KR102280538B1 - 연계형 현미경의 동일 위치 추적을 위한 시스템 및 그의 동작 방법 - Google Patents

연계형 현미경의 동일 위치 추적을 위한 시스템 및 그의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

다양한 실시예들에 따른 초고해상도 연계형 현미경 시스템 및 그의 동작 방법은, 제 1 현미경 모듈을 통해, 네 개의 정점들을 포함하는 사각의 평면을 갖는 육면체로 제조되고, 정점들 중 어느 하나에 인접하여 모따기된 플레이트로부터 정점들 중 나머지에 대해 제 1 정점 좌표들을 검출하고, 제 2 현미경 모듈을 통해, 플레이트로부터 정점들 중 나머지에 대해 제 2 정점 좌표들을 검출하고, 제 1 정점 좌표들과 제 2 정점 좌표들을 기반으로, 플레이트 상에서 제 2 현미경 모듈을 통해 촬영하기 위한 적어도 하나의 대상 좌표를 검출하도록 구성될 수 있다.

Description

연계형 현미경의 동일 위치 추적을 위한 시스템 및 그의 동작 방법{SYSTEM FOR CO-LOCATION TRACKING OF CORRELATIVE MICROSCOPY AND OPEATION METHOD THEREOF}
다양한 실시예들은 연계형 현미경의 동일 위치 추적을 위한 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
최근 이종의 현미경 모듈들을 연계시켜, 동일한 샘플을 관찰하기 위한 연계형 현미경 시스템에 대한 연구가 이루어지고 있다. 이 때 연계형 현미경 시스템은 일 현미경 모듈을 통해 샘플에 대한 이미지를 획득하고, 다른 현미경 모듈을 통해 같은 샘플에 대한 이미지를 획득한다. 이로 인해, 연계형 현미경 시스템이 현미경 모듈들을 위해, 샘플의 동일한 위치를 정확하게 검출하는 것이 중요하다. 그러나, 상기와 같은 연계형 현미경 시스템은, 샘플의 동일한 위치를 정확하게 검출하는 데 어려움이 있다.
다양한 실시예들은, 이종의 현미경 모듈들을 통해 빠르고 정확하게 동일한 샘플을 촬영할 수 있는 연계형 현미경 시스템을 제공한다.
다양한 실시예들은, 이종의 현미경 모듈들을 위해, 샘플의 동일한 위치를 빠르고 정확하게 검출할 수 있는 연계형 현미경 시스템을 제공한다.
다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템의 동작 방법은, 제 1 현미경 모듈을 통해, 네 개의 정점들을 포함하는 사각의 평면을 갖는 육면체로 제조되고, 상기 정점들 중 어느 하나에 인접하여 모따기된 플레이트로부터 상기 정점들 중 나머지에 대해 제 1 정점 좌표들을 검출하는 동작, 제 2 현미경 모듈을 통해, 상기 플레이트로부터 상기 정점들 중 나머지에 대해 제 2 정점 좌표들을 검출하는 동작, 및 상기 제 1 정점 좌표들과 상기 제 2 정점 좌표들을 기반으로, 상기 플레이트 상에서 상기 제 2 현미경 모듈을 통해 촬영하기 위한 적어도 하나의 대상 좌표를 검출하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템은, 네 개의 정점들을 포함하는 사각의 평면을 갖는 육면체로 제조되고, 상기 정점들 중 어느 하나에 인접하여 모따기된 플레이트 내측의 샘플을 각각 촬영하도록 구성되는 제 1 현미경 모듈과 제 2 현미경 모듈, 및 상기 제 1 현미경 모듈과 상기 제 2 현미경 모듈이 상기 플레이트 내측에서 동일한 위치를 촬영하도록 상기 위치를 검출하도록 구성되는 프로세서를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 제 1 현미경 모듈을 통해, 상기 플레이트로부터 상기 정점들 중 나머지에 대해 제 1 정점 좌표들을 검출하고, 상기 제 2 현미경 모듈을 통해, 상기 플레이트로부터 상기 정점들 중 나머지에 대해 제 2 정점 좌표들을 검출하고, 상기 제 1 정점 좌표들과 상기 제 2 정점 좌표들을 기반으로, 상기 플레이트 상에서 상기 제 2 현미경 모듈을 통해 촬영하기 위한 적어도 하나의 대상 좌표를 검출하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 연계형 현미경 시스템은 제 1 현미경 모듈과 제 2 현미경 모듈을 통해, 세포의 동일한 위치를 촬영할 수 있다. 즉 연계형 현미경 시스템은 제 1 현미경 모듈과 제 2 현미경 모듈을 통해, 효과적인 연계형 이미징을 수행할 수 있다. 이 때 연계형 현미경 시스템은 선형 좌표 변환을 통해, 제 1 현미경 모듈을 통해 검출된 기준 좌표로부터 제 2 현미경 모듈을 위한 대상 좌표를 검출하기 때문에, 제 1 현미경 모듈과 제 2 현미경 모듈 각각에 놓이는 플레이트의 위치나 방향과 관계 없이, 빠르고 정확하게 대상 좌표를 검출할 수 있다.
