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KR102095516B1 - 현미경의 샘플을 고정하는 장치 - Google Patents

현미경의 샘플을 고정하는 장치 Download PDF

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KR102095516B1
KR102095516B1 KR1020180149886A KR20180149886A KR102095516B1 KR 102095516 B1 KR102095516 B1 KR 102095516B1 KR 1020180149886 A KR1020180149886 A KR 1020180149886A KR 20180149886 A KR20180149886 A KR 20180149886A KR 102095516 B1 KR102095516 B1 KR 102095516B1
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하창만
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

현미경의 샘플을 고정하는 장치가 개시된다. 본 장치는 헤드, 나사가 형성된 바디, 및 테일이 일체형으로 결합된 제1 결합부, 하나 이상의 지지부를 포함하며, 지지부가 이미징 접시 벽면에 고정되어 제1 결합부가 수직 방향으로 이동하게 되며, 지지부가 수렴하는 소정 영역에 제1 결합부가 볼트 결합되는 관통홀을 포함하는 제2 결합부, 및 샘플과 맞닿는 일면 및 제1 결합부의 테일과 체결되는 체결부가 배치된 타면을 포함하는 샘플 고정판을 포함한다. 이에 따라, 샘플이 효과적으로 고정될 수 있다.

Description

현미경의 샘플을 고정하는 장치{APPARATUS FOR HOLDING SAMPLE OF MICROSCOPE}
본 발명은 현미경의 샘플을 고정하는 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 샘플의 상을 관찰하는 경우, 관찰이 용이하도록 샘플을 효과적으로 고정하는 장치에 관한 것이다.
현미경은 인간의 눈으로 관찰할 수 없는 미세한 물체나 미생물을 확대하여 관찰하는 기구이며, 빛을 쓰는 광학 현미경, 전자를 쓰는 전자 현미경, 이온을 쓰는 이온 현미경 등을 포함한다. 현미경에서 시료(이하, 샘플)를 보다 수월하고 용이하게 관찰하기 위해서는 현미경 대물렌즈의 초점이 잡힐 수 있는 거리에 샘플이 위치되어야 하며 초점의 범위를 벋어나지 않게 샘플을 효과적으로 고정하는 장치가 필요하다.
도 1 (a) 및 도 1(b)는 종래기술에서 사용하는 조직고정장치를 나타낸다. 종래기술에 따른 조직고정장치는 샘플(11)의 두께에 맞는 스페이서(13)를 이용하여 현미경 이미징 획득시 샘플(11)이 커버 글라스(cover glass)에 고정되는 방식을 이용한다. 먼저, 도 1(a)의 제품은 이미징용 굴절률 용액의 흐름을 방지하기 위해 고무베어링을 사용하며, 고무베어링 안쪽에 샘플(11)과 다양한 두께의 플라스틱 스페이서(13)를 사용한다. 도 1(a)의 제품은 비교적 고가(가령, 백만원 이상)의 장비이며 샘플(11)의 크기에 따라 다양한 사이즈의 스페이서(13)가 필요하며, 샘플이 교체될 때마다 복잡한 분리, 조립, 세척 과정이 필요하고, 샘플이 치우친 경우 이미지 획득에도 어려움이 발생된다. 도 1(b)의 제품은 스페이서(13)를 슬라이드 글라스(Slide glass)에 붙이고, 스페이서(13) 내부에 이미징용 용액 및 샘플(11)을 배치하는 방식을 사용하나, 스페이서(13) 안쪽 용액에 버블이 생겨 이미지 획득시 왜곡이 발생될 수 있으며, 버블을 없애기 위해 이미지 용액을 스페이서(13)에 가득 채우면 이미징 용액이 넘쳐 스페이서(13)와 커버글라스(cover glass)의 부착에 방해를 주어 이미징 용액이 스페이서(13) 사이로 세어나와 샘플(11) 쪽에 버블이 생기거나 주변이 오염되는 문제가 있었다.
이에, 보다 현미경의 샘플을 효과적으로 대물렌즈의 초점범위에 상이 잡히도록 고정하는 장치가 필요하다 할 것이다.
한편, 상기와 같은 정보는 본 발명의 이해를 돕기 위한 백그라운드(background) 정보로서만 제시될 뿐이다. 상기 내용 중 어느 것이라도 본 발명에 관한 종래 기술로서 적용 가능할지 여부에 관해, 어떤 결정도 이루어지지 않았고, 또한 어떤 주장도 이루어지지 않는다.
