KR100842359B1 - 비중계와 비중 측정 방법 및 이를 이용한 시료액 분석시스템 - Google Patents

비중계와 비중 측정 방법 및 이를 이용한 시료액 분석시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 굴절계와, 굴절계의 접안렌즈의 관찰 영역의 영상을 촬영하는 카메라와, 굴절계와 카메라를 장착하여 고정하는 받침대로 구성되는 비중 측정부와. 디지털 카메라에서 촬영된 영상을 분석하여 비중을 계산하는 주제어부를 구비하는 비중계를 제공하며, 또한 굴절계의 관찰 영역의 영상을 촬영하고, 촬영 영상에서 명암 경계 부분을 확인하고, 명암 경계 부분의 상단 및 하단간의 영역 비율에 따라 비중값을 계산하는 비중 계산 방법을 제공하며, 또한 이러한 비중계를 채용하며, 테스트 스트립 공급 장치에서 공급된 테스트 스트립을 적소로 운반하는 테스트 스트립 이송 장치와, 시료액이 들어있는 시험관을 이송하는 시험관 이송 장치와, 시험관의 시료액을 흡입하여 테스트 스트립의 각 패드 및 비중 측정부로 운반 및 배출하는 시료액 흡입/운반/배출 장치와, 테스트 스트립을 촬영하는 테스트 스트립 촬영부와, 비중 측정부에서 촬영된 영상을 분석하여 비중을 계산하며 전체 시스템 동작을 제어하는 주제어부를 구비하는 시료액 분석 시스템을 제공한다.
비중계, 굴절계, 시료액, 분석

Description

비중계와 비중 측정 방법 및 이를 이용한 시료액 분석 시스템{SPECIFIC GRAVITY METER, METHOD FOR MEASURING SPECIFIC GRAVITY, AND SYSTEM FOR ANALYZING SAMPLE LIQUIDS USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비중계의 전체 블록 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비중계의 주요부 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비중계 중 굴절계에서 출력되는 영상의 예시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비중 측정 동작의 흐름도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료액 분석 시스템의 개략적인 전체 블록 구성도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료액 분석 시스템의 사시도
본 발명은 비교적 소량의 시료액의 비중을 측정하기 위한 방식에 관한 것으 로 특히 굴절률을 이용한 비중계와 이의 비중 측정 방법 및 이를 이용한 시료액 분석 시스템에 관한 것이다.
비중계는 통상 액체의 비중을 측정하기 위한 장치로써, 다양한 방식과 구조를 채용한 비중계가 보급되고 있으나, 최근 들어, 굴절률을 측정하는 굴절계(refractometer)를 비중계로써 많이 사용하고 있다(통상 '굴절계'란 용어를 '비중계'란 용어로 대체하여 사용하는 경향이 있으며, 그러한 사용은 가능할 수 있으나, 그 반대는 불가능하다).
굴절계는 다양한 응용분야의 현장 계기로서 오랫동안 사용되어 왔다. 굴절계는 빛의 굴절률을 이용하여 통상 액체에 녹아 있는 고형 성분의 함량을 측정하는 정밀 광학기기로서, 시료액에 녹아있는 고형 성분(설탕, 소금, 전분, 포도당, 혈액속의 단백질 등)의 비율을 측정할 수 있다. 이러한 굴절계를 비중계로써 이용할 경우에 액체비중계에 비해 보다 놓은 정확성을 가지며, 전체 장치의 크기를 비교적 소형으로 제작하는 것이 가능하다. 더욱이 굴절계는 매우 적은 양의 시료액만을 필요로 하며, 굴절률 측정 작업이 간단히 고속으로 수행될 수 있다. 굴절계의 구조 및 그 형태에 대해서도 다양한 방안이 제안되었으며, 최근 소형으로 휴대 가능한 굴절계가 제안되어 널리 보급되고 있다. 이러한 굴절계의 예로써 미국 특허 번호 제6,172,746호(명칭: "TRANSMITTED LIGHT REFRACTOMETER", 발명자 "Michael J. Byrne"외 4명, 등록일 2001년 1월 9일)를 들 수 있으며, 휴대용 굴절계의 예로서는 미국 특허 번호 제6,034,762호(명칭; "BRAKE CHECK HANDHELD REFRACTOMETER", 발명자: "Christopher T. Cotton"외 2명, 등록일: 2000년 3월 7일)를 들 수 있다.