아울러, 플레이트를 위해 일반적인 재료, 예컨대 슬라이드 글라스 또는 커버 글라스 중 적어도 어느 하나가 이용될 수 있다. 뿐만 아니라, 플레이트를 위해 모따기와 같은 간단한 제조 공정이 적용될 수 있다. 즉 연계형 현미경 시스템에 이용하기 위한 플레이트를 위해 특수한 처리가 요구되지 않는다. 이로 인해, 연계형 현미경 시스템을 구현하기 위해 고가의 재료 비용이나 공정 비용이 필요로 되지 않을 수 있다.
도 1a는 다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템을 도시하는 도면이다.
도 1b는 다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템을 위한 플레이트를 도시하는 도면이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12, 도 13, 도 14, 도 15 및 도 16은 다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템의 동작 효과를 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
도 1a는 다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템(100)을 도시하는 도면이다. 도 1b는 다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템(100)을 위한 플레이트(110)를 도시하는 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템(100)은, 플레이트(110) 내측의 샘플(sample)을 촬영하도록 구성되며, 제 1 현미경 모듈(120), 제 2 현미경 모듈(130) 및 프로세서(140)를 포함할 수 있다.
플레이트(110)는, 내측에 샘플이 배치되도록 제공될 수 있다. 플레이트(110)는 하나의 모따기(chamfering)(111) 영역과 세 개의 정점(vertex)(113, 115, 117)들을 포함할 수 있다. 이를 위해, 플레이트(110)는 네 개의 정점들을 포함하는 사각의 평면을 갖고, 정해진 두께의 육면체로 제조될 수 있다. 그리고 플레이트(110)는 정점들 중 어느 하나에 인접하여 모따기되어 있을 수 있다. 이를 통해, 샘플이 플레이트(110)의 평면 내측에 배치될 수 있다. 예를 들면, 플레이트(110)는, 샘플이 놓여지는 슬라이드 글라스(slide glass) 또는 샘플을 덮는 커버 글라스(cover glass) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제 1 현미경 모듈(120)과 제 2 현미경 모듈(130)은 플레이트(110) 내측의 샘플을 촬영하도록 구성될 수 있다. 제 1 현미경 모듈(120)과 제 2 현미경 모듈(130)은 광학 현미경 또는 전자 현미경 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 현미경 모듈(120)은 광학 현미경이고, 제 2 현미경 모듈(130)은 전자 현미경일 수 있다. 예를 들면, 제 1 현미경 모듈(120)은 초고해상도 형광 현미경(STORM; stochastic optical reconstruction microscopy)이고, 제 2 현미경 모듈(130)은 주사 전자 현미경(SEM; scanning electron microscopy)일 수 있다.
프로세서(140)는, 제 1 현미경 모듈(120)과 제 2 현미경 모듈(130)이 플레이트(110) 내측에서 동일한 위치를 촬영하도록, 해당 위치를 검출하도록 구성될 수 있다. 이 때 해당 위치는 제 1 현미경 모듈(120)에 있어서 적어도 하나의 기준 좌표(T)로 정의되고, 제 2 현미경 모듈(120)에 있어서 적어도 하나의 대상 좌표(T')로 정의될 수 있다. 이를 위해, 프로세서(140)는 제 1 현미경 모듈(120) 및 제 2 현미경 모듈(130)과 인터페이스를 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(140)는 제 1 현미경 모듈(120) 또는 제 2 현미경 모듈(130) 중 어느 하나에 결합될 수 있다. 예를 들면, 프로세서(140)는 제 2 현미경 모듈(130)에 결합될 수 있다.
