KR100422299B1 - 산소 농도 자동 조절 시스템 - Google Patents

산소 농도 자동 조절 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용존 산소 계측기를 이용하여 피측정물의 용존 산소 농도, 환자의 체내의 산소 농도를 적절하게 자동 조절하고, 또한 생물자원을 양식하는 양식장에서 측정한 용존 산소 농도에 의거하여 양식장의 적조 발생을 검출하며, 적조 발생시에 유무선 통신 수단을 통해 임의의 위치에 있는 무선 단말에 적조 발생을 자동으로 경보할 수 있도록 한 용존 산소 농도 자동 조절 및 경보 시스템과 경보 방법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 용존 산소 센서를 이용하여 피측정물의 용존 산소 농도를 측정하고, 측정된 용존 산소 농도와 사용자에 의해 기설정된 기준범위를 비교하며, 그 비교 결과에 의거하여 피측정물 내의 산소 공급을 적응적으로 자동 조절하여, 피측정물 내의 용존 산소 농도를 적절하게 유지시켜 주므로써, 산소 부족 또는 산소 중독 등에 기인하여 활어 및 또는 생물자원의 폐사나 상품 가치가 저하하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 한편, 의료용 산소 센서를 이용하여 환자의 체내의 산소 농도를 측정하고, 측정된 산소 농도와 기설정된 기준범위를 기준으로 환자에게 산소공급을 적응적으로 자동 조절하여 환자의 체내의 산소 농도를 적절하게 유지시켜주므로 환자의 산소중독과 산소부족을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 생물자원을 양식하는 양식장에서 측정한 용존 산소 농도에 의거하여 양식장에서의 적조 발생을 검출하고, 적조 발생이 검출될 때 유무선 통신 수단을 통해 원격지의 무선 단말을 호출하여 문자 메시지 형태로 적조 발생을 경보해 주어, 원격지의 관리자가 적조 발생에 따른 후속 조치를 신속하게 취할 수 있도록 함으로써,적조 발생에 기인하는 양식 생물의 폐사 등과 같은 피해를 최소화할 수 있는 것이다.

Description

산소 농도 자동 조절 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING CONCENTRATION OF OXYGEN}
본 발명은 산소 농도를 자동으로 조절하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용존 산소 센서를 이용하여 피측정물(예를들면, 활어 수송용 차량의 수조, 육상수조식 양식장, 해양양식장, 하·폐수처리장, 실험실내 소형수조 등)의 용존 산소 농도를 측정하고, 의료용 산소 센서를 이용하여 환자 체내 산소 농도를 측정하여 이 측정 결과치에 의거하여 산소 농도를 자동으로 조절하는 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 활어를 장시간 동안 수송하기 위해서는 수조내 용존 산소 농도를 적절하게 유지 및 관리하는 것은 필수적이라 할 수 있다.
한편, 활어 수송용 차량의 수조내 용존 산소 농도를 관리 및 유지하는 일반적인 방법으로는 어류의 적재할 때 수조내의 수온을 대략 5 ∼ 7℃ 정도로 낮게 유지하고, 산소 공급기를 이용하여 수송하는 동안 계속해서 수조내에 산소를 공급하는 방법이 있다. 여기에서, 산소 공급기는 수동으로 조작되는 밸브를 통해 일정한 산소 농도를 수조내에 공급한다.
즉, 상기와 같이 수조내에 일정량의 산소를 공급하는 종래 방법은 주변의 온도 변화(즉, 계절에 따른 온도 변화) 조건에 따른 수조내 수온 변화 등을 고려하지 않고, 사용자의 수동 조작에 따라 결정되는 일정량 만큼의 산소를 수조내로 공급하는 방식을 취하고 있다.
용존 산소 농도는 수온에 반비례하고, 어류의 산소 소모량이 수온에 비례하는 점을 고려할 때, 여름과 같이 기온이 상대적으로 높은 계절에는 대기 기온에 영향을 받아 수조내의 수온이 올라가게 되면 어류의 산소 소모량이 증가하게 되므로써, 어류가 산소 부족으로 폐사하는 경우가 발생할 수 있다.
상기한 바와같이 어류가 산소 부족으로 폐사하는 경우를 방지하기 위하여, 종래에는 수조내에서 필요로하는 용존 산소 농도보다 많은 산소를 연속해서 공급하는 방법을 사용하고는 있으나, 이 방법의 경우 수조내 어류의 산소 중독을 야기시켜 상품 가치를 저하시킨다는 또 다른 문제를 갖고 있다.
