KR20230169932A - 세포 배양 평가 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
생물학적 세포 배양을 평가하기 위한 장치가 본 명세서에 기술된다. 장치는 하우징 및 데이터 버스를 통해 하우징에 커플링된 제어기를 포함한다. 하우징은 광을 생성하기 위한 광원, 광원에 의해 생성된 광을 시준하기 (collimate) 위한 시준기, 직교 방향으로 생물학적 세포 배양물을 포함하는 세포 배양 접시를 액츄에이팅하기 위한 선형 스테이지, 및 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물을 통해 시준된 광을 수용하기 위한 광 검출기를 포함한다. 제어기는 데이터 버스를 통해 광원, 선형 스테이지, 및 광 검출기를 동작시키기 위한 인스트럭션들을 제공하도록 구성된다.
Description
본 발명은 일반적으로 생물학적 물질들을 평가하는 것에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 생물학적 세포 배양물의 두께, 성숙도 및 투명도를 결정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
세포 시트 (cell sheet) 기술은 손상된 장기 또는 조직을 치유하기 위한 재생 의학에서 관심을 얻고 있다. 세포 시트는 단층 또는 다층들일 수 있다. 재생 의학에서, 이식된 줄기 세포가 기저 (underlying) 장기들 또는 조직들의 세포들로서 재생될 수 있도록 실험실에서 성장된 줄기 세포들의 시트들이 손상된 장기들 또는 조직들 상에 이식될 수 있다. 이러한 기법들은 예를 들어 피부 이식에 성공적으로 사용되었다. 또 다른 예로서, 시트 투명 세포 배양물 (sheets transparent cell culture), 예컨대 각막 세포가 성장하고 손상된 눈 상에 이식될 수 있다. 또한, 공여자의 각막 투과율은 이식 전에 정밀하게 측정될 수 있다. 종래의 방법론들 하에서, 이러한 줄기 세포 시트들 또는 각막 세포 시트들을 성장시키기 위해, 양막 (amniotic membrane), 피브린 겔 (fibrin gel), 히알루로난 하이드로겔 (hyaluronan hydrogel), 콜라겐, 등과 같은 다양한 스캐폴딩들 (scaffoldings) 이 박형 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트를 성장시키기 위해 사용된다. 이어서 줄기 세포 시트들 또는 각막 세포 시트들이 수확되고, 나중에 재생을 위해 손상된 장기 또는 조직 상에 이식될 수 있는 다층 줄기 세포 시트들 또는 각막 세포 시트를 형성하도록 다른 줄기 세포 시트들 또는 각막 세포 시트들의 상단에 스택된다. 이들 종래의 방법론들은 많은 단점들을 가질 수 있다. 예를 들어, 새로 성장된 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트는 세포 배양 접시로부터 기계적으로 제거되거나 분리되어야 하고 이어서 또 다른 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트의 상단에 배치되어야 (place) 한다. 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트가 제거되는 힘을 견디기 위해, 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트는 세포 배양 접시로부터 들어 올릴 때 시트 구조를 유지하기에 충분히 강한 물리적 무결성을 갖도록 충분히 길게 성장되어야 한다. 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트가 조기에 수확된다면, 줄기 세포 시트 또는 각막 세포는 찢어질 수도 있고 대체 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트를 성장시키는 프로세스가 반복되어야 한다. 이와 같이, 다층 줄기 세포 시트들 또는 각막 세포 시트들을 성장시키는 프로세스는 힘들고, 시간 소모적이고, 복잡하고, 비용이 많이 들 수 있다.
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된, 2021년 1월 6일 출원된 미국 특허 가출원 번호 제 63/205,757 호에 대한 35 USC § 119(e) 하의 우선권을 주장한다.
생물학적 세포 배양물의 두께, 성숙도, 투명도 및 세포 시트 내의 세포들의 수를 결정하기 위한 장치가 본 명세서에 기술된다. 장치는 하우징 및 데이터 버스를 통해 하우징에 커플링된 제어기를 포함할 수 있다. 하우징은 광을 생성하기 위한 광원, 광원에 의해 생성된 광을 시준하기 (collimate) 위한 시준기, 직교 방향으로 생물학적 세포 배양물을 포함하는 세포 배양 접시를 액츄에이팅하기 위한 선형 스테이지, 및 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물을 통해 시준된 광을 수용하기 위한 광 검출기를 포함할 수 있다. 광원은 하우징의 상단에 배치될 (dispose) 수 있다. 시준기는 광원 아래에 배치될 수 있다. 선형 스테이지는 시준기 아래에 배치될 수 있고 세포 배양 접시를 고정하기 (secure) 위한 표면을 제공할 수 있다. 광 검출기는 선형 스테이지 아래 그리고 하우징 상의 베이스에 배치될 수 있다. 제어기는 데이터 버스를 통해 광원, 선형 스테이지, 및 광 검출기를 동작시키기 위한 인스트럭션들을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 하우징은 하우징의 베이스로부터 수직으로 연장하는 로드들 (rods), 로드들에 기계적으로 커플링된 제 1 브리지, 및 로드들에 기계적으로 커플링된 제 2 브리지를 더 포함할 수 있다. 제 1 브리지는 하우징의 상단부에 배치될 수 있고 광원을 포함할 수 있다. 제 2 브리지는 제 1 브리지와 시준기 사이에 배치될 수 있고 광원의 가시선 (line of sight) 에 정렬된 어퍼처 (aperture) 를 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 시준기는 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈는 암 및 암 조인트를 통해 로드에 기계적으로 커플링될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 렌즈는 25.4 ㎜의 렌즈 직경 및 25.4 ㎜의 초점 거리를 가질 수 있다.
일부 실시 예들에서, 렌즈는 암에 커플링된 브래킷 내에 하우징될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 선형 스테이지는 샘플 스테이지, x-스테이지, 및 y-스테이지를 포함할 수 있다. 샘플 스테이지는 세포 배양 접시를 고정하기 위한 표면을 제공할 수 있다. x-스테이지는 제 1 방향으로 선형 스테이지를 액츄에이팅할 (actuate) 수 있다. y-스테이지는 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 선형 스테이지를 액츄에이팅할 수 있다.
일부 실시 예들에서, x-스테이지 및 y-스테이지는 x-스테이지 및 y-스테이지로 하여금 각각의 방향들로 이동하게 하는 타이밍 벨트에 커플링된 스텝퍼 모터를 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 샘플 스테이지, x-스테이지, 및 y-스테이지 각각은 시준된 광으로 하여금 통과하게 하는 개구부 (opening) 를 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 제어기는 적어도 2 개의 모터 구동 모듈들에 커플링된 컴퓨팅 유닛을 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 적어도 2 개의 모터 구동 모듈들은 x-스테이지 및 y-스테이지의 스텝퍼 모터들을 액츄에이팅하기 위한 신호들을 생성할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 컴퓨팅 유닛은 데이터 버스를 통해 광 검출기로부터 아날로그 신호들을 수신하고 아날로그 신호들을 디지털화할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 컴퓨팅 유닛은 광 검출기를 턴온하거나 턴오프하기 위해 디지털 신호들을 생성할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 광원에 의해 생성된 광은 450 내지 475 ㎚에서 날카로운 피크 및 560 내지 60 ㎚에서 편평한 피크를 포함할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 데이터 버스는 유선 데이터 연결일 수 있다.
일부 실시 예들에서, 유선 데이터 연결은 이더넷, 직렬, 또는 범용 인터페이스 버스 기반 데이터 연결 중 적어도 하나일 수 있다.
일부 실시 예들에서, 데이터 버스는 무선 데이터 연결일 수 있다.
일부 실시 예들에서, 무선 데이터 연결은 셀룰러, Wi-Fi, 블루투스, 또는 근거리 통신 기반 데이터 연결 중 적어도 하나일 수 있다.
장치를 동작시키기 위한 방법이 본 명세서에 기술된다. 제어기는 세포 배양 접시의 제 1 미리 결정된 위치에 대응하는 제 1 위치로 선형 스테이지를 액츄에이팅할 수 있다. 시준기를 통한 광원은 제 1 위치에서 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물을 통과하도록 시준된 광을 생성할 수 있다. 광 검출기는 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물을 통과하는 시준된 광을 수용할 수 있다. 제어기는 제 1 위치에서 시준된 광의 강도를 결정할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 시준된 광의 강도는 적어도 10 번의 강도 측정 값들의 평균일 수 있다.