프로세서(140)는 제 1 현미경 모듈(120)을 통해, 플레이트(110)로부터 정점(113, 115, 117)들에 대해 제 1 정점 좌표(A, B, C)들을 검출할 수 있다. 이 때 프로세서(140)는 제 1 현미경 모듈(120)을 통해, 플레이트(110)에서 모따기 영역(111)을 기준으로, 정점(113, 115, 117)들을 식별할 수 있다. 그리고 프로세서(140)는 제 1 현미경 모듈(120)을 통해, 제 1 정점 좌표(A, B, C)들을 기반으로 플레이트(110)에서 기준 좌표(T)를 검출할 수 있다. 이 때 프로세서(140)는 제 1 현미경 모듈(120)을 통해, 샘플을 촬영하면서, 기준 좌표(T)를 검출할 수 있다. 프로세서(140)는 제 2 현미경 모듈(120)을 통해, 플레이트(110)로부터 정점(113, 115, 117)들에 대해 제 2 정점 좌표(A', B', C')들을 검출할 수 있다. 이 때 프로세서(140)는 제 2 현미경 모듈(130)을 통해, 플레이트(110)에서 모따기 영역(111)을 기준으로, 정점(113, 115, 117)들을 식별할 수 있다.
이를 통해, 프로세서(140)는 제 1 정점 좌표(A, B, C)들과 제 2 정점 좌표(A', B', C')들을 기반으로, 제 2 현미경 모듈(130)을 위해 플레이트(110) 상에서 대상 좌표(T')를 검출할 수 있다. 이 때 프로세서(140)는 제 1 정점 좌표(A, B, C)들과 제 2 정점 좌표(A', B', C')들을 기반으로 선형 좌표 변환을 수행하여, 기준 좌표(T)로부터 대상 좌표(T')를 검출할 수 있다. 여기서, 프로세서(140)는 제 1 정점 좌표(A, B, C)들로부터 검출되는 두 개의 제 1 모서리 벡터(i, j)들과 제 2 정점 좌표(A', B', C')들로부터 검출되는 두 개의 제 2 모서리 벡터(i', j')들을 이용하여, 선형 좌표 변환을 수행할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(140)는 제 2 현미경 모듈(130)을 통해, 플레이트(110) 상에서 대상 좌표(T')로부터 샘플을 촬영할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템(100)은, 네 개의 정점들을 포함하는 사각의 평면을 갖는 육면체로 제조되고, 정점들 중 어느 하나에 인접하여 모따기된 플레이트(110) 내측의 샘플을 각각 촬영하도록 구성되는 제 1 현미경 모듈(120)과 제 2 현미경 모듈(130), 및 제 1 현미경 모듈(120)과 제 2 현미경 모듈(130)이 플레이트(110) 내측에서 동일한 위치를 촬영하도록 위치를 검출하도록 구성되는 프로세서(140)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(140)는, 제 1 현미경 모듈(120)을 통해, 플레이트(110)로부터 정점들 중 나머지(113, 115, 117)에 대해 제 1 정점 좌표(A, B, C)들을 검출하고, 제 2 현미경 모듈(130)을 통해, 플레이트(110)로부터 정점들 중 나머지(113, 115, 117)에 대해 제 2 정점 좌표(A', B', C')들을 검출하고, 제 1 정점 좌표(A, B, C)들과 제 2 정점 좌표(A', B', C')들을 기반으로, 플레이트(110) 상에서 제 2 현미경 모듈(130)을 통해 촬영하기 위한 적어도 하나의 대상 좌표(T')를 검출하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(140)는, 제 1 현미경 모듈(120)을 통해, 샘플을 촬영하면서, 제 1 정점 좌표(A, B, C)들을 기반으로 평면 내측의 샘플과 관련된 적어도 하나의 기준 좌표(T)를 검출하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(140)는, 제 1 정점 좌표(A, B, C)들과 제 2 정점 좌표(A', B', C')들을 기반으로 선형 좌표 변환을 수행하여, 기준 좌표(T)로부터 대상 좌표(T')를 검출하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(140)는, 제 2 현미경 모듈(130)을 통해, 플레이트(110) 상에서 대상 좌표(T')로부터 샘플을 촬영하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(140)는, 제 1 정점 좌표(A, B, C)들로부터 검출되는 두 개의 제 1 모서리 벡터(i, j)들과 제 2 정점 좌표(A', B', C')들로부터 검출되는 두 개의 제 2 모서리 벡터(i', j')들을 이용하여, 선형 좌표 변환을 수행하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 현미경 모듈(120)은 광학 현미경이고, 제 2 현미경 모듈(130)은 전자 현미경일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 플레이트(110)는 슬라이드 글라스 또는 커버 글라스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템(100)의 동작 방법을 도시하는 도면이다. 