상기와는 달리, 활어 수송용 차량을 이용하여 어류를 수송할 때, 사용자(운전자 또는 탑승자)가 수동으로 산소 공급기의 밸브를 수시 조작하여 수조내에 공급되는 산소 농도를 조금씩 증가시켜 주는 방법을 고려할 수도 있으나, 이 방법의 경우 산소 부족에 기인하는 어류의 폐사 또는 어류의 산소 중독은 어느 정도 억제할 수 있으나, 사용자가 자신의 경험에 근거하여 산소 농도를 조절하기 때문에 수조내로 공급되는 산소 농도를 최적 상태로 조절하는 것이 근본적(현실적)으로 불가능할 뿐만 아니라 사용자의 번거로움이 야기된다는 문제가 있다.
한편 어류 등의 생물자원을 양식하는 육상 수조식 양식장, 해양양식장, 미생물을 이용하는 하·폐수처리장, 실험실내의 소형수조의 경우 필요한 산소 농도를 공급하기 위해서 상기한 활어 수송용 차량에서와 같이 사용자 자신의 경험에 근거한 수동적 공급방법과 필요로 하는 용존 산소 농도보다 많은 산소를 연속해서 공급하는 연속 공급방법을 사용하고 있으며 이러한 방법의 경우 상기 기술한 바와 같은산소 중독과 산소 부족의 문제점을 야기한다.
따라서, 어류의 산소 소모량을 고려하여 용존 산소 농도를 적절하게 자동 조절할 수 있는 방법 또는 시스템에 대한 출현이 현재로써 절실한 실정이다.
한편, 병원에서 환자에게 공급하는 산소 공급장치는 지금까지 유량조절로 이뤄지는데 환자의 필요한 산소 농도를 수동으로 제어하고 있다. 이러한 수동으로 조작하는 방식의 경우 사용자에게 번거로움을 야기시킬 뿐 아니라 사용자의 경험에 근거하여 산소 농도를 조절하기 때문에 환자 체내로 공급되는 산소 농도를 최적 상태로 조절하는 것은 근본적으로 불가능하다. 따라서 환자에게 산소의 공급량이 부적절한 상태로 유지되는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 산소의 공급량이 과다할 경우 환자는 산소중독으로 치명적인 상태를 유발할 수 있으며, 산소공급량이 부족할 경우 환자는 어지러움증을 유발하며 지나치게 부족할 경우 사망에 이르게 된다. 따라서 환자의 혈중 산소 농도를 기준으로 산소 공급량을 조절할 수 있는 방법 또는 시스템에 대한 출현이 현재로서 절실한 실정이다.
한편, 해양양식장이 설치되는 연안지역은 대체로 육지로부터의 영양염 유입량이 많은 관계로 봄부터 초가을 사이에 생물자원에 치명적인 악영향을 미치는 적조 현상이 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 적조의 발생은 수중에 영양염이 풍부하고, 일조량이 많고, 수온이 상승하여 식물 플랑크톤이 번성하는 데서 주로 시작하는 것으로, 적조 미생물의 급속한 번식으로 수중의 용존 산소 소모와 독성물질 방출로 생물자원에게 치명적인 피해를 주게 되므로, 가두리 양식에 있어서 이러한 적조 발생에 대한 방지 대책은 필수적이라 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 점에 착안하여 안출한 것으로, 용존 산소 센서를 이용하여 피측정물(활어 수송용 수조)의 용존 산소 농도를 측정하고, 이 측정 결과치에 의거하는 적응적인 산소 공급을 통해 피측정물 내의 용존 산소 농도를 자동으로 조절할 수 있는 용존 산소 농도 자동 조절 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 의료용 산소 센서를 이용하여 환자 체내의 산소 농도를 측정하고, 이 측정결과에 의거하여 적응적인 산소공급을 통해 환자의 혈중 산소농도를 일정하게 조절할 수 있는 의료용 산소 농도 자동 조절 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 용존 산소 센서를 이용하여 생물자원을 양식하는 양식장의 용존 산소 농도를 측정하고, 이 측정 결과에 의거하여 양식장의 적조 발생을 검출하며, 적조 발생시에 유무선 통신 수단을 통해 임의의 위치에 있는 무선 단말에 적조 발생을 자동으로 경보할 수 있는 적조 경보 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 생물자원을 양식하는 양식장에서 측정된 용존 산소 농도에 의거하여 양식장의 적조 발생을 검출하고, 적조 발생이 검출될 때 유무선 통신 수단을 이용하여 임의의 위치에 있는 무선 단말에 적조 발생을 자동으로 경보할 수 있는 적조 경보 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 산소 공급관을 통해 순산소 탱크에 연결된 환자 체내로의 산소 