상기 미국 특허 번호 제6,172,746호 등에 개시된 굴절계의 구성을 보다 상세히 설명하면, 굴절계는 특정 액체의 전체 임계반사각을 측정하는 한편 굴절률의 온도 종속성에 의해 기인된 온도 보상 기능을 수행함으로써, 액체 내의 물의 함량을 측정하는데 사용될 수 있다. 액체의 굴절률은 물의 함량에 따라 변하기 때문에 상이한 물의 함량을 갖는 액체는 상이한 굴절률을 가지게 되며, 이에 따라 상이한 전체임계각을 갖게 된다. 굴절계는 이러한 임계각에 따른 전반사 현상을 이용하여 임계각에 따라 반사되는 경계부분의 광을 입력받도록 굴절계 내부에 적절한 광경로를 형성하여, 광경로 상에 구비된 접안렌즈의 관찰 영역에서 어두운 부분과 밝은 부분사이에 명암 경계가 있는 영상을 얻도록 한다. 이러한 명암 경계의 위치에 따라 굴절률을 파악할 수 있으며, 굴절계에서는 접안렌즈의 전단에 굴절률을 표시하는 적절한 눈금자를 구비하여 사용자가 명암 경계가 위치한 눈금자의 눈금을 확인함으로 굴절률의 정확한 값을 확인할 수 있도록 한다.
그런데, 상기한 굴절계를 이용하여 사용자가 굴절률을 확인하는 방식은 굴절계의 접안렌즈에서 얻어진 영상 중 명암 경계가 위치한 눈금자의 눈금을 사용자가 직접 확인하여야 하므로, 사용자가 잘못 확인할 가능성이 크며, 동일한 영상에서도 사용자별로 확인 결과가 다를 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 굴절된 광을 입사받아 광전변환하고 변환된 신호를 적절히 처리하여 굴절률을 계산하며, 계산된 값을 액정 표시부에 숫자로 직접 표시하는 구조를 가지는 전자식 굴절계가 개발되어 보급되고 있으나, 이러한 전자식 굴절계는 그 구성이 복잡할 뿐만 아니라 오히려 동작 정밀도가 떨어지는 문제가 있었다.
더욱이, 최근 들어 소변 분석 시스템과 같은 다양한 시료액 분석 시스템은 전체 공정을 자동화하는 추세이며, 이러한 자동화된 시스템에서 시료액의 비중을 측정하는데 채용되는 굴절계는 자동 제어가 가능하도록 하여야 하므로, 완제품으로 시판되는 굴절계를 그대로 사용하는 것이 어려우며, 상기 전자식 굴절계의 구성과 유사한 구성을 해당 시스템에 맞게 전용적으로 변경하여 구비하여야 했다.