도 3은 다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템(100)의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 연계형 현미경 시스템(100)은 210 동작에서 제 1 현미경 모듈(120)을 통해, 플레이트(110)로부터 정점(113, 115, 117)들에 대해 제 1 정점 좌표(A, B, C)들을 검출할 수 있다. 이 때 프로세서(140)는 제 1 현미경 모듈(120)을 통해, 플레이트(110)에서 모따기 영역(111)을 기준으로, 정점(113, 115, 117)들을 식별할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(140)는 모따기 영역(111)의 맞은 편에서 제 1 정점(113)을 식별하고, 제 1 정점(113)으로부터 반시계 방향으로 제 2 정점(115)을 식별하고, 제 1 정점(113)으로부터 시계 방향으로 제 3 정점(117)을 식별할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 프로세서(140)는 모따기 영역(111)으로부터 반시계 방향 또는 시계 방향을 따라 순차적으로 제 1 정점(113), 제 2 정점(115) 및 제 3 정점(117)을 식별할 수도 있다. 이를 통해, 프로세서(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이 정점(113, 115, 117)들에서 제 1 정점 좌표(A, B, C)들을 각각 검출할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 현미경 모듈(120)은 광학 현미경일 수 있다. 예를 들면, 제 1 현미경 모듈(120)은 초고해상도 형광 현미경(STORM)일 수 있다.
연계형 현미경 시스템(100)은 220 동작에서 제 1 현미경 모듈(120)을 통해, 제 1 정점 좌표(A, B, C)들을 기반으로 플레이트(110)에서 기준 좌표(T)를 검출할 수 있다. 이 때 프로세서(140)는 제 1 현미경 모듈(120)을 통해, 샘플을 촬영하면서, 도 3에 도시된 바와 같이 샘플에서 기준 좌표(T)를 검출할 수 있다.
연계형 현미경 시스템(100)은 230 동작에서 제 2 현미경 모듈(120)을 통해, 플레이트(110)로부터 정점(113, 115, 117)들에 대해 제 2 정점 좌표(A', B', C')들을 검출할 수 있다. 이 때 프로세서(140)는 제 2 현미경 모듈(130)을 통해, 플레이트(110)에서 모따기 영역(111)을 기준으로, 정점(113, 115, 117)들을 식별할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(140)는 모따기 영역(111)의 맞은 편에서 제 1 정점(113)을 식별하고, 제 1 정점(113)으로부터 반시계 방향으로 제 2 정점(115)을 식별하고, 제 1 정점(113)으로부터 시계 방향으로 제 3 정점(117)을 식별할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 프로세서(140)는 모따기 영역(111)으로부터 반시계 방향 또는 시계 방향을 따라 순차적으로 제 1 정점(113), 제 2 정점(115) 및 제 3 정점(117)을 식별할 수도 있다. 이를 통해, 프로세서(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이 정점(113, 115, 117)들에서 제 2 정점 좌표(A', B', C')들을 각각 검출할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 2 현미경 모듈(130)은 전자 현미경일 수 있다. 예를 들면, 제 2 현미경 모듈(130)은 주사 전자 현미경(SEM)일 수 있다.