공급을 조절하는 시스템에 있어서, 상기 환자 체내의 혈중 산소포화 농도를 측정하는 의료용 산소 센서; 상기 측정된 산소포화 농도를 그에 상응하는 전압신호로 변환하고, 기설정된 산소포화 농도의 기준값을 저장하고 있으며, 측정된 산소포화 농도에 상응하는 상기 변환된 전압값과 상기 기준값간의 비교 결과에 의거하여 상기 환자 체내로의 산소 공급을 제어하기 위한 개폐 제어신호를 발생하는 제어 수단; 상기 제어 수단으로부터 제공되는 개폐 제어신호에 응답하여, 상기 순산소 탱크로부터 상기 환자 체내로의 산소 공급을 적응적으로 개폐하는 밸브 수단; 상기 밸브 수단을 통해 공급되는 산소를 상기 환자 체내로 유입시키는 수단; 및 상기 밸브 수단의 개방을 통해 상기 환자 체내로 산소를 공급할 때, 이를 시각적으로 표시하기 위한 발광 다이오드로 이루어진 산소 농도 자동 조절 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용존 산소 농도 자동 조절 시스템의 블록구성도,
도 2는 도 1에 도시된 밸브 제어 블록의 외형부의 정면도,
도 3은 도 1에 도시된 밸브 제어 블록내 전기 회로의 일예를 도시한 회로도,
도 4는 산소 농도 자동 조절 장치의 반응성을 실험한 평가 그래프,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료용 산소 농도 자동 조절 시스템의 블록구성도,
도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적조 경보 시스템의 블록구성도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
102, 602 : 피측정물 104, 604 : 용존 산소 센서
106, 506, 606 : 용존 산소 계측기 108, 508 : 밸브 제어 블록
110, 510 : 솔레노이브 밸브 112 : 산소 발생기
502 : 환자 504 : 의료용 산소 센서
512 : 순산소 탱크 608 : 적조 발생 판단 블록
610 : 적조 경보 호출기
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는, 용존 산소 센서를 이용하여 피측정물(활어 수송용 수조 등) 내의 용존 산소 농도를 측정하고, 측정된 용존 산소 농도와 사용자에 의해 기설정된 기준범위를 비교하며, 그 비교 결과에 의거하여 피측정물 내에 산소 공급을 적응적으로 자동 조절함으로써, 피측정물 내의 용존 산소 농도를 적절하게 유지시키며, 의료용 산소 센서를 이용하여 환자 체내의 산소 농도를 측정하고, 측정된 산소 농도와 사용자에 의해 기설정된 기준범위를 비교하며, 그 비교 결과에 의거하여 환자 체내에 산소 공급을 적응적으로 자동 조절함으로써, 환자 체내의 산소 농도를 적절하게 유지시키며, 또한 용존 산소 센서를 이용하여 생물자원을 양식하는 해양양식장에서 용존 산소 농도를 측정하고, 이 검출된 용존 산소 농도에 의거하여 적조 발생을 검출하며, 적조 발생이 검출될 때 유무선 통신 수단을 통해 원격지의 무선 단말, 예를들면 호출기(일명 삐삐라 함), PCS, 셀룰러폰 등에 문자 메시지 형태로 적조 발생을 경보해 준다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.
먼저, 본 발명에 따라 피측정물, 예를들면 활어 수송용 차량에 탑재된 수조, 육상수조식 양식장, 해양양식장, 하·폐수처리장, 실험실용 수조 등의 용존 산소 농도를 자동으로 조절하는 과정 및 그 조절 시스템에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용존 산소 농도 자동 조절 시스템의 블록구성도로써, 용존 산소 농도 자동 조절 시스템은 용존 산소 센서(104), 용존 산소 계측기(106), 밸브 제어 블록(108), 솔레노이드 밸브(110) 및 산소 발생기(112)를 포함한다.
이때 도 1에서 설명의 편의상 단지 산소 발생기(112)로 언급하였으나 피측정물의 형태에 따라 순산소 탱크, 공기 발생기, 수차 및/또는 이젝터를 쓸 수 있다.
도 1을 참조하면, 용존 산소 센서(104)는 피측정물(102)의 산소농도를 측정하는 것으로, 여기에서 측정된 용존 산소 검출신호, 즉 검출된 전류신호는 용존 산소 계측기(106)로 제공하며, 용존 산소 계측기(106)는 용존 산소 센서(104)로부터제공된 전류신호를 검출된 용존 산소 농도에 대응하는 전압신호로 변환하여 다음 단의 밸브 제어 블록(108)으로 제공한다.