공개특허공보 제10-2018-0002779호(공개일 : 2018.1.8)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일 실시 예는 현미경을 이용하여 샘플을 관찰하는 경우, 관찰이 용이하도록 샘플을 효과적으로 고정하는 장치를 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 현미경의 샘플을 고정하는 장치는 헤드, 나사가 형성된 바디, 및 테일이 일체형으로 결합된 제1 결합부; 하나 이상의 지지부를 포함하며, 상기 지지부가 이미징 접시 벽면에 고정되어 상기 제1 결합부가 수직 방향으로 이동하게되며, 상기 지지부가 수렴하는 소정 영역에 상기 제1 결합부가 볼트 결합되는 관통홀을 포함하는 제2 결합부; 및 샘플과 맞닿는 일면 및 상기 제1 결합부의 테일과 체결되는 체결부가 배치된 타면을 포함하는 샘플 고정판을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 헤드는, 측면 회전 방향으로 가해지는 힘에 의해 상기 제1 결합부가 수직 방향으로 이동되게 하는 그립부를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 지지부 각각의 하부는 이미징 접시 내부의 소정 영역에 하중을 가하도록 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 이미징 접시 내부에 이미징 용액이 배치되며, 상기 샘플 고정판 및 상기 샘플이 상기 이미징 용액에 잠긴 상태에서 상기 제1 결합부가 수직 하강 방향으로 이동하게 되고, 상기 샘플이 상기 샘플 고정판에 의해 압력이 가해지며, 상기 샘플이 상기 이미징 접시 하부에 고정될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 샘플이 상기 샘플 고정판에 의해 압력이 가해질 때,
상기 샘플과 상기 샘플 고정판이 닿는 면과 상기 이미징 접시 하부가 이루는 각도가 평행하거나, 상기 샘플과 상기 샘플 고정판이 닿는 면과 상기 이미징 접시 하부가 이루는 각도가 평행하지 않고 기울어질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 현미경의 샘플을 고정하는 장치가 제공됨으로써 아래와 같은 효과가 발생된다.
첫째로, 현미경의 관찰 대상인 샘플이 간단한 구조에 의해 고정될 수 있다.
둘째로, 버블에 의한 이미지 왜곡 현상이 방지될 수 있으며, 이미징 용액의 넘침에 따른 주변 오염 문제가 해소될 수 있다.
셋째로, 저렴한 비용으로 이미징 접시 바닥에 샘플이 고정될 수 있으며, 다양한 형태의 샘플에서 샘플 고정판의 움직임으로 샘플을 최대면적으로 대물렌즈의 초점상에 고정시킬 수 있다.
넷째로, 샘플과 샘플 고정판이 닿는 면과 이미징 접시 하부가 이루는 각도가 평행하거나 기울어질 수 있어 샘플 형상에 관계없이 샘플이 가변적으로 고정될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1(a) 및 도 1(b)는 비교 례에 따른 현미경의 샘플을 고정하는 장치를 나타낸다.
도 2는 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 현미경의 샘플을 고정하는 장치의 구조 또는 구동을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명이 적용되는 현미경은 inverted type의 모든 광학현미경을 포함 가능하며, 형광현미경, confocal, TIRFM(Total internal reflection fluorescence microscope) 등을 포함할 수 있다. 또한, 샘플은 인간의 신체 조직(가령, 뇌)일 수 있으며, 연한 조직 또는 단단한 조직일 수 있으며, 다양한 형태를 포함할 수 있다.
또한, 현미경의 샘플을 고정하는 장치(100)의 소재는 폴리카보네이트가 적용될 수 있으나, 구현시에는 다양한 재료가 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 현미경의 샘플을 고정하는 장치(100, 이하, “샘플고정장치(100)”로 칭함)을 구조를 나타낸다.
도 2를 참고하면, 샘플고정장치(100)는 제1 결합부(110), 제2 결합부(120) 및 샘플 고정판(130)을 포함한다. 제1 결합부(110), 제2 결합부(120) 및 샘플 고정판(130)은 서로 결합될 수 있다.
제1 결합부(110)는 헤드(111), 나사가 형성된 바디, 및 테일(113)이 일체형으로 결합될 수 있다. 헤드(111)는 그립부(111a)를 통해, 측면 회전 방향으로 가해지는 힘에 의해 상기 제1 결합부(111)가 수직 방향으로 하강되거나 상승되게 할 수 있다.