따라서 본 발명의 목적은 손쉬운 조작이 가능하며 간단한 구성으로 보다 정확하게 굴절률을 측정하므로 시료액의 비중을 쉽고 정확하게 측정할 수 있는 비중계와 그 비중 측정 방법 및 이를 이용한 시료액 분석 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 굴절계 완제품과 호환성을 가지는 비중계와 비중 측정 방법 및 이를 이용한 시료액 분석 시스템을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 양상은 비중계에 있어서, 시료액의 굴절률에 따른 임계반사각에 따라 접안렌즈의 관찰 영역에서 명암 경계의 위치가 변하는 영상을 얻는 굴절계와, 상기 굴절계의 접안렌즈의 관찰 영역의 영상을 촬영하는 디지털 카메라와, 상기 굴절계와 상기 디지털 카메라가 적정 자세 및 위치를 가지도록 장착하여 고정하는 받침대로 구성되는 비중 측정부와; 상기 비중 측정부의 디지털 카메라에서 촬영된 영상을 제공받아, 상기 영상을 분석하여 상기 시료액의 비중을 계산하며 계산 결과를 저장하는 주제어부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 양상은 굴절계와, 굴절계의 접안렌즈의 관찰 영역의 영상을 촬영하는 디지털 카메라를 구비하는 비중계의 비중 측정 방법 있어서, 시료액을 뿌린 상태의 굴절계의 관찰 영역의 영상을 촬영하는 과정과, 상기 촬영 영상에서 명암 경계 부분을 확인하는 과정과, 상기 확인한 명암 경계 부분의 상단 및 하단간의 영역 비율에 따라 비중값을 계산하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 양상은 시료액 분석 시스템에 있어서, 수용 용기에 적재된 테스트 스트립들을 개별적으로 방출하여 공급하는 테스트 스트립 공급 장치와; 상기 테스트 스트립 공급 장치에서 공급된 상기 테스트 스트립을 시료액과의 반응 및 반응 검출을 위한 위치로 운반하는 테스트 스트립 이송 장치와; 상기 시료액의 굴절률에 따른 임계반사각에 따라 접안렌즈의 관찰 영역에서 명암 경계의 위치가 변하는 영상을 얻는 굴절계와, 상기 굴절계의 접안렌즈의 관찰 영역의 영상을 촬영하는 디지털 카메라를 구비하는 비중 측정부와; 상기 시료액이 들어있는 다수의 시험관을 이송하는 시험관 이송 장치와; 상기 시험관 이송 장치에서 이송되는 상기 시험관 시료액을 각각 흡입하여 상기 테스트 스트립 이송 장치에 의해 운반되는 테스트 스트립의 각 패드 및 상기 비중 측정부의 미리 설정된 위치로 운반한 후 각각의 패드 및 상기 비중 측정부의 밀 설정된 위치에 배출하는 시료액 흡입/운반/배출 장치와; 상기 테스트 스트립 이송 장치에 의해 운반되는 상기 테스트 스트립의 각 패드의 반응을 검출하기 위한 촬영 작업을 하는 테스트 스트립 촬영부와; 내장된 동작 프로그램에 따라 상기 각 장치와 기능부의 동작을 총괄적으로 제어하며 상기 테스트 스트립 촬영부의 촬영 정보를 분석하며, 상기 비중 측정부의 디지털 카메라에 서 촬영된 영상을 제공받아 이를 분석하여 상기 시료액의 비중을 계산하며 계산 결과를 저장하는 주제어부를 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비중계의 전체 블록 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비중계의 주요부, 즉 비중 측정부의 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 비중계는 시료액의 굴절률에 따른 임계반사각에 따라 접안렌즈의 관찰 영역에서 명암 경계의 위치가 변하는 영상을 얻는 굴절계(162)와, 굴절계(162)의 접안렌즈의 관찰 영역의 영상을 촬영하는 디지털 카메라(164)와, 상기 굴절계(162)와 디지털 카메라(164)를 적절한 자세 및 위치를 가지를 수 있도록 장착하여 고정하는 받침대(166)로 구성되는 비중 측정부(160)를 구비한다. 상기에서 굴절계(162)는 통상 시판되는 완제품의 휴대용 굴절계일 수 있다. 도 2에는 상기 받침대(166)는 상부에 굴절계(162) 및 디지털 카메라(164)를 적절한 자세를 가진 상태로 고정 장착하기 위해 굴절계(162) 및 디지털 카메라(164)의 외관 형상에 따라 적절한 대응 형상을 가지는 홀딩 부재들을 구비한 받침대 기부(166a)와, 상기 굴절계(162) 및 디지털 카메라(164)를 장착한 받침대 기부(166a)의 위에서 받침대 기부(166a)의 홀딩 부재들과 맞물려서 상기 굴절계(162) 및 디지털 카메라(164)를 고정하기 위한 다수의 홀딩 부재들을 구비하는 덮개(166b)로 구성될 수 있다.