다음에, 밸브 제어 블록(108)은 용존 산소 계측기(106)로부터 제공되는 전압신호(즉, 검출된 용존 산소 농도 신호)와 사용자에 의해 기설정된 기준값(즉, 상한값과 하한값이 설정된 기준 용존 산소 농도 범위)을 비교하여, 비교 결과 검출된 용존 산소 농도가 기설정된 하한값 이하로 될 때 산소 공급 통로에 위치하는 밸브를 개방하기 위한 제어신호를 발생하고, 비교 결과 검출된 용존 산소 농도가 기설정된 상한값을 초과할 때 산소 공급 통로에 위치하는 밸브를 폐쇄하기 위한 제어신호를 발생한다.
이를 위하여, 밸브 제어 블록(108)은, 도 2에 도시된 바와같이, 외측의 정면 패널상에 사용자에 의해 조작 가능한 용존 산소 농도 조절 단자(202)를 구비한다. 즉, 사용자는 용존 산소 농도 조절 단자(202)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 조작하여 기준값을 피측정물에 따라 임의로 설정할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 용존 산소 농도 자동 조절 시스템은 용존 산소 농도 조절 단자(202)를 이용하여 기준값을, 예를 들면 0.1 ∼ 9.9ppm 의 범위내에서 사용자의 필요에 따라 조절할 수 있다.
또한, 밸브 제어 블록(108)은 검출된 용존 산소 농도가 기설정된 하한값 이하로 될 때 이를 외부에 시각적으로 경보하기 위한 발광 다이오드(204)가 장착되어 있다. 즉, 발광 다이오드(204)는 검출된 용존 산소 농도가 기설정된 하한값 이하로 되어 밸브가 개방 상태로 될 때 점등(온 상태)되고, 밸브가 개방된 상태에서 검출되는 피측정물내 용존 산소 농도가 기설정된 상한값이 되어 밸브가 폐쇄될 때 소등(오프 상태)된다.
상술한 바와같은 밸브 제어 블록(108)을 구성하는 내부 회로는, 일예로서 도 3에 도시된 바와같이 구성할 수 있다.
즉, 도 3을 참조하면, 밸브 제어 블록(108)내 내부 회로는 전압 비교기(302), 가변 저항(304), 스위칭 트랜지스터(306), 릴레이(308) 및 발광 다이오드(310)를 이용하여 구성할 수 있으며, 전압 비교기(302)로부터의 출력신호에 응답하여 스위칭 트랜지스터(306)가 온/오프 제어되므로써, 출력측의 릴레이(308)가 온/오프 제어되어 도 1에 도시된 솔레노이드 밸브의 개방(스위칭 트랜지스터가 온 상태) 또는 폐쇄(스위칭 트랜지스터가 오프 상태)를 제어한다.
이때, 도 3에서 설명의 편의상 단지 하나의 가변 저항(304)만을 도시하였으나 필요(기준값 설정 범위 및 기준값 조절 범위)에 따라 다수개의 가변 저항으로 구성할 수도 있다.
또한, 발광 다이오드(310)는 도 2에 도시된 발광 다이오드(204)에 해당하는 것으로, 스위칭 트랜지스터(306)가 온 상태일 때 온(점등)되고 오프 상태일 때 오프(소등)된다.
다시 도 1을 참조하면, 솔레노이브 밸브(110)는, 산소 발생기(112)와 피측정물(102)간에 연결된 산소 공급관 사이에 장착되는 것으로, 전술한 밸브 제어 블록(108)으로부터 제공되는 개방 또는 폐쇄 제어신호에 응답하여 산소 발생기(112)로부터 피측정물(102)로의 산소 공급을 개폐, 즉 밸브 제어 블록(108)으로부터 개방 제어신호가 인가될 때 이에 응답하여 밸브를 개방함으로써 산소 발생기(112)에서 피측정물(102)로 산소가 공급되도록 하고, 밸브 제어 블록(108)으로부터 폐쇄 제어신호가 인가될 때 이에 응답하여 밸브를 폐쇄함으로써 산소 발생기(112)에서 피측정물(102)로의 산소 공급을 차단한다.
