템을 사용하여 획득된 형광 이미지들 및/또는 다른 이미지들(예를 들어, 명시야 이미지들, 위상차 이미지들)에 대해 일부 추가적인 분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지들 중 하나(또는 그 이상)가, 특정 샘플에서, 특정 유형 또는 유형들의 셀들에 특정한 형광단들의 색상에 대응하는 경우, 방법(300)은 샘플에 존재하는 특정 유형 또는 유형들의 셀들에 관한 수, 형상들, 크기들, 분포들, 상호연결의 패턴, 또는 다른 정보를 결정하기 위해 이미지(들)를 분석하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 식별은 유형에 관계없이 샘플 내의 개별 세포의 위치, 형상 및 정도를 식별하기 위해 위상차 또는 다른 비-형광 이미지의 사용에 의해 증강될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이미지 중 하나(또는 그 이상)이 특정 검정법(예를 들어, 아넥신 V NIR 검정법, 2색 또는 3색 FUCCI 세포 분열 단계 검정법)의 형광 지시약에 대응하는 경우, 방법(300)은 특정 검정법의 출력(들)을 생성하기 위해, 예를 들어, 샘플에서 하나 이상의 세포의 건강, 세포 분열의 단계, 또는 다른 대사 상태 또는 상태들을 결정하기 위해 이미지(들)를 분석하는 단계를 포함할 수 있다. 상이한(또는 중첩하는) 이미지의 상이한 분석의 결과는 조합될 수 있으며, 예를 들어, 세포-특이적 형광단에 상응하는 제1 이미지 분석이 관심 세포 유형의 세포들을 식별하는데 사용될 수 있고, 조합된 제2 및 제3 이미지 분석은 식별된 세포에 대한 2색 검정(예를 들어, 2색 FUCCI 검정)의 출력을 결정할 수 있다. 분석은 인큐베이터 내의 이미징 시스템에 의해 이미징되는 모든 샘플에 대해 동일할 수 있거나(예를 들어, 동일한 검정법/형광 지시약/염료를 함유하는 모든 샘플로 인해), 인큐베이터 내의 샘플마다 상이할 수 있다.
하나의 옵션의 구현예에서, 방법(300)은 프로세서(202)가 제1 이미지 세트에 기초하여 제1 생물학적 샘플 내의 제1 세포 유형을 식별하는 단계를 더 포함한다. 이어서, 프로세서(202)는 제2 이미지 세트에 기초하여 제1 생물학적 샘플에서 제2 세포 유형을 식별한다. 다음으로, 프로세서(202)는 제3 이미지 세트에 기초하여 제1 생물학적 샘플 내의 세포 사멸 또는 일부 다른 대사 프로세스 또는 속성을 식별한다. 이는 광학 모듈(110)의 구성을 변경하지 않고 시스템(105) 내의 단일 용기에서 복잡한 검정 및/또는 다수의 검정이 실행되도록 허용하는 기술적 효과를 갖는다.
하나의 옵션 구현 위상차에서, 명시야(bright-field), 또는 다른 비-형광 이미지들이 제1, 제2, 및 제3 초점 맞춤 설정들에서 획득될 수 있다. 이러한 이미지들은 제1, 제2 및 제3 이미지들로부터 추가적인 아티팩트들을 제거하기 위해(예를 들어, 자가형광으로 인한 아티팩트들을 제거하기 위해) 또는 그렇지 않으면 제1, 제2 및 제3 이미지들을 개선하기 위해(예를 들어, 형광 이미지들을 증강시키기 위해 추가적인 고-공간 주파수(high-spatial-frequency) 이미지 데이터를 제공함으로써) 활용될 수 있다.
하나의 옵션의 구현예에서, 방법(300)은 또한 프로세서가 광학 모듈(110) 및 위상 램프 모듈에 대한 호환성 정보를 수신하는 단계를 포함한다. 그리고, 프로세서(202)는 호환 정보에 기초하여 광학 모듈(110)과 위상 램프(125)의 호환 여부를 결정한다. 다음으로, 광학 모듈(110) 및 위상 램프(125)가 호환되지 않는다는 결정에 응답하여, 프로세서(202)는 경보가 호환되지 않는다는 표시와 함께 디스플레이되게 한다. 이러한 호환성 결정은 이용가능한 광학 모듈들(110)과 이용가능한 위상 램프 모듈들(125) 사이의 유효한 대응들의 레코드를 포함하는 데이터베이스에서 조회를 수행함으로써 이루어질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이러한 결정은 위상 램프 모듈(125)에 의해 방출된 광의 파장들의 세트를 광학 모듈(110)이 샘플(130)로부터 이미징 센서(120)로 통과하도록 구성된 광의 파장들의 세트와 비교함으로써 이루어질 수 있다.
하나의 옵션의 구현예에서, 방법(300)은 샤프트(170)를 제1 배향으로 광학 모듈(110)을 통해 형광 현미경(115) 내의 리셉터클로 연장시키는 단계를 포함한다. 그런 다음, 시스템(105)에 대해 위에서 상세히 설명된 바와 같이, 샤프트(170)가 제2 배향으로 이동하여 광학 모듈(110)을 형광 현미경(115)에 결합하도록 샤프트(170)가 힘의 인가 하에서 회전된다.