일부 실시 예들에서, 제어기는 세포 배양 접시의 제 2 미리 결정된 위치에 대응하는 제 2 위치로 선형 스테이지를 액츄에이팅할 수 있다. 시준기를 통한 광원은 제 2 위치에서 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물을 통과하도록 시준된 광을 생성할 수 있다. 광 검출기는 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물을 통과하는 시준된 광을 수용할 수 있다. 제어기는 제 2 위치에서 시준된 광의 강도를 결정할 수 있다.
본 명세서에 개시된 (disclose) 장치들, 시스템들, 방법들, 및 비 일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체의 이들 및 다른 특징들, 뿐만 아니라 구조체의 관련 엘리먼트들의 동작 방법들 및 기능들 및 부품들의 조합 및 제작의 경제성들은, 모두 본 명세서의 일부를 형성하고, 유사한 참조 번호들이 다양한 도면들에서 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 도면들을 참조하여 이하의 기술 및 첨부된 청구항들을 고려하면 더 자명해 질 것이다. 그러나, 도면들은 단지 예시 및 기술의 목적들을 위한 것이고 본 발명의 한계들의 정의로서 의도되지 않는다는 것이 명백하게 이해되어야 한다.
본 기술 (technology) 의 다양한 실시 예들의 특정한 특징들은 첨부된 청구항들에 구체적으로 제시된다. 기술의 특징들 및 장점들의 더 나은 이해는 본 발명의 원리들이 활용되는 예시적인 실시 예들을 제시하는 이하의 상세한 기술 및 첨부된 도면들을 참조하여 획득될 것이다.
도 1a 내지 도 1d는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 생물학적 세포 배양물의 두께, 성숙도, 및 투명도를 결정하기 위한 장치를 예시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 제어기의 전기적 개략도를 예시한다.
도 3a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 광 강도를 측정하기 위해 제어기 상에 로딩될 수 있는 구성 설정의 시각적 표현을 예시한다.
도 3b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 장치를 동작시키는 방법을 예시한다.
도 3c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 장치를 사용하여 생물학적 세포 배양물의 투과율을 결정하기 위한 방법을 예시한다.
도 4a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 생물학적 세포 배양물의 투과율 (광 강도) 과 두께, 또는 수확 시간 (또한 성숙도로 지칭됨) 사이의 관계를 도시하는 도면을 예시한다.
도 4b 및 도 4c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 생물학적 세포 배양물, 예컨대 다층 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트의 투과율과 생물학적 세포 배양물이 실험실 환경에서 성장된 날들 사이의 관계를 도시하는 그래프들을 예시한다.
도 4d는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 생물학적 세포 배양물, 예컨대 다층 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트의 두께 및/또는 성숙도를 결정하는 방법을 예시한다.
도 4e는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 세포 시트 내의 세포들의 수를 결정하도록 사용될 수 있는 기준 그래프를 예시한다.
도면들은 단지 예시를 목적으로 개시된 (disclose) 기술의 다양한 실시 예들을 도시하고, 도면들은 유사한 엘리먼트들을 식별하기 위해 유사한 참조 번호들을 사용한다. 당업자는 도면들에 예시된 구조들 및 방법들의 대안적인 실시 예들이 본 명세서에 기술된 (describe) 개시된 기술 (technology) 의 원리들로부터 벗어나지 않고 채용될 수 있다는 것을 이하의 논의로부터 용이하게 인식할 것이다.
도 1a 내지 도 1d는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 생물학적 세포 배양물의 두께, 성숙도, 및 투명도를 결정하기 위한 장치를 예시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 제어기의 전기적 개략도를 예시한다.
도 3a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 광 강도를 측정하기 위해 제어기 상에 로딩될 수 있는 구성 설정의 시각적 표현을 예시한다.
도 3b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 장치를 동작시키는 방법을 예시한다.
도 3c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 장치를 사용하여 생물학적 세포 배양물의 투과율을 결정하기 위한 방법을 예시한다.
도 4a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 생물학적 세포 배양물의 투과율 (광 강도) 과 두께, 또는 수확 시간 (또한 성숙도로 지칭됨) 사이의 관계를 도시하는 도면을 예시한다.
도 4b 및 도 4c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 생물학적 세포 배양물, 예컨대 다층 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트의 투과율과 생물학적 세포 배양물이 실험실 환경에서 성장된 날들 사이의 관계를 도시하는 그래프들을 예시한다.
도 4d는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 생물학적 세포 배양물, 예컨대 다층 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트의 두께 및/또는 성숙도를 결정하는 방법을 예시한다.
도 4e는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 세포 시트 내의 세포들의 수를 결정하도록 사용될 수 있는 기준 그래프를 예시한다.
도면들은 단지 예시를 목적으로 개시된 (disclose) 기술의 다양한 실시 예들을 도시하고, 도면들은 유사한 엘리먼트들을 식별하기 위해 유사한 참조 번호들을 사용한다. 당업자는 도면들에 예시된 구조들 및 방법들의 대안적인 실시 예들이 본 명세서에 기술된 (describe) 개시된 기술 (technology) 의 원리들로부터 벗어나지 않고 채용될 수 있다는 것을 이하의 논의로부터 용이하게 인식할 것이다.
재생 의학에서, 이식된 줄기 세포가 기저 (underlying) 장기들 또는 조직들의 세포들로서 재생될 수 있도록 실험실에서 성장된 줄기 세포들의 시트들이 손상된 장기들 또는 조직들 상에 이식될 수 있다. 이러한 기법들은 예를 들어 피부 이식에 성공적으로 사용되었다. 또 다른 예로서, 시트 투명 세포 배양물 (sheets transparent cell culture), 예컨대 각막 세포가 성장하고 손상된 눈 상에 이식될 수 있고, 또는 공여자의 각막 투과율은 이식 전에 정밀하게 측정될 수 있다. 종래의 방법론들 하에서, 이러한 줄기 세포 시트들 또는 각막 세포 시트들을 성장시키기 위해, 양막 (amniotic membrane), 피브린 겔 (fibrin gel), 히알루로난 하이드로겔 (hyaluronan hydrogel), 콜라겐, 등과 같은 다양한 스캐폴딩들 (scaffoldings) 이 박형 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트를 성장시키기 위해 사용된다. 이어서 줄기 세포 시트들 또는 각막 세포 시트들이 수확되고, 나중에 재생을 위해 손상된 장기 또는 조직 상에 이식될 수 있는 다층 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트를 형성하도록 다른 줄기 세포 시트들의 상단에 스택된다. 이들 종래의 방법론들은 많은 단점들을 가질 수 있다. 예를 들어, 새로 성장된 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트는 세포 배양 접시로부터 기계적으로 제거되거나 분리되어야 하고 이어서 또 다른 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트의 상단에 배치되어야 (place) 한다. 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트가 제거되는 힘을 견디기 위해, 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트는 세포 배양 접시로부터 들어 올릴 때 시트 구조를 유지하기에 충분히 강한 물리적 무결성을 갖도록 충분히 길게 성장되어야 한다. 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트가 조기에 수확된다면, 줄기 세포 시트 또는 각막 세포는 찢어질 수도 있고 대체 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트를 성장시키는 프로세스가 반복되어야 한다. 이와 같이, 다층 줄기 세포 시트들 또는 각막 세포 시트들을 성장시키는 프로세스는 힘들고, 시간 소모적이고, 복잡하고, 비용이 많이 들 수 있다. 다층 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트 성장을 모니터링하기 위해, 뿐만 아니라 세포 시트 약용량 (posology) 의 일부인 세포들의 수 및 세포 시트들의 수확 시간을 결정하기 위해 더 나은 솔루션들이 필요하다.