따라서, 본 발명에 따른 용존 산소 농도 자동 조절 시스템은 피측정물로부터 용존 산소 농도를 측정하고, 이 측정된 용존 산소 농도가 기설정된 기준값의 하한값 이하로 될 때 산소 발생기와 피측정물간을 연결하는 산소 공급관에 설치된 산소 공급용 밸브(솔레노이드 밸브)를 개방하여 피측정물에 산소를 공급하고, 밸브를 개방시켜 피측정물에 산소를 공급하는 중에 측정되는 용존 산소 농도가 기설정된 기준값의 상한값에 도달할 때 산소 공급용 밸브를 폐쇄시켜 피측정물로의 산소 공급을 차단함으로써, 어류 및 생물자원이 수용된 피측정물의 용존 산소 농도를 최적 상태로 적절하게 자동 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 발명자들은, 용존 산소 농도를 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0 ppm에 고정한 후 공기(air)와 질소(N2)를 이용하여 용존 산소 농도에 변화를 주는 실험, 즉 질소 조건에서 공기를 지속적으로 유입할 경우 측정치의 변화를 측정하는 실험을 실시하였으며, 그 결과치는 도 4에 도시된 바와 같으며, 이를 통해 선택된 용존 산소 농도에서 용존 산소 농도 조절 시스템이 작동함을 알 수 있었으며, 또한 공기 조건에서 질소를 지속적으로 유입함으로써 용존 산소 농도가 기설정치 이하로 떨어질 때 용존 산소 농도 조절 시스템이 작동함을 알 수 있었다.
[시험예 1]
본 시험예에서는 5톤의 활어 수송용 차량으로 해산어인 넙치와 담수어인 송어 및 뱀장어를 각 수조에 담아 수송할 때 각 수조에서 용존 산소 농도 자동 조절 시스템이 작동하는 것을 시험하였다.
이때, 산소의 소모량이 어류의 종류, 수량, 수온의 변화 및 소요시간 등에 의존하므로, 수온 15℃에서 용존 산소 농도의 한계치를 송어 7ppm, 뱀장어 6ppm, 넙치 6.5ppm 으로 각각 설정하였으며, 아래의 표 1로부터 알 수 있는 바와같이, 용존 산소 농도 자동 조절 장치가 원활하게 작동함을 알 수 있었다. 이때, 각 수조에는 각각의 용존 산소 센서를 부착하였으며, 하나의 용존 산소 계측기로 각 수조로의 산소 공급을 제어하였다. 또한, 각 수조에 산소를 공급하는 밸브를 각각 장착하였다.
[시험예 2]
본 시험예에서는 용존 산소 농도의 한계값을 미리 설정하고, 해수 수조의 실험 조건에서 용존 산소 농도 자동 조절 시스템이 작동하는 시험을 실시하였으며, 동일 시스템을 상업용 해산물 수조의 벽면에 설치하였으며, 용존 산소 농도는 KLK Model 100 용존 산소 계측기를 사용하였으며, 그 실험 결과는 다음의 표 2와 같다.
[시험예 3]
본 시험예에서는 용존 산소 농도 자동 조절 시스템을 대한민국 충남 태안군 원북면에 위치하는 양식장에 설치하였으며, 방양지에서 생물자원의 생존을 위해 유지되어야 할 용존 산소 농도의 한계값을 설정하고, 용존 산소 센서가 방양지 저류수의 용존 산소 농도를 자동 측정하도록 하여, 용존 산소 농도가 기설정된 한계값 이하로 될 때, 용존 산소 농도 자동 조절 시스템이 작동하여 폭기시설(즉, 공기발생기, 수차 등)을 작동시키도록 하였다.
이때, 설정된 용존 산소 농도의 한계값은 현장의 온도에 따른 해수중 용존 산소 농도의 포화도에 근접한 값으로 설정하였으며, 용존 산소 농도는 KLK Model100 용존 산소 계측기를 사용하였으며, 시험을 통한 평가 결과는 다음의 표 3과 같다.
수온 ℃ 염분 % 설정 한계값(ppm) 측정값(ppm) 작동 여부
6.5 30.0 9 9.1 작 동
10.0 30.0 7 7.1 작 동
18.0 29.0 7 7.1 작 동
다음에 본 발명에 따라, 환자 체내의 산소 농도를 자동으로 조절하는 과정 및 그 조절 시스템에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 환자 체내 산소 농도 자동 조절 시스템의 블록구성도로써, 환자 체내 산소 농도 자동 조절 시스템은 의료용 산소 센서(504), 산소 계측기(506), 밸브 제어 블록(508), 솔레노이드 밸브(510) 및 순산소 탱크(512)를 포함한다.
