KR101686766B1 - 레이저 스페클을 이용한 세균 및 미생물 탐지 장치 및 방법 - Google Patents

레이저 스페클을 이용한 세균 및 미생물 탐지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

레이저 스페클을 이용한 세균 및 미생물 탐지 장치 및 방법이 개시된다. 미생물 탐지 장치는, 미생물을 탐지하기 위해 샘플(sample)에 광을 조사하는 광원, 및 상기 샘플에 입사된 광이 다중산란(multiple scattering)됨에 따라 형성된 레이저 스페클(laser speckle)을 기정의된 기준 시간마다 측정하고, 측정된 레이저 스페클의 시간 상관관계(temporal correlation)에 기초하여 상기 샘플에 포함된 미생물의 농도를 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.

Description

레이저 스페클을 이용한 세균 및 미생물 탐지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING MICROBES OR BACTERIA}
본 발명의 실시예들은 레이저 스페클(laser speckle)을 이용하여 식품 내 세균 및 미생물을 탐지 또는 측정하는 기술에 관한 것이다.
음식의 부패는 세균 및 미생물 증식으로 인해 단백질이 아민(armin)으로 분해되어 일어나는 과정이다. 아민이 분해됨에 따라, 식품에서는 악취가 나고, 생물 독소(biotoxin)가 발생한다. 즉, 식품이 부패하게 된다. 부패한 음식을 섭취한 경우, 음식물 섭취자가 식중독에 걸릴 수 있으므로, 음식물 내에 존재하는 세균 및 미생물을 측정하는 것은 음식의 품질관리 및 섭취자의 건강에 매우 중요한 요소이다.
세균 및 미생물을 측정하는 방법으로는, 미생물 배양법, 질량분석법(mass spectrometry), 핵자기공명(unclear magnetic resonance) 기법 등이 존재한다. 미생물 배양법, 질량분석법, 핵자기공명 기법의 경우, 특정 종류의 세균을 정밀하게 측정할 수는 있으나, 샘플(sample) 준비 시간이 오래 걸리고, 고비용의 정밀하고 복잡한 장비를 필요로 한다.
이외에, 광학적 기법을 이용하여 세균 및 미생물을 측정하는 기법이 존재한다. 예를 들어, 광학적 기법으로 라만 분광법(Raman Spectrometry), 및 다중분광 영상(Multispectral imaging)이 이용되나, 복잡한 광학계가 필요하여, 복잡한 광학계를 다룰 수 있는 전문적인 지식과 연구실 수준의 설비를 요구하며, 오랜 측정 시간이 필요하므로 식품 가공 공장이나 일반 가정에서 사용하는 데 어려움이 존재한다.
이에 따라, 식품의 유통은 품질검사 이후에 이루어지지만, 유통과정 중의 식품이나 보관 중인 식품은 유통 기한 이외에는 신선도를 측정하는 데 어려움이 존재한다. 더욱이, 세균은 상온뿐만 아니 라 저온(예컨대, 4도씨) 상태에서도 증식이 가능하므로, 보관중인 식품에 대해서도 가정이나, 마트 등에서 일반인이 쉽게 세균 및 미생물을 측정할 수 있는 기술이 필요하다.
한국공개특허 제10-2015-0050265호는 미생물에 자외선을 방출시켜 미생물의 단백질 성분을 구성하는 아미노산의 형광 스펙트럼을 수신하여 미생물을 탐지하는 기술을 개시하고 있다.
본 발명은 레이저 스페클을 이용하여 보광 중인 식품에 존재하는 세균 및 미생물을 탐지하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 광원과 카메라를 광학계로 구성하여, 광학계를 구동하는 전문적인 지식이 없더라도 빠르고 정밀하게 식품 내 세균 또는 미생물의 존재 유무와 활동성을 탐지하기 위한 것이다.