연계형 현미경 시스템(100)은 240 동작에서 제 1 정점 좌표(A, B, C)들과 제 2 정점 좌표(A', B', C')들을 기반으로, 제 2 현미경 모듈(130)을 위해 플레이트(110) 상에서 대상 좌표(T')를 검출할 수 있다. 이 때 프로세서(140)는 제 1 정점 좌표(A, B, C)들과 제 2 정점 좌표(A', B', C')들을 기반으로 선형 좌표 변환을 수행하여, 기준 좌표(T)로부터 대상 좌표(T')를 검출할 수 있다. 프로세서(140)는 제 1 정점 좌표(A, B, C)들로부터 검출되는 두 개의 제 1 모서리 벡터(i, j)들과 제 2 정점 좌표(A', B', C')들로부터 검출되는 두 개의 제 2 모서리 벡터(i', j')들을 이용하여, 선형 좌표 변환을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 모서리 벡터(i, j)들은 하기 [수학식 1]과 같이 제 1 정점(113)과 제 2 정점(115)에 대응하는 제 1 정점 좌표(A, B)들로부터 검출되는 일 벡터와 제 1 정점(113)과 제 3 정점(117)에 대응하는 제 1 정점 좌표(A, C)들로부터 검출되는 다른 벡터로 이루어지고, 제 2 모서리 벡터(i', j')들은 하기 [수학식 1]과 같이 제 1 정점(113)과 제 2 정점(115)에 대응하는 제 2 정점 좌표(A', B')들로부터 검출되는 일 벡터와 제 1 정점(113)과 제 3 정점(117)에 대응하는 제 2 정점 좌표(A', C')들로부터 검출되는 다른 벡터로 이루어질 수 있다.
Figure 112019117891854-pat00001
예를 들면, 기준 벡터(T)와 대상 벡터(T')는 하기 [수학식 2]와 같이 정의될 수 있다. 이를 기반으로, 프로세서(140)는 하기 [수학식 3]과 같이 제 1 모서리 벡터(i, j)들로부터 기준 벡터(T)를 검출하기 위한 특성 벡터를 산출할 수 있다. 이를 통해, 프로세서(140)는 하기 [수학식 4]와 같이 제 2 모서리 벡터(i', j')들과 특성 벡터를 이용하여, 도 3에 도시된 바와 같이 대상 좌표(T')를 검출할 수 있다.
Figure 112019117891854-pat00002
Figure 112019117891854-pat00003
Figure 112019117891854-pat00004
연계형 현미경 시스템(100)은 250 동작에서 제 2 현미경 모듈(130)을 통해, 플레이트(110) 상에서 대상 좌표(T')로부터 샘플을 촬영할 수 있다. 이를 통해, 연계형 현미경 시스템(100)은 제 1 현미경 모듈(120)을 통해 촬영된 샘플의 위치를 제 2 현미경 모듈(130)을 통해 촬영할 수 있다. 바꿔 말하면, 연계형 현미경 시스템(100)은, 제 1 현미경 모듈(120)과 제 2 현미경 모듈(130)을 통해, 샘플의 동일한 위치를 촬영할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템(100)의 동작 방법은, 상기 제 1 현미경 모듈(120)을 통해, 네 개의 정점들을 포함하는 사각의 평면을 갖는 육면체로 제조되고, 상기 정점들 중 어느 하나에 인접하여 모따기된 플레이트(110)로부터 상기 정점들 중 나머지(113, 115, 117)에 대해 제 1 정점 좌표(A, B, C)들을 검출하는 동작, 상기 제 2 현미경 모듈(130)을 통해, 상기 플레이트(110)로부터 상기 정점들 중 나머지(113, 115, 117)에 대해 제 2 정점 좌표(A', B', C')들을 검출하는 동작, 및 상기 제 1 정점 좌표(A, B, C)들과 상기 제 2 정점 좌표(A', B', C')들을 기반으로, 상기 플레이트(110) 상에서 상기 제 2 현미경 모듈(130)을 통해 촬영하기 위한 적어도 하나의 대상 좌표(T')를 검출하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 연계형 현미경 시스템(100)의 