이러한 구성을 가지는 비중 측정부(160)의 디지털 카메라(164)에서 촬영된 영상은 마이크로 프로세서와 메모리 등으로 구성되는 주제어부(102)로 제공되는데, 주제어부(102)는 상기 영상을 분석하여 시료액의 비중의 계산하고 계산 결과를 LCD(Liquid Crystal Display) 등으로 구성되는 모니터(182)로 출력한다. 이때 주제어부(102)에서 상기 비중을 계산하는 방식은 촬영된 영상에서 명암 경계 부분의 상단 또는 하단의 면적 비율을 계산하는 것으로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비중계 중 굴절계에서 출력되는 영상 예시도로서, 도 3의 (a)에는 시료액을 뿌리지 않은 초기 상태의 영상이 개시되며, 도 3의 (b)에는 시료액을 뿌린 후의 명암 경계가 나타난 영상이 개시된다. 도 3에는 굴절계(162) 접안렌즈의 관찰 영역에 명암 경계의 위치를 확인할 수 있도록 적절한 눈금자가 표시됨이 도시된다. 본 발명에서는 일반적인 굴절계(162)에 시료액을 뿌린 다음 굴절계(162)의 관찰 영역에서 나타나는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같은 영상을 촬영하고, 이러한 촬영한 영상에서 명암 경계 부분의 상단 또는 하단의 면적 비율을 계산하여 비중을 측정한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비중 측정 동작의 흐름도로서, 도 4를 참조하여, 비중 측정 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다. 먼저 602단계에서는 주 제어부(102)는 디지털 카메라(164)의 동작을 제어하여 비중 검사 대상, 즉 시료액이 뿌려진 굴절계(162)의 관찰 영역의 영상을 촬영한다. 이때 촬영된 영상은 도 3의 (b)와 같을 수 있다. 이후 604단계에서는 시료액을 뿌리지 않은 상태에서 굴절계의 관찰 영역을 촬영한 영상인 모델 영상의 비교 영역(F)에서 상기 촬영한 영상의 비교 영역(F)의 1:1의 각 픽셀 매트릭스 단위로 비교 연산, 예를 들어 빼기 연산을 수행한다. 이때 상기 모델 영상은 도 3의 (a)와 같을 수 있으며 이러한 영상은 미리 촬영되어져서 내부 메모리에 저장되어질 수 있다. 또한 상기 비교 영역은 도 3의 (b)에 식별부호 F의 블록으로 도시한 바와 같은 영역일 수 있으며, 본 발명은 모델 영상과 현재 촬영한 영상에서 상기 비교 영역만의 영상을 비교하게 되는데, 이는 전체 촬영 영상을 비교하는 것에 비해 계산량 및 계산 시간을 줄이기 위함이다. 이러한 비교 영역 F는 명암 경계가 자주 발생하는 중앙 영역을 중심으로 비중 측정에 오류가 없도록 미리 그 위치 및 크기가 설정된다. 이러한 604단계의 모델 영상과 현재 촬영 영상의 두 비교 영역(F)의 각 픽셀 매트릭스 단위로 빼기 연산을 수행한 결과 영상은 두 비교 영역에서 차이가 없는 부분의 영상은 모두 흑색으로 나타날 것이며, 차이가 있는 부분은 그 차이만큼의 밝기를 가진 영상으로 나타날 것이다.