제1 결합부(110)의 총길이는 21.22 mm 일 수 있으며, 헤드(111)의 길이는 2 mm, 바디의 길이는 15.22 mm, 테일의 길이는 3.5mm 일 수 있으나, 실시 예가 이에 국한되는 것은 아니다.
헤드(111)는 작업자의 손에 의해 조작될 수 있으나, 구현시에는 자동으로 헤드(111)가 상승되거나 하강되도록 조절하는 기구가 적용될 수 있다.
제2 결합부(120)는 하나 이상의 지지부(123A~123C)를 포함하고 지지부(123A~123C)가 이미징접시의 내측벽면에 고정되어 제1 결합부(110)를 수직방향으로 이동시키는 역할을 하며, 지지부(123A~123C)가 수렴하는 소정 영역(121)에 제1 결합부(110)가 볼트 결합되는 관통홀을 포함할 수 있다. 이에, 제1 결합부(110)와 제2 결합부(120)가 견고하게 결합될 수 있다.
제1 결합부(110)의 테일(113)은 샘플 고정판(130)의 체결부(131)와 결합될 수 있다. 다만, 체결부(131)가 구모양으로 구성되어 샘플 고정판(130)이 기울어질 수 있게 체결될 수 있다. 이에 따라, 샘플의 상부면 및 샘플의 하부면이 평행하지 않더라도 샘플의 상 관찰이 가능하며, 샘플 고정판(130)이 기울어진 상태에서도 하부로 압력이 가해질 수 있다. 다만, 체결부(131)는 구모양에 한정되지 않고, 기울기 각도 조정을 위한 반원형태, 다양한 다각형 형태, 타원 형태로 구현될 수 있으며 그 각도의 범위는 이미징접시 바닥면을 기준으로 샘플 고정판(130)의 기울기가 20도를 넘지 않도록 설정될 수 있으며, 이에 따라 샘플에 하중이 가해질 때, 샘플이 측면으로 밀려나지 않게 할 수 있다.
구체적으로, 반원 형태의 체결부(131)인 경우, 반지름이 1.75 mm 로 설정될 수 있으며, 반구의 상부 단면과 중심 간 거리는 0.95 mm 로 설정될 수 있다. 이에, 결합이 견고하면서도 특정각이상으로 기울어지지 않아 샘플이 밀리지 않게 할 수 있다. 도 3(a) 내지 도 3(c)는 샘플고정장치(100)의 상면, 하면, 측면 등에서 제1 결합부(110), 제2 결합부(120) 및 샘플 고정판(130)이 결합된 상태를 나타낸 것이다.
도 3(b)를 참고하면, 샘플 고정판(130)에 샘플이 접촉하여 이미징 접시 하부에 하중이 가해지고, 작업자는 이미징 접시에 접촉된 커버 글래스 방향으로 대물렌즈를 통해 샘플의 상을 관찰할 수 있다.
여기서, 지지부(123A~123C)의 하중이 이미징 접시에 효과적으로 전달되기 위해, 각 지지부(123A~123C)의 꺽임 부위의 각도는 113.85도를 형성할 수 있으나, 구현 예에 따라서는 다른 각도가 적용될 수 있다.
또한, 또한, 샘플 고정판(130)의 직경은 25 mm 가 될 수 있으나, 실시 예가 이에 국한되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 샘플고정장치(100)의 제2 결합부(120)의 다른 모양을 나타낸다. 도 4를 참고하면, 샘플고정장치(100)는 4개의 지지부(123A~123D)를 구비할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 샘플고정장치(100)가 실제로 현미경에 적용한 것을 나타낸다.
도 5를 참고하면, 작업자는 대물렌즈(500)를 통해 이미징 접시(200)와 밀착한 샘플(410)을 관찰할 수 있다.
여기서, 샘플고정장치(100)는 샘플(410)을 이미징 접시(200) 방향으로 압력을 가할 수 있다. 샘플고정장치(100)의 지지부는 이미징 접시(200) 내부의 사이드 소정 영역에 하중을 가할 수 있다. 이때, 지지부는 이미징 접시(200)의 하부 및 측부에도 밀착되어, 고정력이 높아질 수 있다.
도 6(a) 및 도 6(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 샘플의 형태에 따라 샘플 고정판의 기울기 및 초점이 달라지는 샘플고정장치(100)를 나타낸다.