전술한 방법(300)은 광학 모듈(110)의 구성을 변경하지 않고 시스템(105) 내의 개별 혈관 또는 다수의 혈관에 걸쳐 실행될 수 있는 검정에서 증가된 가변성을 허용하는 기술적 효과를 갖는다. 방법(300)은 형광 이미저, 광학 모듈, 위상 램프 모듈, 인큐베이터, 자동화 이미징 시스템, 또는 본 명세서에 설명된 다른 시스템, 디바이스, 또는 컴포넌트의 임의의 실시예에 의해 또는 임의의 실시예와 조합하여 수행될 수 있다. 따라서, 인큐베이터 내의 개별 샘플 및/또는 인큐베이터 내의 상이한 샘플에 걸친 다양한 검정, 형광 지시약 및 이들의 조합이 본원에 기재된 실시양태에 의해 가능하게 된다. 이러한 애플리케이션들의 다수의 예들이 아래에 제공된다. 이들 애플리케이션들은 예시적인 실시예들로서 의도되며, 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 이러한 애플리케이션들 및/또는 이하에 설명되는 애플리케이션들의 추가적인 또는 대안적인 조합들이 있는 바와 같이, 추가적인 또는 대안적인 애플리케이션들이 예상된다.
위에서 논의된 바와 같이, 프로세서(202)에 의한 실행 시에 본 명세서에 설명된 방법들 중 임의의 방법의 수행을 야기하기 위해 이용될 수 있는 프로그램 명령어들이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체가 사용될 수 있다.
VI.
예시적인 생물학적 애플리케이션들
전술한 실시예는 3개의 상이한 형광 채널의 독립적인 이미징을 제공함으로써, 형광 이미징에서의 다양한 애플리케이션을 가능하게 한다. 추가의 형광 채널의 이점은 추가의 검정이 단일 장치(예를 들어, 단일 인큐베이터에서)를 사용하여 동시에 수행될 수 있게 함으로써, 상이한 샘플에 걸쳐 실험 독출에서 유연성을 제공함으로써 및/또는 추가의 검정이 개별 샘플로부터 수행될 수 있게 함으로써 단일 이미징 장치의 스루풋(throughput)을 개선시키는 것을 포함할 수 있다. 3가지(또는 그 이상) 색상 이미징의 이용가능성은 또한 시약 선택에 있어서의 증가된 유연성, 예를 들어, 녹색 형광 단백질계 리포터(reporter)를 발현하는 세포를 모니터링하면서 추가 정보를 얻기 위해 다수의 시약을 사용하는 능력을 허용할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 동시 3개(또는 그 이상)의 색상 이미징은 2개의 색상들 만을 사용하여 생성될 수 없었던 정보가 생성되는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 3색 리포터로부터의 정보(예를 들어, 3색 FUCCI 검정)가 생성될 수 있다. 다른 예에서, 세포 모집단에 걸친 대사 또는 세포 사멸 정보 뿐만 아니라 다수의 세포 유형의 증식 및 상호작용에 관한 정보가 생성될 수 있다. 이러한 정보는 예를 들어, 암과 기질 세포 사이의 대사 교환 또는 표적 세포를 파괴하는데 있어서 효과기 세포(effector cell)의 활성에 대한 실험 조건의 효과에 대한 추가적인 통찰을 가능하게 할 수 있다.
또한, 3개(또는 그 이상)의 색상 이미징은 더 높은 신뢰 방식으로 실험 데이터의 생성을 허용할 수 있다. 예를 들어, 단일 샘플에서 다중 독출을 멀티플렉싱하는 것은 독출(readout)들 사이에서 관찰되는 차이가 과학적으로 유효하고 동시에 실행되는 검정들 사이의 실험적 변동(예를 들어, 세포 플레이팅(cell plating))에 기인하지 않는다는 증가된 신뢰도를 제공할 수 있다.
예제 1: 2색 FUCCI + 세포 사멸
본 명세서에 설명된 광학 모듈(110), 시스템(105) 및 방법(300)의 다양한 구현예는 바람직하게는 단일 샘플에서 2색 세포 주기(예를 들어, 녹색/오렌지색 FUCCI) 관찰 및 세포 사멸 분석을 수행하는 데 사용될 수 있다. 세포 주기 및 아폽토시스(apoptosis) 독출은 예를 들어 암 세포에서 화합물의 상이한 농도- 및 시간-의존성 효과를 나타낼 수 있다. 다른 예에서, 암 세포 및/또는 샘플 내의 세포의 일부 다른 모집단에 대한 암 세포의 표적화된 면역 세포 사멸의 효과를 관찰하기 위해 면역 세포 및 암 세포를 함유하는 샘플에서 2색 세포 주기 관찰 및 세포 사멸 분석이 수행될 수 있다. 이들 2개의 독출을 단일 샘플에서 다중화하는 것은 스루풋을 증가시키고, 2개의 독출 사이의 차이가 과학적으로 유효하며, 병렬 검정(parallel assay) 사이의 실험 변형에 기인하지 않는다는 확신을 제공한다.
2색 FUCCI 분석과 관련하여, 본 개시의 3색 광학 모듈은 2개의 상이한 형광 단백질의 기(phase)-의존적 발현에 기초하여 다양한 세포 주기 기(phase) 사이의 분화를 허용한다. 예를 들어, S, G2, 및 M 기 동안, 세포는 3색 광학 모듈을 사용하여 검출될 수 있는 TagGFP2 (녹색 형광단)의 발현을 통해 녹색 형광을 방출할 수 있다. G1기 및 S기로의 전이 동안, 세포는 3색 광학 모듈을 사용하여 검출될 수 있는 TagRFP (각각 555 및 584 ㎚에서 여기/방출 최대치를 갖는 밝은 형광을 갖는 오렌지색 형광 단백질)의 발현을 통해 오렌지색 형광을 방출할 수 있었다. 이 2색 FUCCI 검정에서, 세포는 유사분열 직후의 무색 기간을 통해 전이한다. 그 결과, 세포 주기 기(phase)들은 형광 풋프린트(footprint)(예를 들어, S, G2 및 M 기: 녹색; G1 기: 오렌지색, G1/S 전이: 오렌지색 및 녹색 둘 모두; M/G1 전이: 무색(형광 없음))을 갖는다. 제3 색상은 그런다음 형광 세포 사멸 독출(예를 들어, 아넥신 V NIR 아폽토시스 지시약(apoptosis indicator))을 이미징하는데 사용될 수 있다.