이후 606단계에서는 상기 604단계의 결과 영상에서 노이즈 제거를 통한 명암 경계 부분의 명확한 경계선 획득 동작을 수행한다. 영상 노이즈 제거를 위해서는 이진화 작업과 모폴로지(morphology) 기법을 적용할 수 있다. 상기 604단계에서의 실제 결과 영상에는 흑색 부분에 작은 백색 점(노이즈)들이 산재해 있는데, 영상내 에서 명암 경계선이 선 형태로 나타날 것을 이미 알고 있으므로, 이들 산재해 있는 백색 점들은 노이즈로 간주하여 제거하여야 한다. 이진화 작업은 예를 들어, 0~255 사이의 색상 값을 가지는 각 픽셀 값들 사이에서 예를 들어 기준 값 170보다 작은 값은 모두 0으로 치환하며, 170보다 큰 값은 모두 255로 치환하므로, 전체 영상을 0또는 255의 값만을 가지는 픽셀의 영상으로 변환함으로써, 전체 영상을 흑, 백의 영상으로 변환함과 아울러 그 사이의 값들을 가지며 산재해 있는 백색의 노이즈(픽셀)를 제거하는 작업이다. 모폴로지 기법은 영상의 수축(erosion)과 팽창(dilation) 작업으로서, 이진화 작업으로도 제거되지 않은 노이즈를 픽셀 단위에서 영상의 크기를 줄이고 다시 늘임으로써, 영상에 큰 변화를 주지 않으면서 크기가 작은 노이즈성으로 산재해 있는 점들이 영상 수축시에 제거되도록 하는 기법이다. 이러한 노이즈 제거 동작을 수행하면 명암 경계 부분에서 흑, 백이 분명한 연속된 경계선을 얻을 수 있게 된다.
이후 608단계에서는 경계선 상단 영역(또는 하단 영역)의 크기를 이용하여 비중값을 계산한다. 이때 해당 영역의 크기에 따른 비중값은 간단한 비례식에 의해 얻어질 수 있다. 이후 610단계에서는 상기 계산한 비중값을 모니터(182)에 디스플레이하거나 내부 메모리에 저장한다.
상기와 같이, 도 1에 도시된 본 발명의 비중계는 상기 도 4에 도시된 바와 같은 동작을 통해 비중 측정 작업을 수행할 수 있게 된다. 이때 이러한 비중계는 자동화된 소변 분석 시스템과 같은 다양한 시료액 분석 시스템에 채용될 수 있으며, 상기 주제어부(102)는 그러한 시료액 분석 시스템의 주제어부에 채용될 수 있 다. 그럴 경우에 상기 주제어부(102)는 시료액 분석 시스템의 동작을 총괄적으로 제어함과 아울러 본 발명의 특징에 따른 비중 측정 동작을 수행하기 위해 논리적으로 구별되는 비중 계산 모듈을 구비하는 형태를 가진다. 또한 주제어부(102)는 해당 시료액 분석 시스템의 전체 동작에 필요한 다양한 정보(외부 데이터)를 입력받으며, 또한 시스템 각 기능부의 동작을 제어하기 위한 신호(외부 제어신호)를 출력할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료액 분석 시스템의 개략적인 전체 블록 구성도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료액 분석 시스템의 사시도이다. 도 5 및 도 6에 도시된 시료액 분석 시스템은 크게 테스트 스트립 수용 용기(190)를 장착하며 테스트 스트립을 공급하는 테스트 스트립 공급 장치(110)와, 테스트 스트립 공급 장치(110)에서 공급된 테스트 스트립을 시료액과의 반응 및 반응 검출을 위한 위치로 운반하는 테스트 스트립 이송 장치(140)와, 시료액이 들어있는 다수의 시험관(202)을 이송하는 시험관 이송 장치(120)와, 시험관 이송 장치(120)에서 이송되는 각 시험관(202)의 시료액을 흡입하여 상기 테스트 스트립 이송 장치(140)에 의해 운반되는 테스트 스트립의 각 패드의 위치로 운반한 후 각각의 패드에 배출하는 시료액 흡입/운반/배출 장치(130)와, 테스트 스트립 이송 장치(140)에 의해 운반되는 테스트 스트립의 각 패드의 반응을 검출하기 위한 촬영 작업을 하는 테스트 스트립 촬영부(170)와, 내장된 동작 프로그램에 따라 상기 각 장치와 기능부의 동작을 총괄적으로 제어하며 테스트 스트립 촬영부(170)의 촬영 정보를 분석하여 시료액과 테스트 스트립의 각 패드의 반응 상태를 분석하며, 분석 정보들을 내부 메모리에 저장하는 주제어부(102)를 구비한다.