도 6(a)를 참고하면, 샘플(400A)의 상부면과 하부면이 평형한 경우, 샘플 고정판(130)이 기울어지지 않고 샘플(400A)을 이미징 접시의 하부에 고정할 수 있으며, 관찰자는 대물렌즈(500A)를 통해 샘플(400A)의 상을 관찰할 수 있다.
도 6(b)를 참고하면, 샘플(400B)의 상면과 하면의 평형하지 않아서, 압착하는 힘에 의해 샘플 고정판이 기울어지더라도 수직 방향으로 힘이 가해져서 샘플이 이미징 접시(200B)의 하부에 닿을 수 있다. 이에 따라, 관찰자는 샘플(400B)의 상을 관찰할 수 있다. 여기서, 샘플 고정판과 이미징 접시(200B)의 하면(310B)이 이루는 각도는 20도 내외로 설정되어, 샘플에 적절한 하중이 가해질 수 있다.
여기서, 커버 글래스(310A, 310B)는 이미징 접시(200A, 200B)의 하부와 맞닿아 있으며, 이미징 접시(200A, 200B)는 시중에서 판매되는 60mm 이미징 접시일 수 있으나, 구현예에 따라서는 다양한 이미징 접시가 적용될 수 있다.
도 7을 참고하면, 이미징 접시 내부에는 이미징 용액(750)이 배치될 수 있다. 이?, 샘플 고정판(130) 및 샘플(410D)이 상기 이미징 용액에 잠긴 상태에서 상기 제1 결합부(110)가 수직 하강 방향으로 이동하게 될 수 있는데, 샘플 고정판(130) 및 샘플(410D)이 모두 이미징 용액 내부에 잠기게 되어 버블 발생이 미연에 방지되고 이에 따른 이미지 상 왜곡 문제가 해소될 수 있다.
또한, 대물렌즈의 초점 거리가 넉넉하게 보장될 수 있으며, 샘플이 센터에 위치하게 되어 스페이서 벽면으로 샘플이 쏠리는 현상이 방지될 수 있으며, 샘플 회수시에도 샘플고정장치만 회수하면 커버슬립의 파손으로 샘플의 손상이나 사용자가 다치는 문제가 발생되지 않는다. 본 발명에 따르면, 저렴하게 현미경의 샘플이 고정될 수 있으며, 세팅 방법이 간편하다 할 것이며, 샘플 형태가 다양하더라도 샘플의 상 관찰이 용이할 수 있으며, 샘플의 유동을 막아 대영역의 이미지를 타일링하여 전체 이미지도 모두 획득될 수 있다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 마찬가지로, 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
또한, 본 명세서에서는 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
이와 같이, 본 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 헤드, 나사가 형성된 바디 및 테일이 일체형으로 결합된 제1 결합부;
    하나 이상의 지지부를 포함하며, 상기 지지부가 이미징 접시 벽면에 고정되어 상기 제1 결합부가 수직 방향으로 이동하게 되며, 상기 지지부가 수렴하는 소정 영역에 상기 제1 결합부가 볼트 결합되는 관통홀을 포함하는 제2 결합부; 및
    샘플과 맞닿는 일면 및 상기 제1 결합부의 테일과 체결되는 체결부가 배치된 타면을 포함하는 샘플 고정판을 포함하며,
    상기 지지부 각각의 하부는 이미징 접시 내부의 소정 영역에 하중을 가하도록 이미징접시 하부, 내부에 고정되어 배치된, 현미경의 샘플을 고정하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 헤드는, 측면 회전 방향으로 가해지는 힘에 의해 상기 제1 결합부가 수직 방향으로 이동되게 하는 그립부를 포함하는, 현미경의 샘플을 고정하는 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이미징 접시 내부에 이미징 용액이 배치되며,
    상기 샘플 고정판 및 상기 샘플이 상기 이미징 용액에 잠긴 상태에서 상기 제1 결합부가 수직 하강 방향으로 이동하게 되고, 상기 샘플이 상기 샘플 고정판에 의해 압력이 가해지며, 상기 샘플이 상기 이미징 접시 하부에 고정되는, 현미경의 샘플을 고정하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 샘플이 상기 샘플 고정판에 의해 압력이 가해질 때,
    상기 샘플과 상기 샘플 고정판이 닿는 면과 상기 이미징 접시 하부가 이루는 각도가 평행하거나,
    상기 샘플과 상기 샘플 고정판이 닿는 면과 상기 이미징 접시 하부가 이루는 각도가 평행하지 않고 기울어진, 현미경의 샘플을 고정하는 장치.



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