예제 2: 3색 FUCCI
본 명세서에 설명된 광학 모듈(110), 시스템(105) 및 방법(300)의 다양한 구현예는 세포 주기 내에서 추가의 기를 독립적으로 관찰하는 3색 FUCCI 검정을 유리하게 수행하는데 사용될 수 있다. 전술한 2색 세포 주기 검정과 달리, 3색 검정은 S기와 G2기 사이의 분화를 허용하고, 또한 바람직하게는 표적화된 유비퀴티닐화 도메인 또는 다른 세포기 관련 표적에 융합된 형광 단백질에 대한 유전자의 적절한 유전자 발현에 의해 무색 기(phase)로 귀결되지 않는다. 예를 들어, S기 동안, G2기 및 M기 세포는 각각 S기에서 관찰되는 더 어두운 형광과 함께, 3-색 광학 모듈을 사용하여 검출될 수 있는 TagGFP2의 발현에 기초하여 녹색 형광을 방출할 수 있다. 또한, 상이한 형광 마커는 TagRFP 및 iRFP713을 포함하나 이에 제한되지 않는 세포 주기의 다른 스테이지를 식별하는데 사용될 수 있다. G1기 및 S기 동안, TagRFP를 발현하는 세포는 3색 광학 모듈을 사용하여 검출할 수 있는 오렌지색 형광을 방출한다. iRFP713은 각각 690 및 713 nm에서 최대 여기/방출을 갖는 형광을 보유하는 근적외선 형광 단백질이다. G2기, M기 및 G1기 동안, iRFP713을 발현하는 세포는 NIR 형광을 방출하고, 이는 3색 광학 모듈을 사용하여 검출될 수 있다. 그 결과, 세포 주기 기는 무색 상이 존재하지 않는 형광 풋프린트(예를 들어, G2 및 M기: 녹색 및 NIR; G1기: 오렌지색 및 NIR, S기: 오렌지색 및 녹색)을 가질 것이다.
예제 3: 3색 면역세포 사멸
본 명세서에 설명된 광학 모듈(110), 시스템(105) 및 방법(300)의 다양한 구현은 바람직하게는 표지된 표적(암) 세포 및 효과기(effector)(면역) 세포를 모니터링하고, 양쪽 세포 유형에 걸쳐 세포 사멸 독출을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이는 양쪽 모집단에 걸친 세포 사멸과 동시에 표적 및 효과기 세포의 증식 및 상호작용을 독립적으로 측정할 수 있는 이점을 제공한다. 이러한 방식으로, 표적 세포의 면역 세포 사멸의 효능은 효과기 모집단의 변화 (예를 들어, 활성화와 관련됨) 및 효과기의 형광과 표적 세포 표지 사이의 중첩을 결정함으로써 측정된, 동일한 샘플 내의 2개의 세포 모집단 사이의 상호작용과 직접 상관될 수 있다.
일반적으로, 면역세포 인식 및 응급 종양 세포와 같은 원치 않는 표적 세포의 사멸은 인간 숙주 방어 기전의 중요한 컴포넌트이다. 항체-의존성 세포-매개 세포독성(ADCC) 및 T 세포 사멸은 세포-매개 면역 반응의 두 가지 기전(mechanism)이다. 이들 과정 각각은 자연 살해(natural killer, NK) 세포 또는 세포독성 T 림프구(cytotoxic T lymphocytes, CTL)와 같은 면역 세포 아집단(sub-populations)의 자극을 수반하며, 이는 이후 표적 세포를 능동적으로 용해시킨다. 본 개시의 시스템 및 방법은 면역세포와 암 세포 사이의 상호 작용(interplay)의 관찰을 허용하여, 종양을 퇴치하고 제거하기 위한 면역계의 능력을 회복하고 증진하기 위한 진단 및 요법의 개발을 유도하는 정보를 잠재적으로 제공한다("암 면역요법" 또는 "면역 종양학(immuno-oncology)").
예제 4: ATP + 세포 사멸
본 명세서에 설명된 광학 모듈(110), 시스템(105) 및 방법(300)의 다양한 구현은 바람직하게는 암 세포의 대사 및 사망률에 대한 화합물의 시간- 및 농도-의존적 효과의 가능한 차이를 조사하기 위해 세포 사멸 분석과 멀티플렉싱된 ATP의 2색 포스터 공명 에너지 전달(FRET : two-color Forster resonance energy transfer)-기반 측정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 작동시, 광학 모듈 내의 3개의 광원은 여기 파장의 3개의 상이한 대역에서 활성화될 수 있으며, 이들 중 2개는 FRET 메커니즘을 통해 단일 방출 대역을 통해 대사 정보를 측정하는데 사용된다. 제3 여기 파장은 그런 다음 세포 사멸과 관련된 독립적인 독출(readout)(예를 들어, 아넥신 V NIR)을 모니터링하는데 사용될 수 있다. ATP 측정 과정은 2019년 3월 7일에 출원되고 그 전문이 본원에 참고로 통합된 PCT/US19/21171, "세포내 ATP의 살아있는 세포 분석을 위한 방법 및 조성물"에 더 상세히 설명된다.