이때 본 발명의 특징에 따라 시료액의 비중을 측정하기 위한 비중 측정부(160)가 구비되며, 비중 측정부(160)는 테스트 스트립 이송 기구부(142)의 일측에 마련된다. 이러한 비중 측정부(160)의 상세 구성은 상기 도 1 및 도 2에 도시된 구성과 동일할 수 있다. 상기 시료액 흡입/운반/배출 장치(130)는 흡입한 시료액을 테스트 스트립의 각 패드뿐만 아니라 상기 비중 측정부(160)의 위치로까지 운반한 후 적절한 측정 위치에 배출하여 비중 측정부(160)가 시료액의 비중을 측정할 수 있도록 한다. 비중 측정부(160)는 측정된 비중 정보를 주제어부(102)로 제공하여 주제어부(102)가 이를 분석할 수 있도록 한다. 또한 상기 시료액 분석 시스템(100)과 사용자와의 인터페이스를 위한 모니터(182)와 키보드(186) 등을 구비한 인터페이스 장치(180)가 구비될 수 있으며, 이러한 인터페이스 장치(180)는 주제어부(102)의 제어하에 동작한다.
테스트 스트립 공급 장치(110)의 상세 구성을 살펴보면, 테스트 스트립 공급 장치(110)는 수용 용기(190)에 적재된 테스트 스트립들 하나씩 진공 흡착 방식으로 흡착하는 진공 흡착관(116)과, 진공 흡착관(116)에 흡착된 테스트 스트립을 테스트 스트립 이송 장치(140)의 테스트 스트립 이송 기구부(142)의 안착면에 놓여지도록 하기 위해 진공 흡착관(116)을 상하, 좌우 방향(Z, X축 방향)으로 이동시키는 테스트 스트립 방출 기구부(112)와, 주제어부(102)의 제어하에 테스트 스트립 방출 기구부(112)를 구동하는 구동부(114)를 구비한다. 도 6에 도시된 사시도에서는 상기 테스트 스트립 공급 장치(110)가 시스템의 하우징 내부에 위치하게 되므로 나타나 지 않으며, 수용 용기 장착실 개폐문(106)이 하우징의 일측 외부에 도시되고 있다.
테스트 스트립 이송 장치(140)는 상부에 테스트 스트립(1)이 적절히 놓여질 수 있는 안착면을 구비하며 안착면에 안착된 테스트 스트립을 우측 방향(X축 방향)으로 이동시켜서 시료액과의 반응 및 반응 검출을 위한 적정 위치로 운반하는 테스트 스트립 이송 기구부(142)와, 주제어부(102)의 제어하에 테스트 스트립 이송 기구부(142)를 구동하는 구동부(144)를 구비한다. 도 6에는 테스트 스트립 이송 기구부(142)의 안착면상에 다수의 테스트 스트립(1)이 놓여진 상태가 도시된다.
