KR101031763B1 - 발광 생물의 광 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 생물에서 출력되는 광신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 광신호 측정부, 상기 광신호 측정부로부터 수신된 디지털 신호를 처리하여 그 결과를 출력하는 신호 처리부 및 상기 광신호 측정부와 신호 처리부에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부; 로 이루어지되, 상기 광신호 측정부는 발광 생물이 내는 광신호를 감지하여 이를 전류 신호로 출력하는 광검출부; 상기 광검출부의 전류 신호를 전류에 비례하는 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환부; 및 아날로그 신호인 상기 전압 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부; 로 이루어지고, 상기 신호처리부는 상기 디지털 신호를 처리하여 데이터화하는 프로세서; 및 상기 프로세서의 처리 결과를 표시하는 디스플레이부; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 생물의 광 검출 장치 및 이를 이용한 발광 생물의 광 검출 방법에 대한 것이다.
본 발명에 따르면 기기의 소형 경량화를 통한 휴대용 목적의 광 검출 장치를 통하여 현장에서 실시간으로 발광 생물의 빛을 검출할 수 있다.
또한, 발광 생물에 대한 안정적인 빛의 세기 검출로 측정의 신뢰성을 높임과 동시에, 반딧불이가 내는 빛의 세기 등 눈으로 감지하기 어려운 정도의 빛의 세기를 측정할 수 있다.

Description

발광 생물의 광 검출 장치{LIGHT DETECTING APPARATUS FOR LUMINESCENT CREATURES}
본 발명은 발광 생물이 내는 빛의 세기를 측정하기 위한 발광 생물의 광 검출 장치 및 이를 이용한 발광 생물의 광 검출 방법에 대한 것이다.
종래 발광 생물이 내는 빛의 세기는 그 크기가 작아 이를 현장에서 직접 측정하기가 어려웠다. 따라서 발광 생물의 빛을 측정하기 위한 광 검출 장치는 주로 시료를 채취하여 실험실에서 그 세기를 분석하는 것이 일반적이었다.
따라서 자연 현장에 있는 상태에서 발광 생물이 내는 빛을 측정하는 휴대용 검출 수단이 거의 없었다. 다만, 세균을 측정하고자 할 때, 루시페린과 ATP(아데노신트리포스페이트)의 반응시 방출되는 빛을 검출하여 측정하는 휴대용 장비가 미국, 일본에서 제품화하여 사용 중에 있다.
또한, 종래 발광 생물이 내는 빛의 세기를 측정하는 장치는 시료의 채취에서부터 그 결과를 얻기까지 분석 시간이 오래 소요된다는 단점이 있었고, 부품 기술의 한계 내지 측정의 정밀성을 위하여 대형화된 제품이 대부분이었다.
그러나 부품 기술이 발달함에 따라 소형화된 기계로 측정의 정밀성을 도모할 수 있는 소형의 현장 측정용 분석기기가 필요하다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 기기의 소형화를 통하여 운반 및 취급이 용이한 발광 생물의 광 검출 장치 및 이를 이용한 발광 생물의 광 검출 방법을 제공하고자 한다.
아울러 본 발명은 휴대가 편리하여 실시간 빛을 수광하여 정보를 분석할 수 있는 발광 생물의 광 검출 장치 및 이를 이용한 발광 생물의 광 검출 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 안정적인 검출로 측정의 신뢰성을 높임으로써, 반딧불이가 내는 빛의 세기, 어두운 곳에 있는 동물이 빛을 받았을 때 눈에서 나는 형광, 바닷가 생물들이 야간에 내는 인광 등 눈으로 감지하기 어려운 정도의 빛의 세기를 측정할 수 있는 발광 생물의 광 검출 장치 및 이를 이용한 발광 생물의 광 검출 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 발광 생물에서 출력되는 광신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 광신호 측정부, 상기 광신호 측정부로부터 수신된 디지털 신호를 처리하여 그 결과를 출력하는 신호 처리부 및 상기 광신호 측정부와 신호 처리부에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부; 로 이루어지되, 상기 광신호 측정부는 발광 생물이 내는 광신호를 감지하여 이를 전류 신호로 출력하는 광검출부; 상기 광검출부의 전류 신호를 전류에 비례하는 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환부; 및 아날로그 신호인 상기 전압 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부; 로 이루어지고, 상기 신호처리부는 상기 디지털 신호를 처리하여 데이터화하는 프로세서; 및 상기 프로세서의 처리 결과를 표시하는 디스플레이부;로 이루어지며, 상기 아날로그/디지털 변환부는 이중 기울기 아날로그/디지털 컨버터인 것을 특징으로 하는 발광 생물의 광 검출 장치를 제공한다.