예제 5: 살아있는 세포 면역세포화학(Immunocytochemistry)
본원에 설명된 광학 모듈(110), 시스템(105) 및 방법(300)의 다양한 구현은 IncuCyte® FabFluor 항체 표지 시약(또는 일부 다른 형광 표지 항체 시약)을 사용하여 살아있는 세포 면역세포화학(ICC)에 의해 표면 단백질 발현을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 이 방법은 실험 처리(예를 들어, 시험 화합물의 첨가 또는 면역 세포 활성화) 후 세포 아집단(subpopulation)의 변화를 추적하거나, 시간에 따른 분화 마커의 변화를 모니터링하거나, 그렇지 않으면 표면 단백질 발현을 평가하는 데 사용될 수 있다. 3가지(또는 그 이상) 색상 이미징은 항체 선택의 유연성에 이점을 제공하고 단일 샘플에서 관심있는 추가 단백질 또는 아집단의 모니터링을 가능하게 한다.
상이한 유리한 배열들의 설명은 예시 및 설명의 목적들을 위해 제시되었고, 개시된 형태의 예들로 포괄적이거나 제한되도록 의도되지 않는다. 많은 수정예들 및 변형들이 당업자에게 명백할 것이다. 선택된 예 또는 예들은 예들의 원리들, 실제 애플리케이션을 가장 잘 설명하고, 당업자가 고려되는 특정 용도에 적합한 다양한 수정예들을 갖는 다양한 예들에 대한 개시를 이해할 수 있게 하기 위해 선택되고 설명된다.
Claims (25)
- 살아있는 세포 생물학적 샘플(live-cell biological sample)에서 형광단을 이미징하기 위한 광학 모듈에 있어서,
여기 파장들의 제1 대역의 제1 광을 방출하도록 구성된 제1 광원;
상기 제1 광원의 제1 광학 경로(optical path)에 배열된 제1 필터 - 상기 제1 필터는 하나 이상의 파장의 광을 통과시키고 하나 이상의 파장의 광을 반사 시키도록 구성됨 -;
상기 여기 파장들의 제2 대역의 제2 광을 방출하도록 구성된 제2 광원;
상기 제2 광원의 제2 광학 경로에 배열된 제2 필터 - 상기 제2 필터는 하나 이상의 파장의 광을 통과시키고 하나 이상의 파장의 광을 반사 시키도록 구성됨 -;
상기 여기 파장들의 제3 대역의 제3 광을 방출하도록 구성된 제3 광원;
상기 제3 광원의 제3 광학 경로에 배열된 제3 필터, - 상기 제3 필터는 하나 이상의 파장의 광을 통과시키고 하나 이상의 파장의 광을 반사 시키도록 구성되고, 상기 제1 광학 경로, 상기 제2 광학 경로, 및 상기 제3 광학 경로는 상기 살아있는 세포 생물학적 샘플을 향해 지향되도록 구성된 1차(primary) 투과 광학 경로를 따라 수렴됨-; 및
상기 살아있는 세포 생물학적 샘플 내의 형광단들에 의해 방출된 광에 대한 1차 방출 광학 경로에 배열된 방출 필터,- 상기 1차 방출 광학 경로는 이미징 센서에서 종료하도록 구성되고, 상기 방출 필터는 방출 파장들의 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역의 광을 통과시키도록 구성되고, 상기 여기 파장들의 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역의 광을 반사 시키도록 구성됨-,을 포함하는, 광학 모듈. - 제1항에 있어서, 상기 제1 필터, 상기 제2 필터 및 상기 제3 필터는 이색성 필터(dichroic filter)인, 광학 모듈.
- 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 광원, 상기 제2 광원 및 상기 제3 광원은 각각 LED, 적어도 하나의 렌즈 및 단일 대역 통과 이색성 필터를 포함하는, 광학 모듈.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 필터는 상기 여기 파장들의 제1 대역의 광을 통과시키고, 상기 여기 파장들의 제2 대역 및 제3 대역 그리고 상기 방출 파장들의 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역의 광을 반사 시키도록 구성되고,
상기 제2 필터는 상기 방출 파장들의 제1 대역, 제2 대역, 및 제3 대역의 광을 통과시키고 상기 여기 파장들의 제2 대역 및 제3 대역의 광을 반사 시키도록 구성되고,
상기 제3 필터는 상기 여기 파장들의 제3 대역의 광을 통과시키고 상기 여기 파장들의 제2 대역의 광을 반사 시키도록 구성된, 광학 모듈. - 제4항에 있어서, 상기 제1 광원은, 상기 제1 광학 경로가 상기 제1 광원에서 시작하여 상기 제1 필터를 통과하여 상기 1차 투과 광학 경로를 따라 상기 광학 모듈을 빠져나가도록 배열되고,
상기 제2 광원은 상기 제2 광학 경로가 상기 제2 광원에서 시작하여, 상기 제3 필터에서 상기 제2 필터로 반사되고, 상기 제2 필터에서 상기 제1 필터로 반사되고, 상기 제1 필터에서 반사되어 상기 1차 투과 광학 경로를 따라 상기 광학 모듈을 빠져나가도록 배열되고,
상기 제3 광원은, 상기 제3 광학 경로가 상기 제3 광원에서 시작하여, 상기 제3 필터를 통과하여 상기 제2 필터로 진행하고, 상기 제2 필터에서 상기 제1 필터로 반사되고, 상기 제1 필터에서 반사되어 상기 1차 투과 광학 경로를 따라 상기 광학 모듈을 빠져나가도록 배열되고,
상기 살아있는 세포 생물학적 샘플 내의 형광단에 의해 방출된 광에 대한 상기 1차 방출 광학 경로는 상기 제1 필터에서 반사되고, 상기 제2 필터를 통과하고, 상기 방출 필터를 통과하고, 상기 광학 모듈을 빠져나가는, 광학 모듈. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 필터는 상기 여기 파장들의 제1 대역 및 제2 대역의 광을 통과시키고, 상기 여기 파장들의 제3 대역 및 상기 방출 파장들의 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역의 광을 반사 시키도록 구성되고,
상기 제2 필터는 상기 방출 파장들의 제2 대역의 광을 통과시키고, 상기 여기 파장들의 제1 대역의 광을 반사 시키도록 구성되고,
상기 제3 필터는 상기 방출 파장들의 제1 대역, 제2 대역 및 제3 대역의 광을 통과시키고, 상기 여기 파장들의 제3 대역의 광을 반사 시키도록 구성된, 광학 모듈. - 제6항에 있어서, 상기 제1 광원은, 상기 제1 광학 경로가 상기 제1 광원에서 시작하여 상기 제2 필터에서 반사되고, 상기 제1 필터를 통과하여 상기 1차 투과 광학 경로를 따라 상기 광학 모듈을 빠져나가도록 배열되고,
상기 제2 광원은, 상기 제2 광학 경로가 상기 제2 광원에서 시작하여, 상기 제2 필터를 통과한 다음 상기 제1 필터를 통과하고, 상기 1차 투과 광학 경로를 따라 상기 광학 모듈을 빠져나가도록 배열되고,