미생물 탐지 장치는, 미생물을 탐지하기 위해 샘플(sample)에 광을 조사하는 광원, 및 상기 샘플에 입사된 광이 다중산란(multiple scattering)됨에 따라 형성된 레이저 스페클(laser speckle)을 기정의된 기준 시간마다 측정하고, 측정된 레이저 스페클의 시간 상관관계(temporal correlation)에 기초하여 상기 샘플에 포함된 미생물의 농도를 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 측정부는, 상기 기준 시간마다 측정된 레이저 스페클의 패턴(pattern)의 변화를 분석하여 상기 미생물의 농도를 측정할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 측정부는, 상기 레이저 스페클의 빛의 세기(intensity)의 표준편차에 기초하여 상기 샘플에 포함된 세균의 분포도를 측정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 측정부는, 상기 샘플 내에 존재하는 세균 또는 미생물의 움직임에 따라 변화하는 보강 간섭과 상쇄 간섭에 기초하여 상기 빛의 세기(intensity)의 표준편차를 계산할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 샘플에 광이 조사되어 상기 미생물의 농도가 측정될 때까지 상기 광원 및 측정부의 움직임은 제한될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 광원 및 측정부는, 반사형 광학계로 구성될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 광원 및 측정부는, 투과형 광학계로 구성될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 광원 및 측정부는, 패키징 형태로 구성될 수 있다.
미생물 탐지 방법은, 미생물을 탐지하기 위해 샘플(sample)에 광을 조사하는 단계, 상기 샘플에 입사된 광이 다중산란(multiple scattering)됨에 따라 형성된 레이저 스페클(laser speckle)을 기정의된 기준 시간마다 측정하는 단계, 및 측정된 레이저 스페클의 시간 상관관계(temporal correlation)에 기초하여 상기 샘플에 포함된 미생물의 농도를 측정할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 미생물의 농도를 측정하는 단계는, 상기 기준 시간마다 측정된 레이저 스페클의 패턴(pattern)의 변화를 분석하여 상기 미생물의 농도를 측정할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 미생물의 농도를 측정하는 단계는, 상기 레이저 스페클의 빛의 세기(intensity)의 표준편차에 기초하여 상기 샘플에 포함된 세균의 분포도를 측정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 미생물의 농도를 측정하는 단계는, 상기 샘플 내에 존재하는 세균 또는 미생물의 움직임에 따라 변화하는 보강 간섭과 상쇄 간섭에 기초하여 상기 빛의 세기(intensity)의 표준편차를 계산할 수 있다.
본 발명에 의하면, 레이저 스페클을 이용하여 보광 중인 식품에 존재하는 세균 및 미생물을 탐지할 수 있다.
또한, 본 발명은 광원과 카메라를 광학계로 구성함으로써, 쉽고 간단하게 미생물을 탐지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 미생물 탐지 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 레이저 스페클을 이용하여 샘플에 존재하는 미생물을 탐지하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 광학계가 반사형으로 구성되는 경우를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 광학계가 투과형으로 구성되는 경우를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 광학계가 패키징 형태로 구성되는 경우를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 레이저 스페클의 시간 상관 관계를 분석하여 세균 및 미생물 농도를 측정하는 방법을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 시간에 따라 측정된 레이저 스페클의 빌 세기의 표준편차 분포를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시예들은, 레이저 스페클(laser speckle)의 시간 상관관계(temporal correlation)을 이용하여 식품 속에 존재하는 세균 및 미생물의 농도와 활동성을 측정하는 기술에 관한 것이다. 특히, 본 실시예들은, 식품에 광을 조사하는 광원과 식품에 존재하는 미생물을 측정하는 카메라 만을 간단하게 광학계로 구성하여 빠르고 정밀하게 세균 및 미생물의 농도를 측정하는 기술에 관한 것이다.
레이저 스페클(laser speckle)은 빛의 간섭현상(interference)에 의해 발생하는 것으로서, 예컨대, 레이저 광이 식품, 음식물 등의 샘플(sample)에 조사되었을 때, 샘플의 표면에서 발생하는 높은 대조도의 초점을 맞추기 어려운 낟알 모양의 패턴(또는 무늬)을 의미할 수 있다.