삭제
아울러 본 발명은 발광 생물에서 출력되는 광신호의 크기를 측정하기 위한 것으로, (a) 발광 생물에서 출력되는 광신호를 감지하여 광검출부에서 전류 신호로 출력하는 단계; (b) 상기 광검출부의 전류 신호를 전류 전압 변환부에서 전류에 비례하는 전압 신호로 변환하는 단계; (c) 상기 전압 신호를 아날로그/디지털 변환부의 이중 기울기 아날로그/디지털 컨버터를 통해 디지털 신호로 변환하는 단계; 및 (d) 상기 디지털 신호를 프로세서에서 처리하여 데이터화하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 생물의 광 검출 방법을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 기기의 소형 경량화를 통한 휴대용 목적의 발광 생물의 광 검출 장치를 통하여 현장에서 실시간으로 빛을 검출할 수 있다.
또한, 본 발명을 이용하는 경우에는 발광 생물에 대하여 안정적인 빛의 세기 측정으로 측정의 신뢰성을 높임과 동시에, 반딧불이가 내는 빛의 세기 등 눈으로 측정하기 어려운 정도의 빛의 세기를 자연 상태 그대로 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 발광 생물의 광 검출 장치에 대한 블록 다이어그램이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 발광 생물의 광 검출 장치에서 발광 생물이 내는 빛을 수광하는 방법에 대한 실시예이다.
도 4는 본 발명의 발광 생물의 광 검출 장치 중 광신호 측정부에 대한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 발광 생물의 광 검출 방법 중 프로세서에서 진행되는 단계의 단계별 순서를 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 발광 생물의 광 검출 장치에 대한 블록 다이어그램이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 발광 생물의 광 검출 장치에서 발광 생물이 내는 빛을 수광하는 방법에 대한 실시예이며, 도 4는 본 발명의 발광 생물의 광 검출 장치 중 광신호 측정부(100)에 대한 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 발광 생물의 광 검출 장치는 발광 생물에서 출력되는 광신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 광신호 측정부(100), 상기 광신호 측정부(100)로부터 수신된 디지털 신호를 처리하여 그 결과를 출력하는 신호 처리부(200) 및 상기 광신호 측정부(100)와 신호 처리부(200)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서 상기 광신호 측정부(100)는 발광 생물의 광신호를 감지하여 이를 전류 신호로 출력하는 광검출부(120); 상기 광검출부(120)의 전류 신호를 전류에 비례하는 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환부(140); 및 아날로그 신호인 상기 전압 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부(160); 로 이루어지고, 상기 신호처리부는 상기 디지털 신호를 처리하여 데이터화하는 프로세서(220); 및 상기 프로세서(220)의 처리 결과를 표시하는 디스플레이부(240); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 발광 생물에서 출력되는 광신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 광신호 측정부(100)는 광검출부(120), 전류 전압 변환부(140), 그리고 아날로그/디지털 변환부(160)로 구성된다.
상기 광검출부(120)는 발광 생물이 내는 빛을 감지하는 부분으로 광센서 등이 이에 해당된다.
이때, 상기 발광 생물은 도 2에서와 같이 빛의 투과가 가능한 시험관(400) 내부에 삽입 가능하다.
발광 생물의 크기가 작거나 세균이 들어 있는 용액으로 이루어진 광원의 경우에는 빛의 투과가 가능한 시험관(400) 내부에 삽입함으로써 광원을 광센서 등에 근접시킬 수 있어 측정 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 발광 생물이 내는 빛은 도 3에서와 같이 집광렌즈(500)에 의하여 수광되어 광센서 등에 전달 가능하다.
즉, 멀리 떨어져 있는 광원의 경우에는 가운데가 볼록한 볼록렌즈 등 집광기구를 이용하여 광센서 등으로 빛을 유도한다.
상기 광센서는 포토 다이오드 또는 포토 트랜지스터로 구성 가능하며, 광센서에서 감지된 빛은 전류 신호로 출력된다.
물론 광검출부(120)는 별도의 제어부에 의하여 구동 여부가 제어된다.