상기 제3 광원은, 상기 제3 광학 경로가 상기 제3 광원에서 시작하여, 상기 제3 필터에서 상기 제1 필터로 반사되고, 상기 제1 필터에서 반사되며, 상기 1차 투과 광학 경로를 따라 상기 광학 모듈을 빠져나가도록 배열되고,
상기 살아있는 세포 생물학적 샘플 내의 형광단에 의해 방출된 광에 대한 상기 1차 방출 광학 경로는 상기 제1 필터에서 반사되고, 상기 제3 필터를 통과하고, 상기 방출 필터를 통과하고, 상기 광학 모듈을 빠져나가는, 광학 모듈. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 파장의 제1 대역은 453 ㎚ 내지 485 ㎚의 범위이고, 상기 여기 파장의 제2 대역은 546 ㎚ 내지 568 ㎚의 범위이고, 상기 여기 파장의 제3 대역은 648 ㎚ 내지 674 ㎚의 범위인, 광학 모듈.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출 파장의 제1 대역은 494 ㎚ 내지 533 ㎚의 범위이고, 상기 방출 파장의 제2 대역은 576 ㎚ 내지 639 ㎚의 범위이고, 상기 방출 파장의 제3 대역은 686 ㎚ 내지 756 ㎚의 범위인, 광학 모듈.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 여기 파장의 제4 대역의 제4 광을 방출하도록 구성된 제4 광원; 및
상기 제4 광원의 제4 광학 경로에 배열된 제4 필터를 더 포함하고, 상기 제4 필터는 하나 이상의 파장의 광을 통과시키고, 하나 이상의 파장의 광을 반사 시키도록 구성되고, 상기 방출 필터는 상기 방출 파장의 제4 대역의 광을 통과시키고, 상기 여기 파장의 제4 대역의 광을 반사 시키도록 추가로 구성된, 광학 모듈. - 제10항에 있어서, 상기 제1 필터는 상기 여기 파장들의 제1 대역의 광을 통과시키고 상기 여기 파장들의 제4 대역의 광을 반사 시키도록 구성되고,
상기 제2 필터는 상기 방출 파장들의 제1 대역, 제2 대역, 및 제3 대역의 광을 통과시키고, 상기 여기 파장들의 제2 대역 및 제3 대역의 광을 반사 시키도록 구성되고,
상기 제3 필터는 상기 여기 파장들의 제3 대역의 광을 통과시키고, 상기 여기 파장들의 제2 대역의 광을 반사 시키도록 구성되고,
상기 제4 필터는 상기 여기 파장들의 제1 대역 및 제4 대역의 광을 통과시키고, 상기 여기 파장들의 제2 대역 및 제3 대역 및 상기 방출 파장들의 제1 대역, 제2 대역, 제3 대역 및 제4 대역의 광을 반사 시키도록 구성된, 광학 모듈. - 제10항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출 파장의 제4 대역은 453 ㎚ 미만이고, 상기 여기 파장의 제4 대역은 상기 방출 파장의 제4 대역보다 작은, 광학 모듈.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 광원은, 상기 제1 광학 경로가 상기 제1 광원에서 시작하여, 상기 제1 필터를 통과한 다음 상기 제4 필터를 통과하고, 상기 1차 투과 광학 경로를 따라 상기 광학 모듈을 빠져나가도록 배열되고,
상기 제2 광원은 상기 제2 광학 경로가 상기 제2 광원에서 시작하여, 상기 제3 필터에서 상기 제2 필터로 반사되고, 상기 제2 필터에서 상기 제4 필터로 반사되고, 상기 제4 필터에서 반사되고, 상기 1차 투과 광학 경로를 따라 상기 광학 모듈을 빠져나가도록 배열되고,
상기 제3 광원은, 상기 제3 광학 경로가 상기 제3 광원에서 시작하여, 상기 제3 필터를 통과하여 상기 제2 필터로 진행하고, 상기 제2 필터에서 상기 제4 필터로 반사되고, 상기 제4 필터에서 반사되고, 상기 1차 투과 광학 경로를 따라 상기 광학 모듈을 빠져나가도록 배열되고,
상기 제4 광원은, 상기 제4 광학 경로가 상기 제4 광원에서 시작하고, 상기 제1 필터에서 반사되고, 상기 제4 필터를 통과하고, 상기 1차 투과 광학 경로를 따라 상기 광학 모듈을 빠져나가도록 배열되고,
상기 살아있는 세포 생물학적 샘플 내의 형광단에 의해 방출된 광에 대한 상기 1차 방출 광학 경로는 상기 제4 필터에서 반사되고, 상기 제2 필터를 통과하고, 상기 방출 필터를 통과하고, 상기 광학 모듈을 빠져나가는, 광학 모듈. - 살아있는 세포 생물학적 샘플을 분석하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은,
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 상기 광학 모듈;
상기 광학 모듈에 제거가능하게 결합된 형광 현미경으로서, 적어도 하나의 대물 렌즈를 갖는, 상기 형광 현미경;
상기 이미징 센서는 상기 대물 렌즈로부터 상기 살아있는 세포 생물학적 샘플의 형광단에 의해 방출된 광을 위한 방출 경로에 배열되고;
상기 형광 현미경에 제거 가능하게 결합되고 상기 1차 투과 광학 경로의 종단에 배열된 위상 램프(phase lamp)를 포함하는, 시스템. - 제14항에 있어서,
상기 광학 모듈을 통해 연장되는 샤프트(shaft)를 더 포함하고, 상기 형광 현미경은 제1 배향으로 상기 샤프트를 수용하도록 구성된 리셉터클(receptacle)을 갖고, 상기 샤프트는 제2 배향으로의 힘의 인가 하에 회전하도록 구성되어 상기 광학 모듈을 상기 형광 현미경에 잠금시키는, 시스템. - 제14항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 모듈에 결합된 제1 전기 커넥터;
상기 형광 현미경에 결합된 제2 전기 커넥터 - 상기 제2 전기 커넥터는 상기 제1 전기 커넥터와 상호적(reciprocal)임 -; 및
상기 제1 전기 커넥터 및 상기 제2 전기 커넥터 중 적어도 하나와 전기적으로 통신하는 프로세서로서, 상기 프로세서는 상기 형광 현미경에 결합된 상기 광학 모듈을 식별하도록 구성되는, 상기 프로세서를 더 포함하는, 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 위상 램프는 제3 전기 커넥터를 갖고; 및
상기 형광 현미경에 결합된 제4 전기 커넥터를 더 포함하고, 상기 제3 전기 커넥터는 상기 제4 전기 커넥터와 상호적이며, 상기 프로세서는 상기 광학 모듈 및 상기 위상 램프가 호환가능한지 여부를 결정하고, 해당 결정에 응답하여 경고가 디스플레이되도록 구성된, 시스템. - 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