동작 방법은, 상기 제 1 현미경 모듈(120)을 통해, 상기 제 1 정점 좌표(A, B, C)들을 기반으로 상기 평면 내측의 샘플과 관련된 적어도 하나의 기준 좌표(T)를 검출하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 대상 좌표(T') 검출 동작은, 상기 제 1 정점 좌표(A, B, C)들과 상기 제 2 정점 좌표(A', B', C')들을 기반으로 선형 좌표 변환을 수행하여, 상기 기준 좌표(T)로부터 상기 대상 좌표(T')를 검출하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기준 좌표(T) 검출 동작은, 상기 제 1 현미경 모듈(120)을 통해, 상기 샘플을 촬영하면서, 상기 기준 좌표(T)를 검출하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 연계형 현미경 시스템(100)의 동작 방법은, 상기 제 2 현미경 모듈(130)을 통해, 상기 플레이트(110) 상에서 상기 대상 좌표(T')로부터 상기 샘플을 촬영하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 대상 좌표(T') 검출 동작은, 상기 제 1 정점 좌표(A, B, C)들로부터 검출되는 두 개의 제 1 모서리 벡터(i, j)들과 상기 제 2 정점 좌표(A', B', C')들로부터 검출되는 두 개의 제 2 모서리 벡터(I', j')들을 이용하여, 상기 선형 좌표 변환을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 1 현미경 모듈(120)은 광학 현미경이고, 상기 제 2 현미경 모듈(130)은 전자 현미경일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 플레이트(110)는 슬라이드 글라스 또는 커버 글라스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12, 도 13 및 도 14는 다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템(100)의 동작 효과를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12 및 도 13을 참조하면, 연계형 현미경 시스템(100)은 제 1 현미경 모듈(120)을 통해 (a)에 나타나는 바와 같이 세포에 대한 이미지를 획득하고, 제 2 현미경 모듈(130)을 통해 (b)에 나타나는 바와 같이 세포에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 여기서, 제 1 현미경 모듈(120)은 초고해상도 형광 현미경(STORM)이고, 제 2 현미경 모듈(130)은 주사 전자 현미경(SEM)일 수 있다. 이 때 연계형 현미경 시스템(100)은 제 1 현미경 모듈(120)을 통해 검출된 세포의 기준 좌표(T)로부터 제 2 현미경 모듈(130)을 위한 대상 좌표(T')를 검출하고, 제 2 현미경 모듈(130)을 통해 대상 좌표(T')에서 세포에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 여기서, 연계형 현미경 시스템(100)은 마이크로미터 수준에서 대상 좌표(T')를 검출할 수 있다. 연계형 현미경 시스템(100)에 의해 검출된 대상 좌표(T')는, 도 14에 도시된 바와 같이 세포에 대한 실제 타겟 좌표와 평균 7 ㎛의 에러값을 나타낼 수 있다. 즉 연계형 현미경 시스템(100)에 의해 추정되는 대상 좌표(T')는 세포에 대한 실제 타겟 좌표와 대체로 일치할 수 있다. 아울러, 플레이트(110)의 평면 면적이 24 mm × 24 mm일 때, 연계형 현미경 시스템(100)은 플레이트(110) 상에서 세포의 위치와 방향을 추정하지 못한 기존과 비교하여, 대략 107 배 만큼 빠르게 세포의 위치를 검출할 수 있다.