상기 기술된 (describe) 문제들을 해결하는 발명들이 본 명세서에 기술된다. 상기 기술된 종래의 방법론들과 달리, 본 명세서에 기술된 발명들은 손상된 장기 또는 조직에 직접 이식될 수 있도록 세포 배양 접시 상에서 직접 다층 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트의 성장을 모니터링하고 다층 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트의 수확 시간을 결정하도록 사용될 수 있다. 이 방법론은 또한 약용량 (posology) 에 대해 사용될 비 침습적 접근법을 사용하여, 세포 시트 당 세포들의 수를 결정하게 할 것이다. 이러한 방식으로, 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트를 하나씩 성장시키고 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트를 계층화하는 (layering) 대신, 다층 줄기 세포 시트들 또는 각막 세포 시트들이 특정한 두께 및/또는 성숙도로 직접적으로 성장되고, 이어서 수확될 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 본 발명들은 생물학적 세포 배양물, 예컨대 다층 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트의 두께, 성숙도, 및 투명도를 결정하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 장치는 광원, 시준기, 선형 스테이지, 광 검출기, 및 제어기를 포함하는 하우징을 포함할 수 있다. 광원은 하나 이상의 주파수들에서 광을 생성 (또는 방출) 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 광원은 적색 광, 백색 광, 또는 청색 광에 대응하는 주파수들의 광을 생성하도록 구성될 수 있다. 시준기는 광원으로부터 방출된 광을 수집할 수 있고 선형 스테이지의 개구부 (예를 들어, 어퍼처 (aperture)) 상으로 포커싱될 수 있는 시준된 (collimate) 광 (즉, 평행한 광선) 으로 광을 변환할 수 있다. 생물학적 세포 배양물을 포함하는 세포 배양 접시는 시준된 광이 개구부를 통해 생물학적 세포 배양물을 통과할 수 있도록 선형 스테이지 상에 고정될 (secure) 수 있다. 광 검출기는 강도를 측정하기 위해 생물학적 세포 배양물을 통과하는 시준된 광을 수용 (또는 검출) 하도록 구성될 수 있다. 제어기는 다양한 주파수들로 광을 출력하도록 광원을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어기는 선형 스테이지를 액츄에이팅하도록 (actuate) 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 제어기는 x-방향 및 y-방향으로 선형 스테이지를 액츄에이팅하기 위한 신호들을 생성할 수 있는 구동 회로를 포함할 수 있다. 그리고 제어기는 강도에 기초하여 생물학적 세포 배양물의 투과율을 결정하도록 더 구성될 수 있다. 장치는 본 명세서에서 더 상세히 논의될 것이다.
다양한 실시 예들에서, 본 발명들은 장치를 사용하여 생물학적 세포 배양물의 두께, 성숙도, 및 투명도를 결정하는 방법을 더 포함할 수 있다. 생물학적 세포 배양물을 포함하는 세포 배양 접시는 선형 스테이지 상에 배치될 (place) 수 있다. 광원으로부터 방출된 시준된 광은 시준된 광이 미리 결정된 위치들에서 세포 배양물 및 생물학적 세포 배양물을 통과할 수 있도록 세포 배양 접시의 다수의 미리 결정된 위치들 상으로 조사될 수 있다. 미리 결정된 위치들에서 시준된 광의 강도들은 미리 결정된 위치들에서 생물학적 세포 배양물의 투과율 값들을 결정하도록 측정될 수 있다. 이들 투과율 값들에 기초하여, 생물학적 세포 배양물의 두께 및/또는 성숙도가 결정될 수 있다. 본 발명의 이들 및 다른 특징들은 본 명세서에 더 상세히 기술된다.
도 1a 내지 도 1d는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 생물학적 세포 배양물의 두께, 성숙도 및 투명도를 결정하기 위한 장치 (100) 를 예시한다. 도 1a는 장치 (100) 의 등각도를 도시한다. 도 1b는 장치 (100) 의 정면도를 도시한다. 도 1c는 장치 (100) 의 측면도를 도시한다. 도 1d는 장치 (100) 의 간략화된 정면도를 도시한다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 일부 실시 예들에서, 장치 (100) 는 데이터 버스 (130) 를 통해 제어기 (120) 에 커플링된 하우징 (102) 을 포함할 수 있다. 하우징 (102) 및 제어기 (120) 가 별도의 엔티티들로서 도 1a 및 도 1b에 도시되지만, 일부 실시 예들에서, 제어기 (120) 는 하우징 (102) 내로 통합될 수 있거나 하우징 (102) 의 일부일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 데이터 버스 (130) 는 유선 데이터 연결일 수 있다. 예를 들어, 데이터 버스 (130) 는 이더넷, 직렬, 또는 범용 인터페이스 버스 기반 데이터 연결일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 데이터 버스 (130) 는 무선 데이터 연결일 수 있다. 예를 들어, 데이터 버스 (130) 는 셀룰러, Wi-Fi, 블루투스, 또는 근거리 통신 데이터 연결일 수 있다.
하우징 (102) 은 광원 (104), 시준기 (106), 선형 스테이지 (108), 및 광 검출기 (110) (도 1b 및 도 1d에 도시됨) 를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 하우징 (102) 은 표면 상에 하우징 (102) 을 앵커링하도록 (anchor) 사용될 수 있는 마운팅 베이스 (102a) 를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징 (102) 은 실험실 환경에서 마운팅 베이스 (102a) 의 앵커링 홀들을 통해 픽스처 (fixture) 또는 테이블 상에 부착될 (affix) 수 있다. 마운팅 베이스 (102a) 는 마운팅 베이스 (102a) 의 상단으로부터 수직으로 연장하는 광학 시스템 지지 컬럼들 (102b, 102c) 을 포함할 수 있다. 광학 시스템 지지 컬럼들 (102b, 102c) 각각은 시준기 (106) 의 하나 이상의 렌즈들을 고정하도록 사용될 수 있는 시준기 암 (즉, 102d 및 102e) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 시준기 (106) 는 광을 시준된 광으로 변환하는 적어도 2 개의 렌즈들을 포함하는 광학 시스템을 포함할 수 있다. 이 예에서, 광학 시스템의 제 1 렌즈는 시준기 암 (102d) 을 통해 하우징 (102) 에 고정될 수 있고 광학 시스템의 제 2 렌즈는 시준기 암 (102e) 을 통해 하우징 (102) 에 고정될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 시준기 암들 (102d, 102e) 각각은 시준기 암들 (102d, 102e) 을 광학 시스템 지지 컬럼들 (102b, 102c) 각각에 기계적으로 커플링하도록 사용될 수 있는 시준기 암 조인트 (즉, 102f 및 102g) 를 포함할 수 있다. 시준기 암 조인트들 (102f, 102g) 각각은 시준기 암들 (102d, 102e) 의 높이 및 길이를 조정하도록 사용될 수 있는 적어도 2 개의 개구부들을 포함한다. 예를 들어, 시준기 암 조인트 (102f) 의 제 1 개구부는 광학 시스템 지지 로드 (102b) 를 따라 시준기 암 (102d) 의 높이를 상승시키거나 하강시키도록 사용될 수 있다. 일부 경우들에서, 제 1 개구부는 시준기 암 (102d) 에 부착된 렌즈를 광의 가시선 (line of sight) 내외로 회전 이동시키도록 사용될 수 있다. 시준기 암 조인트 (102f) 의 제 2 개구부는 광학 시스템 지지 로드 (102b) 에 대해 시준기 암 (102d) 을 연장하거나 단축시키도록 사용될 수 있다. 일단 시준기 암 조인트 (102f) 가 올바른 높이, 회전 및 길이로 구성되면, 시준기 암 조인트 (102f) 는 제 1 개구부 및 제 2 개구부와 연관된 고정 핀들을 조임으로써 (tighten) 광학 시스템 지지 로드 (102b) 에 고정될 수 있다. 시준기 암 조인트 (102g) 는 시준기 암 (102e) 의 높이를 상승 또는 하강시키거나, 광학 시스템 지지 로드 (102c) 에 대해 시준기 암 (102e) 을 연장시키거나 단축시키도록 유사하게 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 시준기 (106) 의 광학 시스템은 다수의 방식들로 조정될 수 있다. 예를 들어, 시준기 (106) 의 포커스는 시준기 암들 (102d, 102e) 중 하나 또는 모두를 상승시키거나 하강시킴으로써 조정될 수 있다. 또 다른 예로서, 시준기 (106) 는 시준기 암들 (102d, 102e) 중 하나 또는 모두를 연장시키거나 단축시킴으로써 가시선 내외로 이동될 수 있다. 대안적으로, 시준기 (106) 는 시준기 암들 (102d, 102e) 중 하나 또는 모두를 가시선으로부터 멀어지게 회전시킴으로써 가시선 내외로 이동될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 하우징 (102) 은 마운팅 베이스 (102a) 에 기계적으로 커플링되는 적어도 하나의 마운팅 브리지 (102h) 를 더 포함할 수 있다. 마운팅 브리지 (102h) 는 마운팅 베이스 (102a), 따라서 하우징 (102) 에 구조적 강성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 마운팅 브리지 (102) 는 선형 스테이지 (108) 의 액츄에이팅에 의해 유발된 마운팅 베이스 (102a) 에 대한 비틀림 (twisting) 또는 변형 (deformation) 을 최소화할 수 있다. 일부 경우들에서, 마운팅 베이스 (102) 와 함께 마운팅 브리지 (102h) 는 선형 스테이지 (108) 를 고정할 마운팅 스폿을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 마운팅 브리지 (102h) 및 마운팅 베이스 (102a) 는 선형 스테이지 (108) 를 하우징 (102) 에 고정하기 위한 쓰루 홀들을 가질 수 있다.