시험관 이송 장치(120)는 시료액이 들어 있는 다수의 시험관(202)을 지지하는 시험관대(200)를 다수개 안착시킬 수 있는 안착면을 구비하며 안착면에 안착된 시험관대(200)를 적절히 이동시켜서 각 시험관(202)별로 시료액 흡입 위치에 이동시키는 시험관 이송 기구부(122)와, 주제어부(102)의 제어하에 시험관 이송 기구부(122)를 구동하는 구동부(124)를 구비한다. 도 5에서는 일 예로써, 시험관 이송 기구부(122)가 시험관대(200)를 좌우방향(X축 방향)으로 이동시키는 것이 개시되고 있으나, 이는 최소한의 구성이며 다수의 시험관대(200)를 전후, 좌우 방향으로 이동시키도록 구성할 수 있다. 도 6을 참조하면, 시험관 이송 기구부(122)는 다수의 시험관대(200)를 정렬시켜 안착시킬 수 있는 처리전 안착면(S)과, 시험관(202)의 시료액 추출이 완료된 시험관대(200)를 정렬시켜 안착시킬 수 있는 처리후 안착면(D)을 구비한다. 또한 시험관 이송 기구부(122)는 처리전 안착면(S)에 안착된 시험관대(200)를 시료액 추출 위치와 처리후 안착면(D)으로 이동시키기 위해 시험관대(200)를 전후 방향과 좌우 방향으로 밀기 위한 다수의 돌기(122a)를 구비하며, 다 수의 돌기(122a)를 각 안착면 하부에 형성된 다수의 슬롯(122b)을 통해 돌출 및 이동시키므로 시험관대(200)가 안착면에서 미끄러지게 하여 이동시키는 구조를 가진다. 이러한 시험관 이송 장치(120)에는 시험관대(200)의 위치, 시험관(202)의 위치 등 각종 위치 제어에 필요한 위치 감지 신호를 얻기 위해 다수의 위치 감지 센서가 구비될 수 있다. 또한 이외에도 각 시험관(202)에는 해당 시료액의 구분을 위한 바코드 등과 같은 식별 정보가 도시된 스티커가 부착될 수 있는데, 이러한 스티커의 식별 정보를 읽어들이기 위한 바코드 리더 등의 장비가 추가로 더 구비될 수 있다.
시료액 흡입/운반/배출 장치(130)는 주사기와 유사한 원리를 가지는 구조를 구비하여 각 시험관(202)에 담겨진 시료액을 흡입하거나 적량씩 배출할 수 있는 시료액 흡입/배출관(136)과, 시료액 흡입/배출관(136)에서 흡입된 시료액이 테스트 스트립 이송 장치(140)의 테스트 스트립 이송 기구부(142)의 안착면에 놓여진 테스트 스트립의 각 패드로 배출되도록 시료액 흡입/배출관(136)을 상하, 전후 방향(Z, Y축 방향)으로 이동시키는 시료액 운반 기구부(132)와, 주제어부(102)의 제어하에 시료액 운반 기구부(132)를 구동하는 구동부(134)를 구비한다.
상기 인터페이스 장치(180)에 구비된 모니터(182)에는 터치 스크린(184)이 구성될 수 있으며, 사용자는 이러한 터치 스크린(184)과 키보드(180)를 통해 시료액 분석 시스템의 전반적인 동작 설정을 조작할 수 있게 된다. 도 6에서는 상기 모니터(182)가 시료액 분석 시스템(100)의 본체 하우징에서 전면 상부 일측에 마련된 상태가 도시되며, 또한 키보드(186)가 하우징의 전면 하부 일측에 돌출된 상태가 도시된다. 이러한 키보드(186)는 서랍 구조의 받침대(186a)상에 올려져서 평상시에 는 본체 하우징의 내부에 삽입된 상태로 있을 수 있다.
또한, 도 6에는 테스트 스트립 촬영부(170)가 도시되는데, 테스트 스트립 촬영부(170)는 테스트 스트립 이송 기구부(142)의 안착면에 놓여져서 운반되는 테스트 스트립(1)을 촬영할 수 있도록 테스트 스트립 기구부(142)의 안착면 위에 구비되며, 각 운반되는 테스트 스트립(1)이 적정 촬영 위치에 도달하면 이를 촬영하여 촬영 정보를 주제어부(102)로 전송한다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 비중계와 비중 측정 방법 및 이를 이용한 시료액 분석 시스템의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 비중계와 그 비중 측정 방법 및 이를 이용한 시료액 분석 시스템은 손쉬운 조작이 가능하며 간단한 구성으로 보다 정확하게 굴절률을 측정하므로 시료액의 비중을 쉽고 정확하게 측정할 수 있으며, 또한 일반적인 굴절계 완제품과 호환성을 가질 수 있다.