본 실시예들에서, 광원과 카메라로 구성되는 광학계는 반사형, 투과형과 같이 다양한 형태로 구성 가능하며, 가정 또는 마트 등의 냉장고, 냉동고, 김치냉장고 등의 식품 보관 장치 내에 설치될 수도 있고, 식품 생산 또는 유통 라인 내에 설비될 수도 있다. 이외에, 광학계는 패키징 형태로 구성되어, 손으로 들고 다닐 수 있는 휴대형 형태로 구성될 수 도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 미생물 탐지 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 레이저 스페클을 이용하여 샘플에 존재하는 미생물을 탐지하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 1에서, 미생물 탐지 장치(100)는 광원(110) 및 측정부(120)를 포함할 수 있다. 그리고, 도 2의 각 단계들(201 내지 203 단계)은 도 1의 미생물 탐지 장치(100)의 각 구성 요소(예컨대, 광원 및 측정부)에 의해 수행될 수 있다.
201 단계에서, 광원(110)은 미생물을 탐지하기 위해 샘플(101)에 광을 조사할 수 있다.
예를 들어, 레이저(laser)가 광원(110)으로 이용될 수 있으며, 광원(110)은 육류, 어패류 등의 샘플(101)에 레이저 광을 조사할 수 있다. 샘플(sample, 101)은 세균 또는 미생물이 존재하는 식품으로서, 다양한 방법을 통해 준비될 수 있다. 예컨대, 식품 전체가 샘플로 이용될 수도 있고, 얇게 저민 식품이 이용될 수도 있다. 그리고, 주사기 바늘을 이용하여 생검(biopsy)하는 방법을 통해 샘플이 준비될 수도 있다. 이외에, 테이프, 생체막(membrane) 등과 같이 세균 및 미생물이 옮겨갈 수 있는 장치를 이용하여 샘플을 준비할 수도 있다.
202 단계에서, 측정부(120)는 샘플(101)에 입사된 광이 다중산란(multiple scattering)됨에 따라 형성된 레이저 스페클(laser speckle)을 기정의된 기준 시간마다 측정할 수 있다.
203 단계에서, 측정부(120)는 상기 측정된 레이저 스페클의 시간 상관관계(temporal correlation)에 기초하여 상기 샘플에 포함된 세균 및 미생물의 농도를 측정할 수 있다.
예를 들어, 측정부(120)로는 영상을 촬영하는 촬영 장치인 카메라(camera)가 이용될 수 있다. 샘플(101)에 레이저 광이 조사되면, 입사된 광은 다중산란에 의해 레이저 스페클(laser speckle)을 형성할 수 있다. 레이저 스페클은, 빛의 간섭현상에 의해 발생하므로, 샘플 내에 움직임이 없으면 시간에 다라 항상 일정한 간섭무늬를 나타낼 수 있다. 그리고, 샘플 내에 세균 및 미생물이 존재하는 경우, 레이저 스페클은, 세균이나 미생물의 움직임에 의해 시간에 따라 변화할 수 있다. 이러한, 시간에 따라 변화하는 레이저 스페클의 패턴에 기초하여 샘플 내에 세균 및 미생물이 존재하는지 여부가 신속하게 결정될 수 있다.
일례로, 카메라인 측정부(120)가 샘플(101)의 표면에 형성된 레이저 스페클을 촬영하여 레이저 스페클 영상을 생성할 수 있다. 이때, 측정부(120)는 기정된 기준 시간마다 레이저 스페클을 촬영함으로써, 레이저 스페클을 측정할 수 있다. 그러면, 측정부(120)는 기준 시간마다 생성된 레이저 스페클 영상들을 이용하여 영상들 간의 시간 상관 관계 계수를 계산할 수 있으며, 시간 상관 관계 계수에 기초하여 샘플(101) 내에 세균 및 미생물이 존재하는지 여부를 결정할 수 있다. 그리고, 측정부(120)는 시간 상관 관계 계수의 변화도에 기초하여 세균 및 미생물의 농도를 측정할 수 있다.