도 15 및 도 16은 다양한 실시예들에 따른 연계형 현미경 시스템(100)의 동작 효과를 설명하기 위한 도면들이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 연계형 현미경 시스템(100)은 제 1 현미경 모듈(120)을 통해 (a)에 나타나는 바와 같이 세포 내 액틴(actin)에 대한 이미지를 획득하고, 제 2 현미경 모듈(130)을 통해 (b)에 나타나는 바와 같이 세포 내 액틴에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 여기서, 제 1 현미경 모듈(120)은 초고해상도 형광 현미경(STORM)이고, 제 2 현미경 모듈(130)은 주사 전자 현미경(SEM)일 수 있다. 이 때 연계형 현미경 시스템(100)은 수 초 내로 제 1 현미경 모듈(120)을 통해 검출된 세포 내 액틴의 기준 좌표(T)로부터 제 2 현미경 모듈(130)을 위한 대상 좌표(T')를 검출하고, 제 2 현미경 모듈(130)을 통해 대상 좌표(T')에서 세포 내 액틴에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 여기서, 연계형 현미경 시스템(100)은 나노미터 수준에서 대상 좌표(T')를 검출할 수 있다. 이를 통해, 제 1 현미경 모듈(120)이 플레이트(110)로부터 매우 높은 해상도로 세포 내 액틴을 촬영할 수 있을 뿐 아니라, 제 2 현미경 모듈(130)도 플레이트(110)로부터 세포 내 액틴을 촬영할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 연계형 현미경 시스템(100)은 제 1 현미경 모듈(120)과 제 2 현미경 모듈(130)을 통해, 세포의 동일한 위치를 촬영할 수 있다. 즉 연계형 현미경 시스템(100)은 제 1 현미경 모듈(120)과 제 2 현미경 모듈(130)을 통해, 효과적인 연계형 이미징을 수행할 수 있다. 이 때 연계형 현미경 시스템(100)은 제 1 정점 좌표(A, B, C)들과 제 2 정점 좌표(A', B', C')들을 기반으로 선형 좌표 변환을 통해, 기준 좌표(T)로부터 대상 좌표(T')를 검출하기 때문에, 제 1 현미경 모듈(120)과 제 2 현미경 모듈(130) 각각에 놓이는 플레이트(110)의 위치나 방향과 관계 없이, 빠르고 정확하게 대상 좌표(T')를 검출할 수 있다. 여기서, 연계형 현미경 시스템(100)은 마이크로미터 수준, 나아가 나노미터 수준에서, 빠르고 정확하게 대상 좌표(T')를 검출할 수 있다. 이에 따라, 연계형 현미경 시스템(100)은 초고해상도 연계형 이미징을 수행할 수 있다.
아울러, 플레이트(110)를 위해 일반적인 재료, 예컨대 슬라이드 글라스 또는 커버 글라스 중 적어도 어느 하나가 이용될 수 있다. 뿐만 아니라, 플레이트(110)를 위해 모따기와 같은 간단한 제조 공정이 적용될 수 있다. 즉 연계형 현미경 시스템(100)에 이용하기 위한 플레이트(110)를 위해 특수한 처리가 요구되지 않는다. 이로 인해, 연계형 현미경 시스템(100)을 구현하기 위해 고가의 재료 비용이나 공정 비용이 필요로 되지 않을 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성 요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성 요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성 요소를 다른 구성 요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성 요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성 요소가 다른(예: 제 2) 구성 요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성 요소가 상기 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성 요소(예: 제 3 구성 요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 기술한 구성 요소들의 각각의 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성 요소들 중 하나 이상의 구성 요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성 요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성 요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성 요소는 복수의 구성 요소들 각각의 구성 요소의 하나 이상의 기능들을 통합 이전에 복수의 구성 요소들 중 해당 구성 요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (15)

  1. 제 1 현미경 모듈과 제 2 현미경 모듈을 갖는 연계형 현미경 시스템의 동작 방법에 있어서,
    상기 제 1 현미경 모듈을 통해, 네 개의 정점들을 포함하는 사각의 평면을 갖는 육면체로 제조되고, 상기 정점들 중 어느 하나에 인접하여 모따기된 모따기 영역을 갖는 플레이트로부터 상기 정점들 중 나머지에 대해 제 1 정점 좌표들을 검출하는 동작;
    상기 제 2 현미경 모듈을 통해, 상기 플레이트로부터 상기 정점들 중 나머지에 대해 제 2 정점 좌표들을 검출하는 동작; 및