도 5를 참조하면, 의료용 산소 센서(504)는 환자(502) 체내의 산소농도를 측정하는 것으로, 여기에서 측정된 산소 검출신호, 즉 검출된 전류신호는 산소 계측기(506)로 제공하는데, 이러한 의료용 산소 센서(504)로서는, 손가락 등에 끼워 손가락에 광을 투과시켜 검출되는 검출 광을 전기적(전류) 신호로 변환하여 출력하는 혈중 포화사노 농도 측정 센서 등을 이용할 수 있다.다음에, 용존 산소 계측기(506)는 의료용 산소 센서(504)로부터 제공된 전류신호를 검출된 산소 농도에 대응하는 전압신호로 변환하고 이를 분석하여 혈중 포화산소의 농도를 측정하고, 이 분석 결과에 의거하여, 즉 측정한 혈중 포화산소 농도와 기설정된 포화산소 농도의 비교 결과에 의거하여 환자로의 산소 공급 차폐를 위한 제어신호를 발생하여 다음단의 밸브 제어 블록(508)으로 제공한다. 여기에서, 산소 공급 차폐용 제어신호는 측정된 환자의 혈중 포화산소 농도가 기 설정된 소정 레벨 이하일 때 환자로의 산소 공급 재개를 위한 제어신호가 되고 측정된 환자의 혈중 포화산소 농도가 기 설정된 소정 레벨 이상일 때 환자로의 산소 공급 차단을 위한 제어신호가 된다.이어서, 밸브 제어 블록(508)은 용존 산소 계측기(506)로부터의 차폐 제어신호에 응답하여 개방 또는 폐쇄 제어신호를 발생하는 것으로 여기에서 발생되는 제어신호는 솔레노이드 밸브(510)로 전달되며, 솔레노이드 밸브(510)는 순산소 탱크(512)와 환자(502)간에 연결된 산소 공급관 사이에 장착되는 것으로, 전술한 밸브 제어 블럭(508)으로부터 제공되는 개방 또는 폐쇄 제어신호에 응답하여 순산소 탱크(512)부터 환자(502)로의 산소공급을 개폐, 즉 밸브 제어 블럭(508)으로부터 개방 제어신호가 인가될 때 이에 응답하여 밸브를 개방함으로써 순산소 탱크(512)에서 환자(502)로 산소가 공급되도록 하고 밸브 제어 블록(508)으로부터 폐쇄 제어신호가 인가될 때 이에 응답하여 밸브를 폐쇄함으써 순산소 탱크(512)에서 환자(502)에게 산소 공급을 차단한다.여기에서, 순산소 탱크(512)로부터 솔레노이드 밸브(510)를 통해 환자에게 공급되는 산소는, 비록 도면에서의 상세한 도시는 생략하였으나, 예를 들면 환자가 착용한 산소 마스크 등을 통해 환자의 입 또는 코 등을 통해 환자 체내로 유입된다.따라서, 본 발명에 따른 산소 농도 자동 조절 시스템은 환자의 혈중 포화산소 농도의 측정 결과에 의거하여 환자로의 산소 공급을 자동으로 실행함으로써 환자 체내의 산소 농도를 적절하게 자동 조절할 수 있다.
다음에, 본 발명에 따라 해양양식장의 용존 산소 농도를 측정하여 적조 발생이 검출될 때, 원격지의 무선 단말(호출기, PCS, 셀룰러 폰 등)에 적조 발생을 경보하는 과정 및 경보 시스템에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적조 경보 시스템의 블록구성도로써, 본 발명의 적조 경보 시스템은 용존 산소 센서(604), 용존 산소 계측기(606), 적조 발생 판단 블록(608) 및 적조 경보 호출기(610)를 포함한다.
도 6을 참조하면, 용존 산소 센서(604)와 용존 산소 계측기(606)는, 도 1에 도시된 용존 산소 센서(104) 및 용존 산소 계측기(106)와 실질적으로 동일한 구조로 각각 구성되어 동일한 기능을 각각 수행하는 것으로, 불필요한 중복 기재를 피하기 위하여 여기에서의 설명은 생략한다.
이때, 본 발명의 적조 경보 시스템이 해양 양식장에 설치되는 경우 용존 산소 센서에는 해당 생물의 부착 방지를 위해 해양 장비용 도포제, 예를들면 선박용 방청 페인트를 도포하는 것이 바람직하다.
또한, 적조 발생 판단 블록(608)은, 그 명칭은 서로 다르게 표현되었으나,도 1에 도시된 밸브 제어 블록(108)과 동일 내지 유사한 구조로 구성할 수 있으며, 실질적으로 동일한 기능, 즉 검출된 용존 농도와 사용자에 의해 조절 가능한 기설정된 한계값을 비교하고, 검출된 용존 산소 농도가 기설정된 한계값 이하로 일정시간 유지 될 때 이를 원격지로의 적조 경보를 위한 호출 제어신호(도 1에서의 개폐 제어신호와 동일 내지 유사)를 발생하여 라인을 통해 연결된 적조 경보 호출기(610)에 제공한다.