이때, 샘플(101)에 의해 형성된 레이저 스페클을 측정하는 동안 광원(110)과 측정부(120)로 구성된 광학계의 움직임이 제한될 수 있다. 예컨대, 광원(110)에서 샘플(101)로 광을 조사하여 미생물의 농도를 측정할 때까지 광원(110)과 측정부(120)에 움직임이 없어야, 세균 및 미생물의 농도가 정확히 측정될 수 있다. 광학계는 반사형, 투과형, 또는 패키지 형태로 구성될 수 있으며, 광학계의 다양한 구성 방법은 아래의 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 광학계가 반사형으로 구성되는 경우를 도시한 도면이다.
도 3에서, 샘플에 입사된 레이저 광은 샘플의 광학적 불균일한 특징 때문에 다중산란 현상이 발생하여 일부 빛이 반사되어 나올 수 있다. 그러면, 카메라는 샘플의 광학적 불균일 특성으로 인해 샘플에 빛이 반사되어 출사됨에 따라 발생하는 레이저 스페클 신호를 촬영하여, 샘플에 의해 유발된 레이저 스페클을 측정할 수 있다.
도 3에서, 광원의 파장, 빛의 세기 등 제한을 받지 않고 사용될 수 있으며, 카메라의 종류는 2 차원 정보를 측정할 수 있는 카메라가 선호되나 1차원 정보를 측정하는 카메라도 사용될 수 있다.
도 3에서, 광원, 샘플 위치는 제한되지 않으며, 반사된 레이저 스페클 신호를 측정하는 카메라는 측정된 하나의 스페클 크기가 카메라의 픽셀들 중 2 내지 3 픽셀 이상에 해당하도록 위치할 수 있다. 예컨대, 카메라는 상기 샘플에 의한 광의 반사로 인한 레이저 스페클 신호를 측정하기 위해, 샘플로 광이 입사되는 면과 마주보며 일정 각도(θ)로 기울어져 위치할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 광학계가 투과형으로 구성되는 경우를 도시한 도면이다.
도 4에서, 샘플에 입사된 레이저 광은 샘플의 광학적 불균일한 특징 때문에 다중산란 현상이 발생하여 일부 빛이 샘플을 투과하여 출사될 수 있다. 그러면, 카메라는 광이 샘플을 투과하여 출사됨에 따라 발생하는 레이저 스페클 신호를 촬영함으로써, 샘플을 투과함에 따라 유발된 레이저 스페클을 측정할 수 있다.
도 4에서, 광원의 파장, 빛의 세기 등 제한을 받지 않고 사용될 수 있으며, 카메라의 종류는 2 차원 정보를 측정할 수 있는 카메라가 선호되나 1차원 정보를 측정하는 카메라도 사용될 수 있다.
도 4에서, 광원, 샘플 위치는 제한되지 않으며, 투과된 레이저 스페클 신호를 측정하는 카메라는 측정된 하나의 스페클 크기가 카메라의 픽셀들 중 2 내지 3 픽셀 이상 되도록 위치할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 광학계가 패키징 형태로 구성되는 경우를 도시한 도면이다.
도 5에서, 샘플에 입사된 레이저 광은 샘플의 광학적 불균일한 특징 때문에 다중산란 현상이 발생하여 일부 빛이 반사되어 나오게 되고, 이를 빔 스플리터(Beam splitter)를 이용하여 일부 빛의 경로를 틀어(변경하여) 카메라로 샘플에 의해 유발된 레이저 스페클을 측정할 수 있다. 예컨대, 빔 스플리터는 광원과 샘플 사이에 위치하며, 샘플에 의해 반사되어 출사되는 광의 경로를 변경시킬 수 있다. 그리고, 카메라는 샘플에 의해 반사 및 경로가 변경됨에 따라 발생하는 레이저 스페클을 측정할 수 있다.
도 5에서, 광원의 파장, 빛의 세기 등 제한을 받지 않고 사용될 수 있으며, 카메라의 종류는 2 차원 정보를 측정할 수 있는 카메라가 선호되나 1차원 정보를 측정하는 카메라도 사용될 수 있다.
도 5에서, 광원, 빔 스플리터(BS), 및 카메라는 패키징 형태로 고정되어 하나의 모듈로써 작동하며, 카메라에 측정된 하나의 스페클 크기가 카메라의 픽셀들 중 2 내지 3 픽셀 이상 되도록 샘플을 위치할 수 있다.
도 5에서, 패키징 형태, 즉, 휴대형으로 광학계가 구성되는 경우, 샘플에 의해 형성된 레이저 스페클이 측정되는 동안 광학계에 움직임이 존재하지 않도록 주의가 필요할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 레이저 스페클의 시간 상관 관계를 분석하여 세균 및 미생물 농도를 측정하는 방법을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 6에서, 레이저 스페클의 시간 상관 관계를 분석하여 세균 및 미생물 농도를 측정하는 동작은 도 1의 측정부(120)에 의해 수행될 수 있다.
도 6을 참고하면, 광원(110)은 기준 시간마다 레이저 광을 샘플(101)에 조사할 수 있으며, 측정부(120)는 다중산란에 의해 형성된 레이저 스페클을 기준 시간마다 측정할 수 있다. 이때, 측정부(120)는 기준 시간마다 생성된 레이저 스페클 영상들을 분석하여, 시간 상관 관계 계수의 변화를 통해 샘플(101) 내에 세균 및 미생물 농도를 측정할 수 있다.
측정된 레이저 스페클 영상의 시간 상관 관계는 아래의 수학식 1을 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112016023362579-pat00001
수학식 1에서,
Figure 112016023362579-pat00002
:시간 상관 관계 계수,
Figure 112016023362579-pat00003
:표준화된 빛 세기, , (x,y): 카메라의 픽셀 좌표, t: 측정된 시간, T: 총 측정 시간, t: 타임레그(time lag)를 나타낼 수 있다.
수학식 1에 따라 시간 상관 관계 계수가 계산될 수 있으며, 시간 상관 관계 계수가 기정의된 특정 값 이하로 떨어지는 시간 분석을 통해 세균 및 미생물 농도가 측정될 수 있다. 세균 및 미생물의 농도가 증가할수록 시간 상관 관계 계수가 특정 값 이하로 떨어지는 시간이 짧아진다. 특정 값을 정하는 기준은 식품 종류, 미생물의 종류에 따라 다양하게 적용될 수 있다.
일례로, 측정부(120)는 레이저 스페클 영상들에서, 시간이 변화됨에 따라 레이저 스페클의 패턴이 변화하였는지 여부를 확인함으로써, 샘플(101) 내에 세균 및 미생물이 존재하는지 여부를 결정할 수 있다. 예컨대, 샘플(101) 내에 움직임이 없으면, 레이저 스페클은 시간에 따라 항상 일정한 간섭무늬를 나타낼 수 있다. 즉, 상기 움직임이 없으면 기준 시간마다 측정된 레이저 스페클 영상들에서, 레이저 스페클의 패턴이 일정한 간섭무늬를 가질 수 있다. 이처럼, 레이저 스페클 영상들이 일정한 간섭무늬를 가지는 경우, 측정부(120)는 샘플(101)에 세균 및 미생물이 존재하지 않는 것으로 결정할 수 있다.
그리고, 상기 레이저 스페클의 패턴이 상기 간섭무늬를 갖지 않고 변화하는 경우, 측정부(120)는 샘플(101)에 세균 및 미생물이 존재하는 것으로 결정할 수 있다. 즉, 샘플(101)인 식품 내에 세균이나 미생물이 존재하는 경우 시간이 지남에 따라, 세균 및 미생물은 증식하며 세균과 미생물은 지속적으로 움직임일 수 있다. 이러한 세균과 미생물의 움직임으로 인해 레이저 스페클의 패턴이 시간에 따라 지속적으로 변화될 수 있다. 이에 따라, 기준시간마다 측정된 레이저 스페클 영상에서, 레이저 스페클의 패턴이 기정의된 오차범위 이상으로 변한 경우, 측정부(120)는 샘플(101)에 세균 및 미생물이 존재하는 것으로 결정할 수 있다.
이때, 레이저 스페클의 패턴의 변화 정도는 세균 및 미생물의 농도에 따라 결정될 수 있다. 이에 따라, 시간 상관 관계 분석을 통해 세균 및 미생물의 농도가 측정될 수 있다. 예를 들어, 레이저 스페클의 패턴의 변화 정도를 측정하기 위해 레이저 스페클의 빛 세기의 표준 편차가 이용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 시간에 따라 측정된 레이저 스페클의 빌 세기의 표준편차 분포를 도시한 도면이다.
도 7을 참고하면, 측정부(120)는 기준 시간마다 측정된 레이저 스페클 영상을 대상으로, 레이저 스페클의 빛 세기(intensity)의 표준편차를 계산할 수 있다.
샘플(101) 내에 존재하는 세균 및 미생물이 지속적으로 움직임에 따라 보강 간섭과 상쇄 간섭이 상기 움직임에 대응하여 변화할 수 있다. 이때, 보강 간섭과 상쇄 간섭이 변화함에 따라, 빛 세기의 정도가 크게 변화할 수 있다. 그러면, 측정부(120)는, 빛 세기의 변화 정도를 나타내는 표준 편차를 구하여 샘플(101)에서 세균 및 미생물이 있는 곳을 측정할 수 있으며, 세균 및 미생물의 분포도를 측정할 수 있다.
예를 들어, 측정부(120)는 기정의된 시간마다 측정된 레이저 스페클 영상을 합성하고, 합성된 영상에서 레이저 스페클의 시간에 따른 빛 세기 표준편차를 계산할 수 있다. 레이저 스페클의 시간에 따른 빛 세기 표준편차는 아래의 수학식 2에 기초하여 계산될 수 있다.
Figure 112016023362579-pat00004
수학식 2에서, S: 표준편차, ( x,y ): 카메라 픽셀 좌표, T: 총 측정 시간, t: 측정 시간, I t : t 시간에 측정된 빛 세기,
Figure 112016023362579-pat00005
: 시간에 따른 평균 빛 세기를 나타낼 수 있다.
세균 및 미생물의 움직임에 따라 보강 및 상쇄 간섭 패턴이 달라지게 되고, 수학식 2에 기초하여 계산된 표준편차 값이 커지게 되기 때문에 이에 기초하여 세균 및 미생물의 농도가 측정될 수 있다.
그리고, 측정부(120)는 레이저 스페클의 빛 세기의 표준편차 값의 크기와 세균 및 미생물 농도와 선형적인 관계에 기초하여 샘플(101)에 포함된 세균 및 미생물의 분포도, 즉, 농도를 측정할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 샘플(sample) 내에 존재하는 세균이나 미생물을 탐지하기 위해 상기 샘플에 광을 조사하는 광원; 및
    상기 샘플에 조사된 광이 다중산란(multiple scattering)됨에 따라 형성된 레이저 스페클(laser speckle)을 기정의된 기준 시간마다 측정하고, 시간에 따른 레이저 스페클의 패턴의 변화 정도에 기초하여 상기 샘플에 포함된 상기 세균이나 미생물의 농도를 측정하는 측정부
    를 포함하고,
    상기 측정부는,
    상기 샘플에 조사된 광이 상기 샘플을 투과하거나 상기 샘플 내에서 반사된 후 다중산란되어 상기 레이저 스페클을 형성하고, 형성된 레이저 스페클이 상기 샘플 내의 세균이나 미생물의 움직임에 따라 변화하는 것을 촬영하고, 상기 촬영에 기초하여 상기 시간에 따른 레이저 스페클의 패턴의 변화 정도를 측정하여 상기 샘플 내에 존재하는 상기 세균이나 미생물의 존재 여부 및 농도를 결정하는 것
    을 특징으로 하는 미생물 탐지 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 레이저 스페클의 빛의 세기(intensity)의 표준편차에 기초하여 상기 샘플에 포함된 세균의 분포도를 측정하는 것
    을 특징으로 하는 미생물 탐지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 샘플 내에 존재하는 세균 또는 미생물의 움직임에 따라 변화하는 보강 간섭과 상쇄 간섭에 기초하여 빛의 세기(intensity)의 표준편차를 계산하는 것
    을 특징으로 하는 미생물 탐지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 샘플에 광이 조사되어 상기 미생물의 농도가 측정될 때까지 상기 광원 및 측정부의 움직임은 제한되는 것
    을 특징으로 하는 미생물 탐지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광원 및 측정부는,
    반사형 광학계로 구성되는 것을 특징으로 하는 미생물 탐지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광원 및 측정부는,
    투과형 광학계로 구성되는 것을 특징으로 하는 미생물 탐지 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광원 및 측정부는,
    패키징 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 미생물 탐지 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 샘플에 입사된 광이 다중산란(multiple scattering)되어 상기 샘플에 의해 반사되어 출사되며, 출사되는 광의 경로를 변경하는 빔 스플리터(Beam Splitter)
    를 더 포함하는 미생물 탐지 장치.
  10. 샘플(sample) 내에 존재하는 세균이나 미생물을 탐지하기 위해 상기 샘플에 광을 조사하는 단계;
    상기 샘플에 조사된 광이 다중산란(multiple scattering)됨에 따라 형성된 레이저 스페클(laser speckle)을 기정의된 기준 시간마다 측정하는 단계; 및
    시간에 따른 레이저 스페클의 패턴의 변화 정도에 기초하여 상기 샘플에 포함된 상기 세균이나 미생물의 농도를 측정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 미생물의 농도를 측정하는 단계는,
    상기 샘플에 조사된 광이 상기 샘플을 투과하거나 상기 샘플 내에서 반사된 후 다중산란되어 상기 레이저 스페클을 형성하고, 형성된 레이저 스페클이 상기 샘플 내의 세균이나 미생물의 움직임에 따라 변화하는 것을 촬영하고, 상기 촬영에 기초하여 상기 시간에 따른 레이저 스페클의 패턴의 변화 정도를 측정하여 상기 샘플 내에 존재하는 상기 세균이나 미생물의 존재 여부 및 농도를 결정하는 것
    을 특징으로 하는 미생물 탐지 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 미생물의 농도를 측정하는 단계는,
    상기 레이저 스페클의 빛의 세기(intensity)의 표준편차에 기초하여 상기 샘플에 포함된 세균의 분포도를 측정하는 것
    을 특징으로 하는 미생물 탐지 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 미생물의 농도를 측정하는 단계는,
    상기 샘플 내에 존재하는 세균 또는 미생물의 움직임에 따라 변화하는 보강 간섭과 상쇄 간섭에 기초하여 빛의 세기(intensity)의 표준편차를 계산하는 것
    을 특징으로 하는 미생물 탐지 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는 카메라를 포함하고, 상기 측정부에서 측정되는 스페클 하나의 크기가 상기 카메라의 픽셀들 중 2 내지 3픽셀 이상이 되도록 상기 샘플이 위치하도록 구성되는 것
    을 특징으로 하는 미생물 탐지 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 미생물의 농도를 측정하는 단계는, 카메라에 의하여 수행되며, 상기 카메라에 의해 측정되는 스페클 하나의 크기가 상기 카메라의 픽셀들 중 2 내지 3픽셀 이상이 되도록 상기 샘플이 위치하는 것
    을 특징으로 하는 미생물 탐지 방법.
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