Claims (6)

  1. 비중계에 있어서,
    시료액의 굴절률에 따라 명암 경계가 형성되는 영상을 접안렌즈의 관찰 영역에서 얻는 상용의 굴절계와, 상기 굴절계의 접안렌즈의 관찰 영역을 촬영하기에 가능한 위치에 설치되어 상기 접안렌즈의 관찰 영역을 촬영하는 디지털 카메라와, 상기 굴절계를 장착하며 상기 디지털 카메라가 상기 접안렌즈의 관찰영역을 촬영하기에 가능한 자세 및 위치를 가지도록 장착하여 고정하는 받침대로 구성되는 비중 측정부와.
    상기 비중 측정부의 디지털 카메라에서 촬영된 영상을 제공받아, 상기 영상을 분석하여 상기 시료액의 비중을 계산하며 계산 결과를 저장하는 주제어부를 포함함을 특징으로 하는 비중계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주제어부는 상기 촬영 영상에서 명암 경계 부분의 상단 또는 하단의 면적 비율에 따라 비중을 계산함을 특징으로 하는 비중계.
  3. 굴절계와, 굴절계의 접안렌즈의 관찰 영역의 영상을 촬영하는 디지털 카메라를 구비하는 비중계의 비중 측정 방법 있어서,
    시료액을 뿌린 상태의 굴절계의 관찰 영역의 영상을 촬영하는 과정과,
    상기 촬영 영상에서 명암 경계 부분을 확인하는 과정과,
    상기 확인한 명암 경계 부분의 상단 및 하단간의 영역 비율에 따라 비중값을 계산하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 비중 측정 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 촬영 영상에서 명암 경계부분을 확인하는 과정은,
    상기 시료액을 뿌리지 않은 상태에서 굴절계의 관찰 영역을 촬영한 영상인 모델 영상의 미리 설정된 비교 영역과, 상기 시료액을 뿌린 상태의 촬영한 영상의 미리 설정된 비교 영역을 각 픽셀 매트릭스 단위로 비교 연산을 수행하는 단계와,
    상기 비교 연산 수행 후의 결과 영상에서 노이즈 제거 작업을 통한 명암 경계선 획득 단계를 포함함을 특징으로 하는 비중 측정 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 노이즈 제거 작업은 이진화 작업과 모폴로지(morphology) 기법을 적용하는 것임을 특징으로 하는 비중 측정 방법.
  6. 시료액 분석 시스템에 있어서,
    수용 용기에 적재된 테스트 스트립들을 개별적으로 방출하여 공급하는 테스트 스트립 공급 장치와,
    상기 테스트 스트립 공급 장치에서 공급된 상기 테스트 스트립을 시료액과의 반응 및 반응 검출을 위한 위치로 운반하는 테스트 스트립 이송 장치와,
    상기 시료액의 굴절률에 따라 명암 경계가 형성되는 영상을 접안렌즈의 관찰 영역에서 얻는 상용의 굴절계와, 상기 굴절계의 접안렌즈의 관찰 영역의 영상을 촬영하는 디지털 카메라를 구비하는 비중 측정부와.
    상기 시료액이 들어있는 다수의 시험관을 이송하는 시험관 이송 장치와,
    상기 시험관 이송 장치에서 이송되는 상기 시험관 시료액을 각각 흡입하여 상기 테스트 스트립 이송 장치에 의해 운반되는 테스트 스트립의 각 패드 및 상기 비중 측정부의 미리 설정된 위치로 운반한 후 각각의 패드 및 상기 비중 측정부의 밀 설정된 위치에 배출하는 시료액 흡입/운반/배출 장치와,
    상기 테스트 스트립 이송 장치에 의해 운반되는 상기 테스트 스트립의 각 패드의 반응을 검출하기 위한 촬영 작업을 하는 테스트 스트립 촬영부와,
    내장된 동작 프로그램에 따라 상기 각 장치와 기능부의 동작을 총괄적으로 제어하며 상기 테스트 스트립 촬영부의 촬영 정보를 분석하며, 상기 비중 측정부의 디지털 카메라에서 촬영된 영상을 제공받아 이를 분석하여 상기 시료액의 비중을 계산하며 계산 결과를 저장하는 주제어부를 포함함을 특징으로 하는 분석 시스템.
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