다음에, 적조 경보 호출기(610)는 상술한 적조 발생 판단 블록(608)으로부터 적조 경보용 호출 제어신호가 인가될 때 이에 응답하여 사용자가 기설정해 둔 무선 단말(예를들면, 호출기, PCS, 셀룰러 폰 등)로 저장된 적조 발생 문자 경보 메시지(예를들면,“적조 발생 긴급 조치 요망”등과 같은 문자 경고 메시지)를 송출하는 기기인 것으로, 이러한 적조 경보 호출기로는, 예를들면 유선 전화기, 키폰 시스템, 모뎀이 탑재된 퍼스널 컴퓨터 등을 사용할 수 있다. 따라서, 적조 경보 호출기(610)에서 전송되는 적조 발생 문자 경보 메시지는 원격지 무선 단말로의 전송을 위해 도시 생략된 전화국의 교환기로 전달된다.
즉, 본 발명에 따라 적조 발생을 원격지의 무선 단말에 경보하기 위해서, 사용자는 문자 입력이 가능한 유선 전화기, 키폰 시스템 또는 모뎀이 탑재된 퍼스널 컴퓨터내에 적조 발생시의 경보를 위한 문자 경보 메시지를 미리 저장해 두고, 또한 적조 발생시에 경보하고자 하는 대상 무선 단말(예를들면, 호출기, PCS, 셀룰러 폰 등)의 번호를 입력하여 미리 등록해 두어야 하며, 이와같이 무선 단말의 번호 및 문자 경보 메시지를 입력해 둔 상태에서 적조 발생 판단 블록(608)으로부터 적조 발생 경보를 위한 호출 제어신호가 인가되면, 적조 경보 호출기(610)에서는 사용자가 저장해 둔 무선 단말의 번호를 자동으로 호출하여 기저장된 적조 발생 문자 경보 메시지를 송출한다.
따라서, 양식장에서의 적조 발생 검출한 결과에 따라 적조 경보 호출기(610)에서 기등록된 무선 단말에 적조 발생 문자 경보 메시지를 송출하면, 해당 무선 단말에는 적조 발생 문자 경보 메시지가 디스플레이된다.
그러므로, 무선 단말을 소지한 사용자(즉, 양식장 관리인 등)는 비록 원격지에 있더라도 자신이 관리하는 양식장에서의 적조 발생을 신속하게 파악(인지)할 수 있으며, 이러한 신속한 파악을 통해 적조 발생에 대응하는 후속 조치(즉, 양식 생물의 적조 피해를 최소화하기 위한 조치)를 신속하게 취할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 적조 경보 시스템은, 도 6에서의 도시는 생략되었으나, 적조 발생 판단 블록의 외측부 정면에 경보 선택 스위치를 장착하여 경보 선택 스위치가 온 되어 있는 상태에서 양식장에 적조가 발생할 경우에만 적조 경보를 수행하도록 구성할 수도 있다.
즉, 원격지 경보가 등록된 무선 단말을 소지한 사용자가 관리실 내부에 상주하는 동안에 적조 현상이 검출되는 경우, 적조 발생 판단 블록(608)의 외장에 장착된 발광 다이오드의 점등을 통해 사용자가 적조 발생을 시각적으로 쉽게 인식할 수 있다. 따라서, 이러한 경우에는 굳이 적조 발생 문자 경보 메시지를 등록된 무선 단말에 송출할 필요가 없으며, 이러한 경우를 고려하여 적조 발생 판단 블록(608)의 외장측에 경보 선택 스위치를 장착하는 것이 바람직할 것이다.
[시험예 4]
본 발명의 발명자들은 육상에서 1.5㎞ 떨어진 해상, 즉 대한민국 전라남도 완도군 약산면의 해상에 설치되어 넙치와 조피볼락의 성어를 양성하는 가두리 양식장에 본 발명의 적조 경보 시스템을 설치하여 적조 발생을 경보하는 시험을 실시하였다. 이때, 적조 경보 시스템에는 축전지로부터의 전원을 공급하였다.