    상기 제 1 정점 좌표들과 상기 제 2 정점 좌표들을 기반으로, 상기 플레이트 상에서 상기 제 2 현미경 모듈을 통해 촬영하기 위한 적어도 하나의 대상 좌표를 검출하는 동작을 포함하고,
    상기 제 1 정점 좌표들을 검출하는 동작은,
    상기 플레이트에서 상기 모따기 영역을 기준으로, 상기 정점들 중 나머지를 각각 식별하고, 상기 정점들 중 나머지에 대해 상기 제 1 정점 좌표들을 검출하고,
    상기 제 2 정점 좌표들을 검출하는 동작은,
    상기 플레이트에서 상기 모따기 영역을 기준으로, 상기 정점들 중 나머지를 각각 식별하고, 상기 정점들 중 나머지에 대해 상기 제 2 정점 좌표들을 검출하는,
    방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 현미경 모듈을 통해, 상기 제 1 정점 좌표들을 기반으로 상기 평면 내측의 샘플과 관련된 적어도 하나의 기준 좌표를 검출하는 동작을 더 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 대상 좌표 검출 동작은,
    상기 제 1 정점 좌표들과 상기 제 2 정점 좌표들을 기반으로 선형 좌표 변환을 수행하여, 상기 기준 좌표로부터 상기 대상 좌표를 검출하는 동작을 포함하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 기준 좌표 검출 동작은,
    상기 제 1 현미경 모듈을 통해, 상기 샘플을 촬영하면서, 상기 기준 좌표를 검출하는 동작을 포함하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 현미경 모듈을 통해, 상기 플레이트 상에서 상기 대상 좌표로부터 상기 샘플을 촬영하는 동작을 더 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 대상 좌표 검출 동작은,
    상기 제 1 정점 좌표들로부터 검출되는 두 개의 제 1 모서리 벡터들과 상기 제 2 정점 좌표들로부터 검출되는 두 개의 제 2 모서리 벡터들을 이용하여, 선형 좌표 변환을 수행하는 동작을 포함하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 현미경 모듈은 광학 현미경이고,
    상기 제 2 현미경 모듈은 전자 현미경인 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 슬라이드 글라스 또는 커버 글라스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 방법.
  9. 연계형 현미경 시스템에 있어서,
    네 개의 정점들을 포함하는 사각의 평면을 갖는 육면체로 제조되고, 상기 정점들 중 어느 하나에 인접하여 모따기된 모따기 영역을 갖는 플레이트 내측의 샘플을 각각 촬영하도록 구성되는 제 1 현미경 모듈과 제 2 현미경 모듈; 및
    상기 제 1 현미경 모듈과 상기 제 2 현미경 모듈이 상기 플레이트 내측에서 동일한 위치를 촬영하도록 상기 위치를 검출하도록 구성되는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 제 1 현미경 모듈을 통해, 상기 플레이트에서 상기 모따기 영역을 기준으로, 상기 정점들 중 나머지를 각각 식별하고, 상기 정점들 중 나머지에 대해 제 1 정점 좌표들을 검출하고,
    상기 제 2 현미경 모듈을 통해, 상기 플레이트에서 상기 모따기 영역을 기준으로, 상기 정점들 중 나머지를 각각 식별하고, 상기 정점들 중 나머지에 대해 제 2 정점 좌표들을 검출하고,
    상기 제 1 정점 좌표들과 상기 제 2 정점 좌표들을 기반으로, 상기 플레이트 상에서 상기 제 2 현미경 모듈을 통해 촬영하기 위한 적어도 하나의 대상 좌표를 검출하도록 구성되는 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제 1 현미경 모듈을 통해, 상기 샘플을 촬영하면서, 상기 제 1 정점 좌표들을 기반으로 상기 평면 내측의 샘플과 관련된 적어도 하나의 기준 좌표를 검출하도록 구성되는 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제 1 정점 좌표들과 상기 제 2 정점 좌표들을 기반으로 선형 좌표 변환을 수행하여, 상기 기준 좌표로부터 상기 대상 좌표를 검출하도록 구성되는 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제 2 현미경 모듈을 통해, 상기 플레이트 상에서 상기 대상 좌표로부터 상기 샘플을 촬영하도록 구성되는 시스템.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제 1 정점 좌표들로부터 검출되는 두 개의 제 1 모서리 벡터들과 상기 제 2 정점 좌표들로부터 검출되는 두 개의 제 2 모서리 벡터들을 이용하여, 선형 좌표 변환을 수행하도록 구성되는 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 현미경 모듈은 광학 현미경이고,
    상기 제 2 현미경 모듈은 전자 현미경인 시스템.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 플레이트는 슬라이드 글라스 또는 커버 글라스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 시스템.
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