30℃ 내지 42℃ 범위의 온도 및 80% 내지 100% 범위의 상대 습도에서 상기 살아있는 세포 생물학적 샘플을 유지하도록 구성된 인큐베이터를 더 포함하고, 상기 광학 모듈은 상기 인큐베이터의 챔버에 결합된, 시스템. - 살아있는 세포 생물학적 샘플에서 형광단을 이미징하는 방법으로서,
제1 생물학적 샘플 및 형광 현미경을 상기 제1 생물학적 샘플이 상기 형광 현미경의 시야(field of view) 내에 위치되도록 정렬시키는 단계 - 상기 제1 생물학적 샘플은 (i) 여기 파장들의 제1 대역의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제1 대역에서 광을 방출하는 제1 형광단, (ii) 여기 파장들의 제2 대역의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제2 대역에서 광을 방출하는 제2 형광단, 및 (iii) 여기 파장들의 제3 대역의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제3 대역에서 광을 방출하는 제3 형광단을 포함함 -;
상기 형광 현미경을 사용하여 상기 제1 생물학적 샘플의 이미지들의 세트를 획득하는 단계 - 상기 이미지들의 세트의 이미지들은 초점 설정에 대해 상이함 -;
상기 이미지들의 세트에 기초하여, 상기 방출 파장들의 제1, 제2, 및 제3 대역들에 대한 제1, 제2, 및 제3 초점 맞춤(in-focus) 설정들을 각각 결정하는 단계;
제1 시간 기간 동안, 제1 광원을 사용하여 상기 여기 파장들의 제1 대역의 광으로 상기 제1 생물학적 샘플을 조명하고, 상기 형광 현미경의 이미지 센서를 통해 상기 방출 파장의 제1 대역의 광의 제1 이미지를 획득하기 위해 상기 제1 초점 맞춤 설정에 따라 상기 형광 현미경을 동작시키는 단계;
제2 시간 기간 동안, 제2 광원을 사용하여 상기 여기 파장들의 제2 대역의 광으로 상기 제1 생물학적 샘플을 조명하고, 상기 이미지 센서를 통해 상기 방출 파장의 제2 대역의 광의 제2 이미지를 획득하기 위해 상기 제2 초점 맞춤 설정에 따라 상기 형광 현미경을 동작시키는 단계; 및
제3 시간 기간 동안, 제3 광원을 사용하여 상기 여기 파장들의 제3 대역의 광으로 상기 제1 생물학적 샘플을 조명하고, 상기 이미지 센서를 통해 상기 방출 파장의 제3 대역의 광의 제3 이미지를 획득하기 위해 상기 제3 초점 맞춤 설정에 따라 상기 형광 현미경을 동작시키는 단계를 포함하는, 방법. - 제19항에 있어서,
상기 이미징 센서와 전기적으로 통신하는 프로세서를 통해, 상기 제2 형광단 및 상기 제3 형광단에 의해 방출된 광으로부터의 아티팩트(artifact)를 감소시키기 위해 상기 제1, 제2 및 제3 이미지에 기초하여 상기 제1 형광단에 의해 방출된 광의 제1 보정된 이미지를 생성하는 단계;
상기 프로세서를 통해, 상기 제1 형광단 및 제3 형광단에 의해 방출된 광으로부터의 아티팩트를 감소시키기 위해 상기 제1, 제2 및 제3 이미지에 기초하여 상기 제2 형광단에 의해 방출된 광의 제2 보정된 이미지를 생성하는 단계; 및
상기 프로세서를 통해, 상기 제1 형광단 및 제2 형광단에 의해 방출된 광으로부터의 아티팩트를 감소시키기 위해 상기 제1, 제2 및 제3 이미지에 기초하여 상기 제3 형광단에 의해 방출된 광의 제3 보정된 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제19항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 형광 현미경에 결합된 인큐베이터를 통해, 상기 제1, 제2 및 제3 이미지를 획득할 때, 적어도 상기 제1 생물학적 샘플을 30℃ 내지 42℃ 범위의 온도 및 80% 내지 100% 범위의 상대 습도에서 유지하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 이미지 및 상기 제1 생물학적 샘플이 상기 제1 초점 맞춤 설정에 있을 때 획득된 위상 또는 명시야 이미지에 기초하여 제1 보정된 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세서를 통해, 상기 형광 현미경의 광학 모듈 및 상기 위상 램프 모듈에 대한 호환성 정보를 수신하는 단계;
상기 프로세서를 통해, 상기 호환성 정보에 기초하여 상기 광학 모듈 및 상기 위상 램프가 호환가능한지 여부를 결정하는 단계; 및
상기 광학 모듈 및 상기 위상 램프가 호환되지 않는다는 결정에 응답하여, 상기 프로세서를 통해, 비호환성의 표시의 경보가 디스플레이되게 하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
샤프트를 상기 형광 현미경의 광학 모듈을 통해 상기 형광 현미경의 리셉터클로 제1 배향으로 연장시키는 단계; 및
상기 샤프트가 제2 배향으로 이동되어 상기 광학 모듈을 상기 형광 현미경에 결합시키도록 힘의 인가 하에 상기 샤프트를 회전시키는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 광학 모듈과 전기-기계 통신하는 프로세서에 의한 실행 시에, 동작들의 세트의 수행을 야기하는 프로그램 명령어들이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 동작들의 세트는,
제1 생물학적 샘플 및 형광 현미경을 상기 제1 생물학적 샘플이 상기 형광 현미경의 시야(field of view) 내에 위치되도록 정렬시키는 단계 - 상기 제1 생물학적 샘플은 (i) 여기 파장들의 제1 대역의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제1 대역에서 광을 방출하는 제1 형광단, (ii) 여기 파장들의 제2 대역의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제2 대역에서 광을 방출하는 제2 형광단, 및 (iii) 여기 파장들의 제3 대역의 광에 의한 조명에 응답하여 방출 파장들의 제3 대역에서 광을 방출하는 제3 형광단을 포함함 -;
이미지 센서가 상기 형광 현미경을 사용하여 상기 제1 생물학적 샘플의 이미지들의 세트를 획득하는 단계 - 상기 이미지들의 세트의 이미지들은 초점 설정에 대해 상이함 -;
상기 이미지들의 세트에 기초하여, 상기 방출 파장들의 제1, 제2, 및 제3 대역들에 대한 제1, 제2, 및 제3 초점 맞춤(in-focus) 설정들을 각각 결정하는 단계;