그리고 전류 전압 변환부(140)는 광검출부(120)의 전류 신호를 전류에 비례하는 전압 신호로 변환한다.
광검출부(120)와 전류 전압 변환부(140) 및 아날로그/디지털 변환부(160)의 실시예에 대한 회로도가 도 4에 도시된다.
상기 아날로그/디지털 변환부(160)는 아날로그 신호인 상기 전압 신호를 디지털 신호로 변환한다.
아날로그/디지털 변환부(160)는 연속 변화하는 무질서한 빛의 세기로부터 전자회로를 쉽게 만들어서 이산적으로 부호화된 신호로 변환할 수 있다.
본 발명에서 상기 아날로그/디지털 변환부(160)는 도 4에 도시된 바와 같이, 이중 기울기 아날로그/디지털 컨버터인 것을 특징으로 한다.
이중 기울기 아날로그/디지털 컨버터는 정해진 특정 시간 동안 아날로그 입력 신호를 적분하고 나서 계수기를 리셋한 후에, 다시 기준 전압(VR)을 적분기의 출력이 0이 될 때까지 적분하여 그 신호를 측정하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
이중 기울기 특성을 갖는 회로를 채택하는 경우, 일정 시간 동안 아날로그 입력 신호를 적분하므로 입력 신호의 잡음에 대하여도 안정된 변환 특성을 갖는다.
즉, 노이즈 특성이 우수하여 측정 신호의 신뢰성과 안정성을 확보할 수 있다.
다음으로, 상기 광신호 측정부(100)로부터 수신된 디지털 신호를 처리하여 그 결과를 출력하는 신호 처리부(200)는 프로세서(220)와 디스플레이부(240)로 구성된다.
상기 프로세서(220)는 아날로그/디지털 변환기로부터 전달되는 디지털 신호를 처리하여 데이터화한다.
본 발명에서 프로세서(220)는 디지털 신호를 입력받아, 광검출기에 수광된 빛의 세기를 수치나 그래프 등을 이용하여 특정 세기로 변환하여 데이터화 한다.
즉, 프로세서(220)에서는 아날로그/디지털 변환부(160)로부터 입력된 디지털 전압 신호에 대하여 단위 시간별 평균값을 구하고, 상기 평균값이 시간에 따라 어떠한 경향성을 띠는지, 즉, 단조 증가하는지, 단조 감소하는지 또는 일정한지 등을 판별한다. 그리고 그 경향성이 의미 있는 형태라고 판단되는 경우 일정 시간 구간에서의 전압 평균치를 선택하고, 선택된 평균치에 가중치를 감안하여 입력 광신호에 해당되는 값을 디스플레이부(240)에 전달한다.
상기 디스플레이부(240)는 상기 프로세서(220)의 처리 결과를 표시하는 것으로, 모니터나 프린트 등이 해당된다.
한편, 상기 신호처리부는 프로세서(220)의 데이터를 저장하는 데이터 저장부(260); 를 더 포함하여 구성 가능하다.
상기 데이터 저장부(260)는 내장된 하드나 광 검출 기기로부터 착탈이 가능한 USB 메모리 등 이동식 저장매체가 가능하다.
또한, 본 발명에서 상기 전원공급부(300)의 전원 공급은 전지에 의한 것을 특징으로 한다.
전지를 사용함으로써, 광 검출 기기의 휴대가 용이하다.
다음으로, 도 5는 본 발명의 발광 생물의 광 검출 방법 중 프로세서에서 진행되는 단계의 단계별 순서를 나타내는 순서도이다.
본 발명의 발광 생물의 광 검출 방법은 상기 발광 생물의 광 검출 기기를 이용하여 발광 생물의 광신호의 크기를 측정하기 위한 것으로, (a) 발광 생물에서 출력되는 광신호를 감지하여 광검출부(120)에서 전류 신호로 출력하는 단계; (b) 상기 광검출부(120)의 전류 신호를 전류 전압 변환부(140)에서 전류에 비례하는 전압 신호로 변환하는 단계; (c) 상기 전압 신호를 이중 기울기 아날로그/디지털 변환부(160)에서 디지털 신호로 변환하는 단계; 및 (d) 상기 디지털 신호를 프로세서(220)에서 처리하여 데이터화하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 (d) 단계에서 처리된 데이터는 디스플레이부(240)로 출력 가능하다.