즉, 가두리 양식장내에서 생물자원의 생존을 위해 유지되어야 할 용존 산소 농도의 한계값을 설정하고, 적조 경보 시스템에 연결된 용존 산소 센서를 통해 가두리내의 용존 산소 농도를 자동 측정하도록 하였으며, 가두리에서 측정한 용존 산소 농도가 기설정된 한계값 이하로 될 때 사용자가 기등록해 둔 무선 단말에 접속하여 적조 발생 문자 경보 메시지를 송출하도록 함으로써, 원격지(육상)에서 가두리 시설의 적조 발생 여부에 대한 상황을 감시하고, 필요한 경우(적조 발생의 경우) 그에 따른 응급조치를 취할 수 있도록 하였다.
이때, 적조 경보 시스템에 입력된 한계값은 현장의 온도에 따른 해수중 용존 산소 농도가 포화도에 근접한 값으로 설정하였고, 가두리 양식장의 용존 산소 농도는 KLK Model 100 용존 산소 측정기를 사용하여 측정하였으며, 2회의 현장 시험에 대한 결과치는 다음의 표 4에 도시된 바와같다.
수온 ℃ 염분0/00 설정 한계값(ppm) 측정값(ppm) 작동 여부
16 30.0 6 8.1 한계값 이내
19 27.0 6 8.0 한계값 이내
이상 설명한 바와같이, 본 발명에 따르면, 용존 산소 센서를 이용하여 피측정물 내의 용존 산소 농도를 측정하고, 측정된 용존 산소 농도와 사용자에 의해 기설정된 기준범위(한계값)를 비교하며, 그 비교 결과에 의거하여 피측정물에 산소 공급을 적응적으로 자동 조절하여, 피측정물 내의 용존 산소 농도를 적절하게 유지시켜주므로써, 산소 부족 또는 산소 중독 등에 기인하여 어류와 생물자원이 폐사하거나 상품 가치가 저하하는 것을 확실하게 방지할 수 있을 뿐만 아니라 피측정물 내에 공급하는 산소의 불필요한 낭비를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 의료용 산소 센서를 이용하여 환자 체내의 산소 농도를 측정하고, 측정된 산소 농도와 사용자에 의해 기설정된 기준범위(한계값)를 비교하며, 그 비교 결과에 의거하여 환자에 산소 공급을 적응적으로 자동 조절하여, 환자 체내의 산소 농도를 적절하게 유지시켜주므로써, 산소 부족 또는 산소 중독 등에 기인하여 환자의 부담을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 생물자원을 양식하는 양식장에서 측정한 용존 산소 농도에 의거하여 양식장에서의 적조 발생을 검출하고, 적조 발생이 검출될 때 유무선 통신 수단을 통해 원격지의 무선 단말(등록된 무선 단말)을 호출하여 문자 메시지 형태로 적조 발생을 경보해 주어, 원격지의 관리자가 적조 발생에 따른 후속 조치(응급 조치)를 신속하게 취할 수 있도록 함으로써, 적조 발생에 기인하는 양식 생물의 폐사 등과 같은 피해를 최소화할 수 있다.

Claims (3)

  1. 산소 공급관을 통해 순산소 탱크에 연결된 환자 체내로의 산소 공급을 조절하는 시스템에 있어서,
    상기 환자 체내의 혈중 산소포화 농도를 측정하는 의료용 산소 센서;
    상기 측정된 산소포화 농도를 그에 상응하는 전압신호로 변환하고, 기설정된 산소포화 농도의 기준값을 저장하고 있으며, 측정된 산소포화 농도에 상응하는 상기 변환된 전압값과 상기 기준값간의 비교 결과에 의거하여 상기 환자 체내로의 산소 공급을 제어하기 위한 개폐 제어신호를 발생하는 제어 수단;
    상기 제어 수단으로부터 제공되는 개폐 제어신호에 응답하여, 상기 순산소 탱크로부터 상기 환자 체내로의 산소 공급을 적응적으로 개폐하는 밸브 수단;
    상기 밸브 수단을 통해 공급되는 산소를 상기 환자 체내로 유입시키는 수단; 및
    상기 밸브 수단의 개방을 통해 상기 환자 체내로 산소를 공급할 때, 이를 시각적으로 표시하기 위한 발광 다이오드
    로 이루어진 산소 농도 자동 조절 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 변환된 전압값이 상기 기설정된 기준값의 하한값 이하로 될 때 상기 밸브의 개방을 위한 개방 제어신호를 발생하고, 상기 변환된 전압값이 상기 기설정된 기준값의 상한값을 초과할 때 상기 밸브의 폐쇄를 위한 폐쇄 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 산소 농도 자동 조절 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 기설정된 기준값은, 사용자에 의해 변경 설정 가능한 것을 특징으로 하는 산소 농도 자동 조절 시스템.
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