제1 시간 기간 동안, 제1 광원을 사용하여 상기 여기 파장들의 제1 대역의 광으로 상기 제1 생물학적 샘플을 조명하고, 상기 형광 현미경의 이미지 센서를 통해 상기 방출 파장의 제1 대역의 광의 제1 이미지를 획득하기 위해 상기 제1 초점 맞춤 설정에 따라 상기 형광 현미경을 동작시키는 단계;
제2 시간 기간 동안, 제2 광원을 사용하여 상기 여기 파장들의 제2 대역의 광으로 상기 제1 생물학적 샘플을 조명하고, 상기 이미지 센서를 통해 상기 방출 파장의 제2 대역의 광의 제2 이미지를 획득하기 위해 상기 제2 초점 맞춤 설정에 따라 상기 형광 현미경을 동작시키는 단계; 및
제3 시간 기간 동안, 제3 광원을 사용하여 상기 여기 파장들의 제3 대역의 광으로 상기 제1 생물학적 샘플을 조명하고, 상기 이미지 센서를 통해 상기 방출 파장의 제3 대역의 광의 제3 이미지를 획득하기 위해 상기 제3 초점 맞춤 설정에 따라 상기 형광 현미경을 동작시키는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/854,756 US11320380B2 (en) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | Optical module with three or more color fluorescent light sources and methods for use thereof |
| US16/854,756 | 2020-04-21 | ||
| PCT/US2021/015248 WO2021216157A1 (en) | 2020-04-21 | 2021-01-27 | Optical module with three or more color fluorescent light sources and methods for use thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230004630A true KR20230004630A (ko) | 2023-01-06 |
Family
ID=74701563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020227039810A KR20230004630A (ko) | 2020-04-21 | 2021-01-27 | 3색 이상의 형광 광원을 갖는 광학 모듈 및 이의 사용 방법 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11320380B2 (ko) |
| EP (1) | EP4139732A1 (ko) |
| JP (1) | JP2023523727A (ko) |
| KR (1) | KR20230004630A (ko) |
| CN (1) | CN115720638A (ko) |
| WO (1) | WO2021216157A1 (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6989859B2 (ja) * | 2020-04-10 | 2022-01-12 | 有限会社バラエティーエム・ワン | 情報コード、情報コード生成装置、情報コード読取装置、プログラムおよび情報コード利用システム |
| CN111984588A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-11-24 | 新浪网技术(中国)有限公司 | 一种对象存储生命周期管理方法、装置及系统 |
| US20230360200A1 (en) * | 2022-05-09 | 2023-11-09 | Sartorius Bioanalytical Instruments, Inc. | Method for monitoring live cells |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003021240A1 (de) * | 2001-08-28 | 2003-03-13 | Gnothis Holding Sa | Einkanal-mehrfarben-korrelationsanalyse |
| GB2423151B (en) | 2003-07-23 | 2007-05-09 | Essen Instr Inc | Examination systems for biological samples |
| DE102007033737A1 (de) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Verfahren zum Bestimmen eines Messwerts auf der Basis von Einzelmolekülereignissen |
| US9329127B2 (en) * | 2011-04-28 | 2016-05-03 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Fluorescence scanning head with multiband detection |
| CN109507155B (zh) * | 2015-01-26 | 2021-08-24 | 加州理工学院 | 阵列级傅立叶重叠关联成像 |
| WO2017037535A2 (en) * | 2015-09-01 | 2017-03-09 | Qiagen Instruments Ag | Systems and methods for color detection in high-throughput nucleic acid sequencing systems |
| CN105241853B (zh) * | 2015-09-07 | 2019-05-07 | 深圳市瀚海基因生物科技有限公司 | 一种全内反射荧光成像系统 |
| JP2019520574A (ja) * | 2016-06-21 | 2019-07-18 | エスアールアイ インターナショナルＳＲＩ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ | ハイパースペクトルイメージング方法および装置 |
| US10394008B2 (en) * | 2016-10-19 | 2019-08-27 | Cornell University | Hyperspectral multiphoton microscope for biomedical applications |
| EP3535616A4 (en) * | 2016-11-03 | 2020-06-17 | Oregon Health & Science University | MULTI-SPECTRAL SUPER-RESOLUTION MICROSCOPY |
| JP7042045B2 (ja) * | 2017-08-10 | 2022-03-25 | シスメックス株式会社 | 試料分析装置 |
| EP3486705A1 (en) | 2017-11-16 | 2019-05-22 | Koninklijke Philips N.V. | A multi-mode imager |