아울러 상기 (d) 단계는 이중 기울기 아날로그/디지털 변환부(160)에서 출력되는 디지털 전압 신호를 단위 시간별 평균값으로 산출하는 제1단계; 상기 전압 신호의 단위 시간별 평균값에 대한 경향성을 판별하는 제2단계; 특정 시간 구간에 대한 평균값을 선택하는 제3단계; 및 상기 선택된 평균치에 가중치를 감안하여 입력 광신호에 해당되는 값을 산출하는 제4단계; 로 구성 가능하다.
즉, 프로세서(220)는 아날로그/디지털 변환부에서 출력되는 디지털 전압 신호를 받아들여, 입력 광신호의 크기에 해당하는 신호의 크기로 데이터화하여 추출하는 부분으로, 시간에 따라 급격하게 변하는 불필요한 잡음 신호를 제거하기 위하여, 프로세서(220)는 시간에 따라 변화하는 디지털 전압 신호를 받아들이면서 일정한 단위 시간별로 그 평균값을 산출하는 제1단계를 거쳐 최종 입력 광신호에 해당되는 크기의 값으로 산출한다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
100: 광신호 측정부
120: 광검출부
140: 전류 전압 변환부
160: 아날로그/디지털 변환부
200: 신호 처리부
220: 프로세서
240: 디스플레이부
260: 데이터 저장부
300: 전원공급부
400: 시험관
500: 집광렌즈

Claims (8)

  1. 발광 생물에서 출력되는 광신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 광신호 측정부(100), 상기 광신호 측정부(100)로부터 수신된 디지털 신호를 처리하여 그 결과를 출력하는 신호 처리부(200) 및 상기 광신호 측정부(100)와 신호 처리부(200)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(300);로 이루어지되,
    상기 광신호 측정부(100)는
    발광 생물이 내는 광신호를 감지하여 이를 전류 신호로 출력하는 광검출부(120);
    상기 광검출부(120)의 전류 신호를 전류에 비례하는 전압 신호로 변환하는 전류 전압 변환부(140); 및
    아날로그 신호인 상기 전압 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부(160);로 이루어지고,
    상기 신호처리부는
    상기 디지털 신호를 처리하여 데이터화하는 프로세서(220); 및
    상기 프로세서(220)의 처리 결과를 표시하는 디스플레이부(240);로 이루어지며,
    상기 아날로그/디지털 변환부(160)는 이중 기울기 아날로그/디지털 컨버터인 것을 특징으로 하는 발광 생물의 광 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 신호처리부는 프로세서(220)의 데이터를 저장하는 데이터 저장부(260); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 생물의 광 검출 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 전원공급부(300)의 전원 공급은 전지에 의한 것을 특징으로 하는 발광 생물의 광 검출 장치.
  5. 제1항에서
    상기 발광 생물은 빛의 투과가 가능한 시험관(400) 내부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 발광 생물의 광 검출 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 발광 생물이 내는 빛은 집광렌즈(500)에 의하여 수광되는 것을 특징으로 하는 발광 생물의 광 검출 장치.
  7. 발광 생물에서 출력되는 광신호의 크기를 측정하는 발광 생물의 광 검출 방법에 있어서,
    (a) 발광 생물에서 출력되는 광신호를 감지하여 광검출부(120)에서 전류 신호로 출력하는 단계;
    (b) 상기 광검출부(120)의 전류 신호를 전류 전압 변환부(140)에서 전류에 비례하는 전압 신호로 변환하는 단계;
    (c) 상기 전압 신호를 아날로그/디지털 변환부(160)의 이중 기울기 아날로그/디지털 컨버터를 통해 디지털 신호로 변환하는 단계; 및
    (d) 상기 디지털 신호를 프로세서(220)에서 처리하여 데이터화하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 생물의 광 검출 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 (d) 단계는
    상기 이중 기울기 아날로그/디지털 변환부(160)에서 출력되는 디지털 전압 신호를 단위 시간별 평균값으로 산출하는 제1단계;
    상기 전압 신호의 단위 시간별 평균값에 대한 경향성을 판별하는 제2단계;
    특정 시간 구간에 대한 평균값을 선택하는 제3단계; 및
    상기 선택된 평균치에 가중치를 감안하여 입력 광신호에 해당되는 값을 산출하는 제4단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 생물의 광 검출 방법.
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