일부 실시 예들에서, 하우징 (102) 은 광학 시스템 지지 컬럼들 (102b, 102c) 에 커플링된 광원 마운팅 브리지 (102i) 를 더 포함할 수 있다. 마운팅 브리지 (102h) 와 유사하게, 광원 마운팅 브리지 (102i) 는 선형 스테이지 (108) 가 액츄에이팅될 때 하우징 (102) 에 구조적 강성을 제공할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원 마운팅 브리지 (102i) 는 광원 (104) 을 임베딩 (embed) (또는 통합 (integrate)) 하기 위한 홀을 포함할 수 있다. 광원 마운팅 브리지 (102i) 의 홀이 도 1a 내지 도 1c에 중앙에 위치되는 것으로 도시되지만, 일부 실시 예들에서, 홀은 광원 마운팅 브리지 (102i) 의 다른 위치들에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광원 (104) 은 중심에서 벗어난 광원 마운팅 브리지 (102i) 내로 임베딩될 수 있다. 많은 변형들이 가능하고 고려된다.
일부 실시 예들에서, 하우징 (102) 은 광학 시스템 지지 컬럼들 (102b, 102c) 에 커플링된 어퍼처 브리지 (102j) (도 1d에 도시됨) 를 더 포함할 수 있다. 마운팅 브리지 (102h) 및 광원 마운팅 브리지 (102i) 와 유사하게, 어퍼처 브리지 (102j) 는 선형 스테이지 (108) 가 액츄에이팅될 때 하우징 (102) 에 구조적 강성을 제공할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 어퍼처 브리지 (102j) 는 광원 (104) 으로부터 방출된 광으로 하여금 통과하게 하고 가시선을 생성하게 하는 어퍼처 (즉, 개구부) 를 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 어퍼처 브리지 (102j) 및 광원 마운팅 브리지 (102i) 는 어퍼처 브리지 (102j) 의 어퍼처가 광원 마운팅 브리지 (102i) 내로 임베딩된 광원 (104) 바로 아래에 있도록 광학 시스템 지지 컬럼들 (102b, 102c) 을 따라 배치된다. 이러한 방식으로, 광원으로부터 방출된 미광 (stray light) 은 시준기 (106) 에 도달하기 전에 최소화된다. 일 특정한 실시 예에서, 어퍼처 브리지 (102j) 는 어퍼처가 광원 (104) 으로부터 5 ㎜ 거리에 있도록 광학 시스템 지지 컬럼들 (102b, 102c) 을 따라 배치된다.
도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같은 하우징 (102) 이 개방된 구조를 갖는 것으로 도시되지만, 일부 실시 예들에서, 하우징 (102) 은 인클로저 내에 완전히 인클로징될 (enclose) 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 인클로저의 내부는 주변 광이 광 검출기 (110) 를 관통 (penetrate) 및 간섭할 수 없도록 무광택 블랙 포일로 라이닝될 수 있다. 예를 들어, 인클로저 내로 들어가는 주변 광은 광 검출기 (110) 에 의해 본 광 강도를 증가시킬 수도 있다. 내부를 무광택 블랙 호일로 라이닝함으로써, 인클로저로 들어가는 주변 광은 전체적으로 감소되거나 제거될 수 있어서, 강도 결정의 정확도를 상승시킨다. 일부 실시 예들에서, 하우징 (102) 은 하나 이상의 카메라들을 더 포함할 수 있다. 카메라들은 선형 스테이지 (108) 상의 다양한 위치들 상에 광을 제어하고 포커싱하도록 더 구성될 수 있다. 예를 들어, 카메라들은 선형 스테이지 (108) 상의 다양한 위치들 상으로의 광의 포커싱이 개선될 수 있도록 선형 스테이지 (108) 로 피드백을 제공할 수 있다.
광원 (104) 은 하나 이상의 주파수들의 광을 생성하도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 임의의 타입의 광원이 광원 (104) 으로서 구현될 수 있고 광원 (104) 은 상호 교환 가능할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 할로겐 광원, 형광 광원, 또는 백열 광원이 광원 (104) 으로서 구현될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 자외선 광원 또는 적외선 광원이 광원 (104) 으로서 구현될 수 있다. 많은 변형들이 가능하고 고려된다. 일 특정한 실시 예에서, 발광 다이오드 (LED) 광원이 광원 (104) 으로서 구현될 수 있다. LED들을 사용하여 광원 (104) 을 구현하는 것은 몇몇 장점들을 제공할 수 있다. 예를 들어, LED 광원은 상이한 주파수들 또는 파장들의 광을 생성하도록 구성되거나 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, LED 광원은 제어기 (120) 로부터의 제어 신호를 통해, 예를 들어, 적색 광, 백색 광, 또는 청색 광을 (즉, 광의 상이한 파장들에서) 출력하도록 지시될 (instruct) 수 있다. 또한, LED 광원은 광원 마운팅 브리지 (102i) 내로 쉽게 임베딩될 수 있도록 작은 풋 프린트를 갖도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원 (104) 은 인광체-변환된 백색 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 인광체-변환된 백색 광은 청색에 대해 450 내지 475 ㎚에서 날카로운 피크 및 황색 광에 대해 560 내지 60 ㎚에서 편평한 피크를 갖는 넓은 스펙트럼 전력 분포를 가질 수 있다. 이러한 광 특성들은 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양을 통한 조사를 용이하게 할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광원 (104) 은 생물학적 세포 배양에 의해 발현된 단백질의 타입들에 기초하여 특정한 파장들의 광을 생성하도록 더 구성될 수 있다. 예를 들어, 생물학적 세포 배양물이 녹색 형광 단백질을 발현 (또는 생성) 한다면, 광원 (104) 은 생물학적 세포 배양물의 두께 및/또는 성숙도를 결정하는 것에 더하여, 녹색 형광 단백질의 존재를 검출할 수 있는 광을 생성하도록 구성될 수 있다. 많은 변형들이 가능하고 고려된다.
시준기 (106) 는 광을 시준된 광으로 변환하도록 구성될 수 있다. 시준된 광선들이 선형 스테이지 (108) 의 개구부를 통해 그리고 광 검출기 (110) 로 통과할 수 있도록 시준된 광 (즉, 평행 광선들) 은 집광될 (condense) 수 있다 (또는 포커싱될 (focus) 수 있다). 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 일부 실시 예들에서, 시준기 (106) 는 적어도 2 개의 렌즈들 (106a, 106b) 을 포함하는 광학 시스템을 포함할 수 있다. 렌즈들 (106a, 106b) 은 시준기 암들 (102d, 102e) 각각에 부착될 수 있다. 예를 들어, 렌즈들 (106a, 106b) 은 브래킷들에 고정될 수 있다. 이어서 브래킷들은 시준기 암들 (102d, 102e) 상으로 나사 결합될 (screw) 수 있다. 일부 실시 예들에서, 렌즈들 (106a, 106b) 은 광이 시준기 (106) 를 통과할 때 미광을 감소시키기 위해 평면-볼록 렌즈들일 수 있다. 일반적으로, 렌즈들 (106a, 106b) 은 광을 시준하기 위해 임의의 렌즈 직경들 및 초점 거리들을 가질 수 있다. 렌즈들 (106a, 106b) 에 대한 특정한 렌즈 직경들의 선택은 예를 들어 렌즈 재료들 및 렌즈들의 곡률 등과 같은 다양한 인자들에 종속될 수 있다. 일 특정한 실시 예에서, 렌즈들 (106a, 106b) 중 적어도 하나는 25.4 ㎜의 렌즈 직경 및 25.4 ㎜의 초점 거리를 가질 수 있다. 다른 실시 예들에서, 렌즈들 (106a, 106b) 모두는 25.4 ㎜의 렌즈 직경 및 25.4 ㎜의 초점 거리를 가질 수 있다.
선형 스테이지 (108) 는 2 개의 직교하는 방향들로 샘플 스테이지 (108a) 를 액츄에이팅하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 선형 스테이지 (108) 는 제어기 (120) 에 의해 생성된 하나 이상의 제어 신호들을 통해, 예를 들어, 샘플 스테이지 (108a) 를 x-y 평면의 x-축 또는 y-축을 따라 이동시키도록 지시될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 선형 스테이지 (108) 는 y-스테이지 (108c) 에 커플링된 x-스테이지 (108b) 를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 샘플 스테이지 (108a) 는 세포 배양 접시로 하여금 샘플 스테이지 (108a) 상에 정밀하게 배치되게 하는 구조적 가이드를 갖는 개구부를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 상이한 생물학적 세포 배양물들을 포함하는 세포 배양 접시들은 샘플 스테이지 (108a) 에 대한 세포 배양 접시들의 정렬에 영향을 주지 않고 샘플 스테이지 (108a) 상에 배치될 수 있다. x-스테이지 (108b) 및 y-스테이지 (108c) 각각은 광이 통과하게 하는 개구부를 포함할 수 있다. x-스테이지 (108b) 및 y-스테이지 (108c) 각각은 x-스테이지 (108b) 및 y-스테이지 (108c) 로 하여금 선형 방향으로 액츄에이팅되게 하는 모터 구동식 (motorize), 벨트-구동식 (belt-driven) 액추에이터를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, x-스테이지 (108b) 의 액추에이터는 x-축을 따라 x-스테이지 (108b) 를 이동시킬 수 있고 y-스테이지 (108c) 의 액추에이터는 y-축을 따라 y-스테이지 (108b) 를 이동시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 샘플 스테이지 (108a) 상에 배치된 생물학적 세포 배양물을 포함하는 세포 배양 접시는 다양한 위치들로 이동될 수 있어 시준기 (106) 를 나가는 시준된 광이 이 위치들에서 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물을 통해 조사할 (illuminate) (또는 비출 (shine)) 수 있다. 일부 실시 예들에서, 모터 구동식, 벨트-구동식 액추에이터는 타이밍 벨트 및 스텝퍼 모터를 포함할 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 제어기 (120) 는 스텝퍼 모터로 하여금 특정한 회전 포지션으로 회전하게 하는 스텝퍼 모터로의 명령 신호들을 생성할 수 있다. 이 회전은 스텝퍼 모터가 커플링된 스테이지로 하여금 타이밍 벨트를 통해 특정한 선형 포지션으로 액츄에이팅되게 한다. 일부 실시 예들에서, x-스테이지 (108b) 및 y-스테이지 (108c) 각각은 리드 스크루-제어식 (lead screw-controlled) 액추에이터를 포함할 수 있다. 모터 구동식, 벨트 구동식 액추에이터와 달리, 리드 스크루-제어식 액추에이터는 정밀도 및 반복성을 개선했다. 일부 실시 예들에서, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 샘플 스테이지 (108a) 는 통합될 수 있거나 x-스테이지 (108b) 의 일부일 수 있다. 다른 실시 예들에서, 샘플 스테이지 (108a) 는 x-스테이지 (108b) 의 상단에 마운팅될 수 있다.
광 검출기 (110) 는 선형 스테이지 (108) 상에 고정된 생물학적 세포 배양물 및 세포 배양 접시를 통과하는 광의 강도를 측정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 광 검출기 (110) 는 모놀리식 포토다이오드 (monolithic photodiode) 일 수 있다. 광 검출기 (110) 는 광 검출기 (110) 에 의해 본 광의 강도를 아날로그 전압 신호로 변환할 수 있다. 이 아날로그 전압 신호는 제어기 (120) 의 아날로그-디지털 변환기에 의해 디지털화될 수 있다. 일반적으로, 아날로그-디지털 변환기는 임의의 적합한 분해능 (resolution) 일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 아날로그-디지털 변환기는 8-비트의 분해능을 가질 수 있다. 다른 실시 예들에서, 아날로그-디지털 변환기는 10 비트의 분해능을 가질 수 있다. 많은 변형들이 가능하다. 일부 실시 예들에서, 광 검출기 (110) 는 광의 강도를 연속적으로 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 예들에서, 광 검출기 (110) 는 10 ㎐로 광의 강도를 측정하도록 (즉, 초 당 10 번의 강도 측정) 구성될 수 있다. 또 다른 예로서, 일부 실시 예들에서, 광 검출기 (110) 는 100 ㎐로 광의 강도를 측정하도록 (즉, 초 당 100 번의 강도 측정) 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 정적으로 중요한 강도 값들이 결정될 수 있다.
제어기 (120) 는 광원 (104), 선형 스테이지 (108), 및 광 검출기 (110) 를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어기 (120) 는 특정한 주파수들 또는 파장들의 광을 출력하도록 광원 (104) 에 지시하기 위해 데이터 버스 (130) 를 통해 제어 신호들을 송신할 수 있다. 예를 들어, 제어기 (120) 는 청색에 대해 450 내지 475 ㎚에서 날카로운 피크 및 황색 광에 대해 560 내지 60 ㎚에서 편평한 피크를 갖는 백색 광을 출력하도록 광원 (104) 에 지시할 수 있다. 또 다른 예로서, 제어기 (120) 는 선형 스테이지 (108) 로 하여금 x-y 평면의 특정한 포지션으로 이동하도록 선형 스테이지 (108) 에 지시하기 위해 데이터 버스 (130) 를 통해 제어 신호들을 선형 스테이지 (108) 로 송신할 수 있다. 예를 들어, 제어기 (120) 는 양의 x-방향으로 10 ㎜만큼 이동하고 음의 y-방향으로 5 ㎜만큼 이동하도록 선형 스테이지 (108) 에 지시할 수 있다. 또 다른 예로서, 제어기 (120) 는 특정한 레이트로 광 강도를 측정하도록 광 검출기 (110) 에 지시하기 위해 데이터 버스 (130) 를 통해 제어 신호들을 광 검출기 (110) 로 송신할 수 있다. 예를 들어, 제어기 (120) 는 5 ㎐, 10 ㎐, 등으로 광 강도를 측정하도록 광 검출기 (110) 에 지시할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 제어기 (120) 는 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물을 통한 광 강도 측정들이 자동화되도록 광원 (104), 선형 스테이지 (108), 및 광 검출기 (110) 와 연관된 동작들을 동기화할 수 있다. 예를 들어, 일 특정한 구현 예에서, 제어기 (120) 는 생물학적 세포 배양물을 포함하는 세포 배양 접시의 9 개의 미리 결정된 위치들에서 광 강도를 자동으로 측정하고, 그리고 위치 각각에서 10 ㎐ (즉, 10 회) 로 광 강도를 측정하도록 구성될 수 있다. 이 예에서, 제어기 (120) 는 광원 (104), 선형 스테이지 (108), 및 광 검출기 (110) 의 동작들을 동기화할 수 있다. 예를 들어, 제어기 (120) 는 먼저 선형 스테이지 (108) 로 하여금 제 1 미리 결정된 위치로 이동하게 하도록 선형 스테이지 (108) 로 제어 신호들을 송신한다. 일단 이동이 완료되면, 제어기 (120) 는 백색 광을 출력하도록 제어 신호들을 광원 (104) 로 송신한다. 이어서, 제어기 (120) 는 광 강도를 10 회 측정하도록 광 검출기 (110) 로 제어 신호들을 송신한다. 많은 변형들이 가능하고 고려된다. 일부 실시 예들에서, 제어기 (120) 는 Arduino 컴퓨팅 유닛과 같은 컴퓨팅 유닛을 사용하여 구현될 수 있다. 제어기 (120) 는 본 명세서에서 도 2를 참조하여 더 상세히 논의될 것이다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 제어기 (120) 의 전기적 개략도 (200) 를 예시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일부 실시 예들에서, 제어기 (120) 는 컴퓨팅 유닛 (202) 을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 유닛 (202) 은 적어도 하나의 프로세서, 적어도 하나의 메모리, 및 데이터 버스를 통해 서로 커플링된 적어도 하나의 입력/출력 인터페이스를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 컴퓨팅 유닛 (202) 은 입력/출력 인터페이스를 통해 광원 (104), 선형 스테이지 (108), 및 광 검출기 (110) 의 동작들을 지원하기 위해 다양한 신호들을 생성 및/또는 판독하기 위한 하나 이상의 회로들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 유닛 (202) 은 광원 (104) 으로 하여금 턴온되거나 턴오프되게 하는 디지털 출력 신호 (204a) 를 생성하는 회로를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 컴퓨팅 유닛 (202) 은 광 검출기 (110) 로부터 아날로그 입력 신호 (204b) 를 수신하고 아날로그 입력 신호 (204b) 를 디지털화할 수 있는 회로를 더 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 일부 실시 예들에서, 컴퓨팅 유닛 (202) 은 외부 5 V 소스 (206) 를 통해 전력 공급될 (powered) 수 있다. 이 5 V 소스 (206) 는 컴퓨팅 유닛 (202) 과 연관된 다양한 신호들을 생성하고 그리고/또는 판독하도록 프로세서, 메모리, 및 하나 이상의 회로들에 전력 공급할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 제어기 (120) 는 적어도 2 개의 모터 드라이버 모듈들 (208a, 208b) 을 더 포함할 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 제어기 (120) 는 모터 드라이버 모듈들 (208a, 208b) 로 하여금 x-스테이지 (108b) 및 y-스테이지 (108c) 의 스텝퍼 모터들 (210a, 210b) 로의 펄스 폭 변조된 신호들을 각각 생성하게 하는 모터 드라이버 모듈들 (208a, 208b) 로의 신호들을 생성할 수 있다. 펄스 폭 변조된 신호는 스텝퍼 모터들 (210a, 210b) 로 하여금 회전하게 할 수 있고, 이는 결국 x-스테이지 (108b) 및 y-스테이지 (108c) 로 하여금 선형으로 액츄에이팅되게 한다. 일부 실시 예들에서, 모터 드라이버 모듈들 (208a, 208b) 은 외부 9 V 소스 (212) 에 의해 전력 공급될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 모터 드라이버 모듈들 (208a, 208b) 은 컴퓨팅 유닛 (202) 에 전력 공급하는 5 V 소스 (206) 에 의해 전력 공급될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 컴퓨팅 유닛 (202) 은 Arduino Uno R3과 같은, Arduino 컴퓨팅 유닛을 사용하여 구현될 수 있다. 다른 실시 예들에서, 컴퓨팅 유닛은 다른 적합한 임베딩된 컴퓨팅 시스템들을 사용하여 구현될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 컴퓨팅 유닛 (202) 은 컴퓨팅 시스템에 통신 가능하게 커플링될 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 사용자 (예를 들어, 프로그래머) 로 하여금 자동화를 수행하도록 컴퓨팅 유닛 (202) 을 구성하게 하는 통합된 개발 환경을 실행하도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 통합된 개발 환경은 자동화를 위해 복수의 프로그래밍 언어들을 지원할 수 있다. 예를 들어, 일 특정한 구현 예에서, 사용자는 Python 또는 Visual Basics 코드를 사용하여 자동화를 수행하도록 컴퓨팅 유닛 (202) 을 프로그래밍할 수 있다. 많은 프로그래밍 언어들이 고려된다.
도 3a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 광 강도를 측정하기 위해 제어기 (120) 상으로 로딩될 수 있는 구성 설정의 시각적 표현 (300) 을 예시한다. 상기 논의된 바와 같이, 다양한 실시 예들에서, 제어기 (120) 는 생물학적 세포 배양물을 포함하는 세포 배양 접시를 통해 광 강도 측정들을 자동화하도록 구성될 수 있다. 이는 예를 들어, 제어기 (120) 에 커플링된 컴퓨팅 시스템 상에서 실행되는 통합된 개발 환경을 통해 제어기 (120) 에 대한 구성 설정을 프로그래밍함으로써 행해질 수 있다. 제어기 (120) 가 자동화를 위해 광원 (104), 선형 스테이지 (108), 및 광 검출기 (110) 의 동작들을 동기화할 수 있도록 구성 설정이 제어기 (120) 상에 로딩될 수 있다. 도시된 바와 같이, 도 3a는 세포 배양 접시 (302) 를 도시한다. 세포 배양 접시 (302) 는 실험실 조건들 하에서 성장된 생물학적 세포 배양물, 예컨대 다층 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트를 포함할 수 있다. 세포 배양 접시 (302) 는 선형 스테이지 (108) 상에 고정될 수 있다. 구성 설정은 제어기 (120) 가 광원 (104), 선형 스테이지 (108), 및 광 검출기 (110) 에 어떤 특정한 순서 또는 시퀀스로 전송하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비 제한적인 예로서, 구성 설정은 광원 (104) 으로부터 방출된 광의 가시선이 세포 배양 접시 (302), 따라서 생물학적 세포 배양물의 제 1 지점 (304a) 과 교차하도록 선형 스테이지 (108) 를 위치로 이동시키기 위한 제어기 (120) 에 대한 제 1 세트의 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 선형 스테이지 (108) 로 하여금 이 위치로 이동하게 하는 약간의 시간 지연 후, 구성 파일은 광원 (104) 을 턴온시키기 위한 제어기 (120) 에 대한 제 2 세트의 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 광원 (104) 이 턴온되게 하는 약간 더 긴 시간 지연 후, 구성 파일은 광 강도들을 측정하도록 광 검출기에 지시하도록 제어기 (120) 에 대한 제 3 세트의 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 제 1 지점 (304a) 에 대응하는 위치에서 광 강도 측정들의 완료시, 구성 파일은 선형 스테이지 (108) 로 하여금 세포 배양 접시 (302) 의 제 2 지점 (304b) 에 대응하는 위치로 이동하게 하고 그 위치에서 광 강도 측정들을 반복하게 하는 추가 인스트럭션들을 포함할 수 있다. 이들 인스트럭션들은 광 강도 측정들이 세포 배양 접시 (302) 의 모든 지점들 (304a 내지 304n) 에서 측정될 때까지 계속된다. 일부 실시 예들에서, 구성 설정은 도 2에 도시된 구불 구불한 (serpentine-like) 경로로 세포 배양 접시를 이동시키기 위한 인스트럭션들을 포함할 수 있다.
도 3b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 장치 (100) 를 동작시키기 위한 방법 (330) 을 예시한다. 단계 (332) 에서, 선형 스테이지 (108) 는 선형 스테이지 (108) 상에 고정된 생물학적 세포 배양물을 포함하는 세포 배양 접시의 제 1 미리 결정된 위치에 대응하는 위치로 액츄에이팅되도록 지시될 수 있다. 단계 (334) 에서, 광원 (104) 은 제 1 미리 결정된 위치에 대응하는 위치에서 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물을 통과하도록 광을 생성하도록 지시될 수 있다. 단계 (336) 에서, 광 검출기 (110) 는 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물을 통과하는 광을 수용할 수 있고 광의 강도를 측정할 수 있다. 이 프로세스는 세포 배양 접시의 모든 미리 결정된 위치들에서 강도들이 측정될 때까지 반복된다.
예를 들어, 본 명세서에 기술된 기법들은 제어기 (120) 에 의해 구현된다. 일부 실시 예들에서, 본 명세서에 기술된 기법들은 하나 이상의 특수 목적 컴퓨팅 디바이스들에 의해 구현될 수 있다. 특수 목적 컴퓨팅 디바이스들은 이 기법들을 수행하도록 하드와이어링될 (hard-wired) 수도 있고, 또는 이 기법들을 수행하도록 지속적으로 프로그래밍되는 하나 이상의 ASIC들 (application-specific integrated circuits) 또는 FPGA들 (field progra ㎜able gate arrays) 과 같은 회로망 (circuitry) 또는 디지털 전자 디바이스들을 포함할 수도 있고, 또는 펌웨어, 메모리, 다른 스토리지, 또는 조합의 프로그램 인스트럭션들에 따라 이 기법들을 수행하도록 프로그래밍된 하나 이상의 하드웨어 프로세서들을 포함할 수도 있다.
도 3c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 장치 (100) 를 사용하여 생물학적 세포 배양물들의 투과율을 결정하기 위한 방법 (360) 을 예시한다. 단계 (362) 에서, 생물학적 세포 배양물을 포함하는 세포 배양 접시를 통해 조사하는 시준된 광은 광 검출기 (110) 에 의해 수용된다. 광 검출기 (110) 는 시준된 광의 강도를 전압으로 변환한다. 단계 (364) 에서, 제어기 (120) 의 아날로그-디지털 변환기는 전압을 제 1 디지털 값으로 변환한다. 제 1 디지털 값은 0 내지 900의 범위일 수 있고, 여기서 0은 0 ％ 투과율 (즉, 불투명) 과 등가이고 900은 100 ％ 투과율 (즉, 투명) 과 등가이다. 단계 (366) 에서, 생물학적 세포 배양물을 성장시키기 위해 사용된 2 mL의 배양 배지 (예를 들어, 조골 세포 (osteoblast), 연골 세포 (chondrocyte), 또는 미분화 배양 배지 (undifferentiated culture media)) 를 포함하는 블랭크 세포 배양 접시를 통해 조사하는 시준된 광은 광 검출기 (110) 에 의해 수용된다. 단계 (366) 에서, 제어기 (120) 의 아날로그-디지털 변환기는 블랭크 세포 배양 접시를 통해 조사하는 시준된 광의 강도에 대응하는 전압을 제 2 디지털 값으로 변환한다. 단계 (368) 에서, 생물학적 세포 배양물의 투과율은 다음 식에 기초하여 계산된다:
(
세포 시트 측정 값
-
블랭크 측정 값
) * 100 = 투과율%
여기서 세포 시트 측정 값은 생물학적 세포 배양을 포함하는 세포 배양 접시의 투과율이고 블랭크 측정 값은 배양 배지를 포함하는 블랭크 세포 배양 접시의 투과율이다.
일부 실시 예들에서, 장치 (100) 는 이식 전에 각막 또는 임의의 다른 생물학적 세포 배양물의 광학 밀도를 측정하도록 사용될 수 있다. 이러한 실시 예들에서, 세포 시트 내의 세포들의 수는 장치를 사용하여 측정된 세포 시트의 투과율에 기초하여 추정될 수 있고 측정된 투과율을 세포들의 수로 투과율을 플롯팅하는 기준 그래프와 비교한다. 이러한 방식으로, 세포 시트가 수확될 때, 세포 시트의 품질 제어 및 방출 (release) 제어, 뿐만 아니라 세포 시트 약용량이 엄격하게 제어될 수 있다. 이는 수확 전에 세포 시트의 성숙도의 더 적은 가변성을 발생시킨다. 세포들의 수로 투과율을 플롯팅하는 기준 그래프는 본 명세서에서 도 4e를 참조하여 더 상세히 논의된다.
도 4a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 투과율 (광 강도) 과 생물학적 세포 배양물의 두께 및/또는 성숙도 사이의 관계를 도시하는 도면 (400) 을 예시한다. 일반적으로, 물질 또는 재료를 통한 광의 투과율은 물질 또는 재료를 나가는 광의 강도와 직접적으로 관련된다. 예를 들어, 재료는 재료를 나가는 광이 높은 광 강도를 가질 때 높은 광 투과율을 갖는다고 한다. 유사하게, 재료는 재료를 나가는 광이 낮은 광 강도를 가질 때 낮은 광 투과율을 갖는다고 한다. 더욱이, 일반적으로, 생물학적 세포 배양물의 두께 및/또는 성숙도는 세포 시트들의 수와 직접적으로 관련된다. 예를 들어, 생물학적 세포 배양물이 더 두꺼울수록, 생물학적 세포 배양물은 더 많은 세포 시트를 갖는다. 도 4a는 세포 배양 접시가 선형 스테이지 (108) 상에 고정되는 장치 (100) 의 간략화된 도면을 도시한다. 또한, 도 4a는 광 강도를 측정하는 세 가지 시나리오 (402 내지 406) 를 도시한다. 시나리오 (402) 에서, 생물학적 세포 배양물을 포함하는 세포 배양 접시는 제 1 일 수 (first number of days) 동안 세포 배양 접시 내에서 성장되었다. 도 4a에 사용된 투과율의 백분율은 세포 시트들이 세포 배양 접시 상에서 성장할 때 투과율의 변화들을 기술하기 위한 예로서 사용된다. 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물을 통과하도록 광원 (104) 으로부터 생성된 광은 광 강도의 대략 1 ％를 손실한다. 이 시나리오에서, 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물은 99 ％의 투과율을 갖는다고 한다. 이 투과율을 제 1 일 수 동안 성장된 생물학적 세포 배양물의 두께 및/또는 성숙도와 상관될 수 있다. 시나리오 (404) 에서, 생물학적 세포 배양물은 제 1 일 수 후 제 2 일 수 동안 세포 배양 접시 내에서 더 성장되었다. 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물이 광 강도를 측정하기 위해 다시 장치 (100) 내에 배치되면, 이번에는, 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물에서 나오는 광은 대략 3 ％의 광 강도를 손실하고 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물은 97 ％의 투과율을 갖는다고 한다. 시나리오 (406) 에서, 생물학적 세포 배양물은 제 2 일 수 후 제 3 일 수 동안 세포 배양 접시 내에서 더 성장되었다. 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물이 광 강도를 측정하기 위해 다시 장치 (100) 내에 배치되면, 이번에는, 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양물에서 나오는 광은 대략 12 ％의 광 강도를 손실하고 세포 배양 접시 및 생물학적 세포 배양은 88 ％의 투과율을 갖는다고 한다. 이와 같이, 이 방법을 사용하여, 생물학적 세포 배양물의 투과율은 생물학적 세포 배양물의 두께 및/또는 성숙도 (즉, 생물학적 세포 배양물이 갖는 세포 시트들의 수) 와 상관될 수 있다. 게다가, 일부 경우들에서, 생물학적 세포 배양물의 투과율은 생물학적 세포 배양물의 성숙도와 상관될 수 있다. 예를 들어, 생물학적 세포 배양물이 더 성숙할수록 (즉, 생물학적 세포 배양물이 세포 배양 접시에서 더 오래 성장될수록), 생물학적 세포 배양물이 더 두꺼워지고, 따라서, 세포 배양 접시로부터 제거되는 것과 연관된 스트레스를 더 잘 견딜 수 있다. 이 상관 관계에 기초하여, 생물학적 세포 배양물의 투과율은 생물학적 세포 배양물의 두께 및/또는 성숙도 및 비 침습적 방법론을 사용하여 생물학적 세포 배양물을 수확하기 위한 시간을 결정하도록 캘리브레이팅될 수 있다. 예를 들어, 생물학적 세포 배양물을 수확하기 위한 시간은 생물학적 세포 배양물의 두께 및/또는 성숙도에 기초하여 결정될 수 있다. 이 예에서, 생물학적 세포 배양물의 두께 및/또는 성숙도는 생물학적 세포 배양물의 투과율을 결정함으로써 결정될 수 있다. 따라서, 이 예에서, 생물학적 세포 배양물을 수확하기 위한 시간은 생물학적 세포 배양물의 투과율에 기초하여 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 생물학적 세포 배양물을 위한 수확 시간은 비 침습적 방식으로 그리고 생물학적 세포 배양물을 손상시키지 않고 결정될 수 있다.
도 4b 및 도 4c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 생물학적 세포 배양물, 예컨대 다층 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트의 투과율과 생물학적 세포 배양물이 실험실 환경에서 성장된 날들 사이의 관계를 도시하는 그래프들 (420 및 440) 을 예시한다. 그래프 (420) 는 x-y 그래프이다. x-y 그래프의 x-축은 생물학적 세포 배양물이 성장한 날들을 나타내고, x-y 그래프의 y-축은 특정한 날들에 측정된 생물학적 세포 배양물의 투과율을 나타낸다. 그래프 (420) 에서, 특정한 날들에 생물학적 세포 배양물의 다양한 지점들에서 측정된 투과율 값들의 변동들은 막대들 (422) 로 나타낸다. 최대 투과율 값 및 최소 투과율 값은 바들 (422) 의 에지들 (422a, 422b) 로 나타낸다. 평균 투과율 값들은 바들 (422) 의 원들 (422c) 로 나타낸다. 평균 투과율 값들에 기초하여, 투과율과 성장 일수 사이의 수학적 관계가 결정될 수 있다. 이와 같이, 생물학적 세포 배양물의 투과율 값을 측정함으로써, 생물학적 세포 배양물이 성장된 일수, 따라서 두께 및/또는 성숙도가 결정될 수 있다. 그래프 (420) 는 지방 기질 세포 시트 (adipose stromal cell sheet) 의 투과율 및 지방 기질 세포 시트가 세포 배양 접시에서 성장된 일수를 도시하는 x-y 그래프이다.
도 4d는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 생물학적 세포 배양물, 예컨대 다층 줄기 세포 시트 또는 각막 세포 시트의 두께 및/또는 성숙도를 결정하는 방법 (460) 을 예시한다. 단계 (462) 에서, 시준된 광은 세포 배양 접시의 미리 결정된 수의 위치들에서 생물학적 세포 배양물을 포함하는 세포 배양 접시 상으로 조사된다. 시준된 광은 장치 (100) 의 광원 (104) 에 의해 생성되고 장치 (100) 의 시준기 (106) 를 통해 시준된다. 세포 배양 접시 상의 미리 결정된 수의 위치들은 장치 (100) 의 제어기 (120) 로 로딩될 구성 설정에 기초하여 결정된다. 세포 배양 접시는 장치 (100) 의 선형 스테이지 (108) 를 사용하여 미리 결정된 수의 위치들로 액츄에이팅된다.
단계 (464) 에서, 생물학적 세포 배양물을 통과하는 시준된 광의 강도들이 미리 결정된 수의 위치들에서 측정된다. 강도들은 장치 (100) 의 광 검출기 (110) 에 의해 측정된다. 광 검출기는 미리 결정된 수의 위치들 각각에서 적어도 10 개의 강도 값들을 측정한다.
단계 (466) 에서, 생물학적 세포 배양물에 대한 투과율 범위는 강도들에 기초하여 결정된다. 투과율 범위는 적어도 생물학적 세포 배양물에 대한 최대 투과율 값, 최소 투과율 값, 및 평균 투과율 값을 포함한다. 특정한 날들에 측정된 생물학적 세포 배양물에 대한 투과율 범위들이 그래프에 플롯팅된다. 특정한 날들에 측정된 평균 투과율 값들에 기초하여, 상관 곡선은 생물학적 세포 배양물의 투과율 값들과 생물학적 세포 배양물의 두께/성숙도 및 세포 시트 당 세포들의 수 사이에서 결정될 수 있다.
도 4e는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른, 세포 시트 내의 세포들의 수를 결정하도록 사용될 수 있는 기준 그래프 (480) 를 예시한다. 상기 논의된 바와 같이, 세포 시트 내의 세포들의 수는 장치 (100) 를 사용하여 측정된 세포 시트의 투과율에 기초하여 추정될 수 있고 측정된 투과율을 기준 그래프 (480) 와 비교한다. 도 4e에 도시된 바와 같이, 기준 그래프 (480) 는 x-y 산점도일 수 있다. x-y 산점도는 y-축 상에 세포 시트의 투과율 ％ 및 x-축 상에 세포들의 수로 투과율을 플롯팅하는 세포 시트의 세포들의 수를 포함할 수 있다. 또한, x-y 산점도는 상이한 배양 배지로부터의 데이터 포인트들의 클러스터들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미분화 배양 배지는 삼각형 데이터 포인트로 나타내고, 조골 세포들은 사각형 데이터 포인트로 나타내고, 연골 세포들은 원형 데이터 포인트로 나타낸다. 이와 같이, 세포 시트를 성장시키기 위해 사용된 세포 시트 및 배양 배지의 투과율을 알면, 참조 그래프 (480) 에 기초하여 세포 시트 내의 세포들의 수가 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 세포 시트가 수확될 때, 세포 시트의 품질 제어 및 방출 제어, 뿐만 아니라 세포 시트 약용량이 엄격하게 제어될 수 있다.
Claims (20)
- 생물학적 세포 배양을 평가하기 위한 장치에 있어서,
하우징으로서,
광을 생성하기 위한 광원으로서, 상기 광원은 상기 하우징의 상단부에 배치되는, 상기 광원;
광 검출기로서, 상기 광 검출기는 상기 하우징 상의 베이스에 배치되는, 상기 광 검출기;
상기 광을 시준하기 (collimate) 위한 시준기로서, 상기 시준기는 상기 광원 아래에 배치되고 상기 광 검출기는 상기 시준된 광을 수용하는, 상기 시준기; 및
직교 방향으로 생물학적 세포 배양물을 포함하는 세포 배양 접시를 액츄에이팅하기 (actuate) 위한 선형 스테이지로서, 상기 선형 스테이지는 상기 광원과 상기 광 검출기 사이에 배치되고, 상기 세포 배양 접시를 고정하기 위한 표면을 제공하는, 상기 선형 스테이지를 포함하는, 상기 하우징; 및
데이터 버스를 통해 상기 하우징에 커플링된 제어기로서, 상기 제어기는 상기 데이터 버스를 통해 상기 광원, 상기 선형 스테이지, 및 상기 광 검출기를 동작시키기 위한 인스트럭션들을 제공하도록 구성되는, 상기 제어기를 포함하는, 세포 배양 평가 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 하우징의 상기 베이스로부터 수직으로 연장하는 로드들 (rods);
상기 로드들에 기계적으로 커플링된 제 1 브리지로서, 상기 제 1 브리지는 상기 하우징의 상기 상단부에 배치되고 상기 광원을 포함하는, 상기 제 1 브리지; 및
상기 로드들에 기계적으로 커플링된 제 2 브리지로서, 상기 제 2 브리지는 상기 제 1 브리지와 상기 시준기 사이에 배치되고 상기 광원의 가시선 (line of sight) 에 정렬된 어퍼처 (aperture) 를 더 포함하는, 세포 배양 평가 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 시준기는 적어도 하나의 렌즈를 포함하고, 그리고 상기 렌즈는 암 및 암 조인트를 통해 로드에 기계적으로 커플링되는, 세포 배양 평가 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 렌즈는 25.4 ㎜의 렌즈 직경 및 25.4 ㎜의 초점 거리를 갖는, 세포 배양 평가 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 렌즈는 상기 암에 커플링된 브래킷에 하우징되는, 세포 배양 평가 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 선형 스테이지는 샘플 스테이지, x-스테이지, 및 y-스테이지를 포함하고, 상기 샘플 스테이지는 상기 세포 배양 접시를 고정하기 위해 상기 표면을 제공하고, 상기 x-스테이지는 제 1 방향에서 상기 선형 스테이지를 액츄에이팅하고, 그리고 상기 y-스테이지는 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 상기 선형 스테이지를 액츄에이팅하는, 세포 배양 평가 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 x-스테이지 및 상기 y-스테이지는 상기 x-스테이지 및 상기 y-스테이지로 하여금 각각의 방향들로 이동하게 하는 타이밍 벨트에 커플링된 스텝퍼 모터를 포함하는, 세포 배양 평가 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 샘플 스테이지, 상기 x-스테이지, 및 상기 y-스테이지 각각은 상기 시준된 광으로 하여금 통과하게 하는 개구부 (opening) 를 포함하는, 세포 배양 평가 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제어기는 적어도 2 개의 모터 구동 모듈들에 커플링된 컴퓨팅 유닛을 포함하는, 세포 배양 평가 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 적어도 2 개의 모터 구동 모듈들은 상기 x-스테이지 및 상기 y-스테이지의 상기 스텝퍼 모터들을 액츄에이팅하기 위한 신호들을 생성하는, 세포 배양 평가 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 컴퓨팅 유닛은 상기 데이터 버스를 통해 상기 광 검출기로부터 아날로그 신호들을 수신하고 상기 아날로그 신호들을 디지털화하는, 세포 배양 평가 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 컴퓨팅 유닛은 상기 광 검출기를 턴온하거나 턴오프하기 위한 디지털 신호들을 생성하는, 세포 배양 평가 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 광원에 의해 생성된 광은 450 내지 475 ㎚에서 날카로운 피크 및 560 내지 60 ㎚에서 편평한 피크를 포함하는, 세포 배양 평가 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 데이터 버스는 유선 데이터 연결인, 세포 배양 평가 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 유선 데이터 연결은 이더넷, 직렬, 또는 범용 인터페이스 버스 기반 데이터 연결 중 적어도 하나인, 세포 배양 평가 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 데이터 버스는 무선 데이터 연결인, 세포 배양 평가 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 무선 데이터 연결은 셀룰러, Wi-Fi, 블루투스, 또는 근거리 통신 기반 데이터 연결 중 적어도 하나인, 세포 배양 평가 장치. - 제 1 항에 기재된 장치를 동작시키기 위한 방법에 있어서,
상기 제어기에 의해, 상기 선형 스테이지를 상기 세포 배양 접시의 제 1 미리 결정된 위치에 대응하는 제 1 위치로 액츄에이팅하는 단계;
상기 시준기를 통한 상기 광원에 의해, 상기 제 1 위치에서 상기 세포 배양 접시 및 상기 생물학적 세포 배양물을 통과하도록 시준된 광을 생성하는 단계;
상기 광 검출기에 의해, 상기 세포 배양 접시 및 상기 생물학적 세포 배양물을 통과하는 상기 시준된 광을 수용하는 단계; 및
상기 제어기에 의해, 상기 제 1 위치에서 상기 시준된 광의 강도를 결정하는 단계를 포함하는, 세포 배양 평가 장치 동작 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 제어기에 의해, 상기 선형 스테이지를 상기 세포 배양 접시의 제 2 미리 결정된 위치에 대응하는 제 2 위치로 액츄에이팅하는 단계;
상기 시준기를 통한 상기 광원에 의해, 상기 제 2 위치에서 상기 세포 배양 접시 및 상기 생물학적 세포 배양물을 통과하도록 시준된 광을 생성하는 단계;
상기 광 검출기에 의해, 상기 세포 배양 접시 및 상기 생물학적 세포 배양물을 통과하는 상기 시준된 광을 수용하는 단계; 및
상기 제어기에 의해, 상기 제 2 위치에서 상기 시준된 광의 강도를 결정하는 단계를 더 포함하는, 세포 배양 평가 장치 동작 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 위치에서 상기 시준된 광의 상기 강도 및 상기 제 2 위치들에서 상기 시준된 광의 상기 강도는,
상기 생물학적 세포 배양물의 두께;
상기 생물학적 세포 배양물을 수확하기 위한 상기 생물학적 세포 배양물의 성숙도;
상기 생물학적 세포 배양물의 하나 이상의 세포 시트들 (cell sheets) 에 존재하는 세포들의 수; 및
상기 생물학적 세포 배양물의 투명도를 결정하도록 사용되는, 세포 배양 평가 장치 동작 방법.
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