| JP7424286B2 (ja) * | 2018-05-30 | 2024-01-30 | ソニーグループ株式会社 | 蛍光観察装置及び蛍光観察方法 |
| GB2577039B (en) * | 2018-08-31 | 2021-01-13 | Coolled Ltd | A light source apparatus |
-
2020
- 2020-04-21 US US16/854,756 patent/US11320380B2/en active Active
-
2021
- 2021-01-27 KR KR1020227039810A patent/KR20230004630A/ko active Search and Examination
- 2021-01-27 CN CN202180030305.5A patent/CN115720638A/zh active Pending
- 2021-01-27 WO PCT/US2021/015248 patent/WO2021216157A1/en unknown
- 2021-01-27 JP JP2022564041A patent/JP2023523727A/ja active Pending
- 2021-01-27 EP EP21707834.4A patent/EP4139732A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115720638A (zh) | 2023-02-28 |
| US20210325309A1 (en) | 2021-10-21 |
| WO2021216157A1 (en) | 2021-10-28 |
| JP2023523727A (ja) | 2023-06-07 |
| EP4139732A1 (en) | 2023-03-01 |
| US11320380B2 (en) | 2022-05-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20230004630A (ko) | 3색 이상의 형광 광원을 갖는 광학 모듈 및 이의 사용 방법 | |
| US10393725B2 (en) | Automated imaging of chromophore labeled samples | |
| KR101388291B1 (ko) | 조직에서 강화된 병리학적 결정 및 다중 분석물 검출을 위한 다중 기법 콘트라스트 및 명시야 컨텍스트 렌더링 | |
| Kumar et al. | FLIM FRET technology for drug discovery: Automated multiwell‐plate high‐content analysis, multiplexed readouts and application in situ | |
| EP2524221B1 (en) | Systems for counting cells and biomolecules | |
| EP3465161B1 (en) | Imaging system with oblique illumination | |
| JPH11500832A (ja) | 生物学研究、医療診断および治療用の分光生物撮像法、蛍光交配方法および細胞分類方法 | |
| Levenson et al. | Spectral imaging in preclinical research and clinical pathology | |
| CN107709975A (zh) | 荧光检测方法和系统 | |
| McNamara et al. | Microscopy and image analysis | |
| Huang et al. | Applications of smartphone-based near-infrared (NIR) imaging, measurement, and spectroscopy technologies to point-of-care (POC) diagnostics | |
| Sizaire et al. | Automated screening of AURKA activity based on a genetically encoded FRET biosensor using fluorescence lifetime imaging microscopy | |
| CN105829944A (zh) | 用于荧光显微镜以检测来自多种荧光染料的光发射的系统和方法 | |
| Levenson et al. | Spectral imaging for brightfield microscopy | |
| Levenson et al. | Spectral imaging in preclinical research and clinical pathology | |
| JP2023552999A (ja) | 共焦点イメージングを用いるマイクロプレート用の汎用マルチ検出システム | |
| US20230324300A1 (en) | Autofluorescence-based Biomolecular Barcode Approach for Tissue Classification | |
| US20230296519A1 (en) | Autofluorescence-Based Targeting of Pathologically/Diagnostically Relevant Tissue Regions for Efficient and Accurate Omics Profiling | |
| US20240011969A1 (en) | Multi-Modal Multi-Spectral Imaging System and Method for Characterizing Tissue Types in Bladder Specimens | |
| CN111435192B (zh) | 利用荧光显微镜生成荧光照片的方法 | |
| US20230366821A1 (en) | Multi-Spectral Imager for UV-Excited Tissue Autofluorescence Mapping | |
| WO2023278673A1 (en) | Method and apparatus for mitigating specular highlights in imaging of biological tissue | |
| STANLEY | An Introduction to Filters and Mirrors for FRET | |
| Kelly | An automated fluorescence lifetime imaging multiwell plate reader: application to high content imaging of protein interactions and label free readouts of cellular metabolism | |
| Gough et al. | Requirements, Features, Screening Platforms |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination |