KR102069645B1 - system and method for image scanning utilizing photosynthesis mechanism - Google Patents

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Abstract

광합성 메커니즘을 활용한 이미지 스캐닝 시스템 및 방법이 제공된다. 이미지 스캐닝 시스템은 제1 범위의 파장의 광을 대상물에 방출하는 광원; 상기 대상물을 투과하는 광과 상기 대상물에 반사되는 광 중 적어도 하나를 흡수하고, 상기 흡수한 광에서 상기 제1 범위의 파장의 광에 비례하여 전류를 생성하는 광전류 생성부; 및 상기 광전류 생성부에서 생성된 전류를 측정하는 계측부를 포함한다.Provided are an image scanning system and method utilizing a photosynthetic mechanism. The image scanning system includes a light source for emitting light of a first range of wavelengths to an object; A photocurrent generator for absorbing at least one of light passing through the object and light reflected from the object, and generating a current in proportion to light having a wavelength in the first range from the absorbed light; And a measuring unit measuring the current generated by the photocurrent generator.

Figure R1020180012730
Figure R1020180012730

Description

광합성 메커니즘을 활용한 이미지 스캐닝 시스템 및 방법{system and method for image scanning utilizing photosynthesis mechanism}System and method for image scanning utilizing photosynthesis mechanism

본 발명은 이미지 스캐닝 시스템 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로 광합성 메커니즘을 활용한 이미지 스캐닝 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image scanning system and method, and more particularly to an image scanning system and method utilizing a photosynthetic mechanism.

인간의 시각 시스템은 카메라와 상응하는 구조를 가진 눈의 각 기관을 통해 구성된다. 식물의 시각 시스템은 인간과 동일할 수 없으나 식물 또한 인간과 마찬가지로 시각적 환경에 민감한 특성을 보인다. 식물에게 빛은 성장의 원천일 뿐만 아니라 정보의 벡터일 수 있다. 따라서, 식물을 연구함에 있어 식물 주변의 빛의 양, 주요 방향 및 스펙트럼 구성에 관한 정보를 수집하는 것은 중요한 요소일 수 있다.The human visual system is constructed through each organ of the eye, which has a corresponding structure with the camera. Plant visual systems cannot be identical to humans, but plants, like humans, are sensitive to the visual environment. For plants, light can be a source of growth as well as a vector of information. Thus, gathering information about the amount of light around the plant, its main direction, and its spectral composition can be important in studying plants.

여기서, 식물의 굴광 현상(Phototropism)은 식물의 어떠한 시각 시스템을 갖추고 있다는 증거일 수 있다. 굴광 현상이란 식물이 빛의 방향이나 반대 방향으로 자라나는 현상을 말하며, 이는 빛의 방향에 따라 식물 성장 호르몬인 옥신(auxin)의 농도가 달라지는 것에 기인한다. 즉, 식물 또한 빛을 인지할 수 있는 시각 시스템을 가진 것으로 추정된다. 또한, 시각은 빛에 대한 반응으로 식물이 빛에 반응하는 다양한 현상 중에서 가장 일반적인 현상은 광합성일 수 있다. 광합성은 빛에 의존적인 명반응과 빛에 독립적인 암 반응을 포함하고, 상기 명반응에서 빛 에너지는 포획되어 에너지 저장 분자인 ATP(Adenosine triphosphate)와 NADP(Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate)의 환원 형태인 NADPH를 만드는 데 사용되며, 이 과정에서 전류가 생성될 수 있다.Here, the phototropism of the plant may be evidence that a certain visual system of the plant is provided. Excavation is a phenomenon in which plants grow in the opposite direction of light, which is due to the change in the concentration of auxin, a plant growth hormone, depending on the direction of light. In other words, it is assumed that plants also have a visual system that can perceive light. In addition, the most common phenomenon among the various phenomena in which plants respond to light in response to light may be photosynthesis. Photosynthesis includes light-dependent light reactions and light-independent cancer reactions in which light energy is captured to form NADPH, a reduced form of the energy storage molecules Adenosine triphosphate (ATP) and NADP (Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate). Current can be generated in the process.

본 발명자는 이러한 광합성 메커니즘에서 발생하는 전류를 활용한 센싱 시스템 및 방법을 개발하기에 이르렀으며, 본 발명의 실시예에 따른 센싱 시스템 및 방법은 식물의 시각 시스템을 분석하는 데 활용될 수 있다.The present inventors have developed a sensing system and method using current generated from such photosynthetic mechanism, and the sensing system and method according to the embodiment of the present invention can be utilized to analyze the visual system of a plant.

본 발명은 광합성 메커니즘을 활용한 이미지 스캐닝 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide an image scanning system and method utilizing the photosynthetic mechanism.

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캐닝 시스템은 제1 범위의 파장의 광을 대상물에 방출하는 광원; 상기 대상물을 투과하는 광과 상기 대상물에 반사되는 광 중 적어도 하나를 흡수하고, 상기 흡수한 광에서 상기 제1 범위의 파장의 광에 비례하여 전류를 생성하는 광전류 생성부; 및 상기 광전류 생성부에서 생성된 전류를 측정하는 계측부를 포함한다.An image scanning system according to an embodiment of the present invention includes a light source for emitting a light of a wavelength of the first range to the object; A photocurrent generator for absorbing at least one of light passing through the object and light reflected from the object, and generating a current in proportion to light having a wavelength in the first range from the absorbed light; And a measuring unit measuring the current generated by the photocurrent generator.

일 실시예에서, 상기 광전류 생성부는 제1 전극, 상기 제1 전극과 연결된 광촉매 재료층, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 전해질을 포함할 수 있다.The photocurrent generator may include a first electrode, a photocatalyst material layer connected to the first electrode, a second electrode, and an electrolyte electrically connecting the first electrode and the second electrode.

일 실시예에서, 상기 광촉매 재료층은 상기 제1 범위의 파장의 광에 전자가 여기될 수 있는 광촉매를 포함할 수 있다.In one embodiment, the photocatalyst material layer may include a photocatalyst in which electrons may be excited to light of the first range of wavelengths.

일 실시예에서, 상기 광촉매 재료층은 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 형성된 TiO2 나노 어레이를 포함하며, 상기 베이스 기판은 불소 도핑 산화주석(fluorine-doped tin oxide, FTO)이 코팅된 유리 기판일 수 있다.In one embodiment, the photocatalyst material layer includes a base substrate and a TiO 2 nano array formed on the base substrate, wherein the base substrate is a glass substrate coated with fluorine-doped tin oxide (FTO). Can be.

일 실시예에서, 상기 전해질은 염기성 용액, 산성 용액, 중성 용액(neutral solution), 바닷물(seawater) 및 물(water) 중 하나이고, 상기 제1 전극은 은/염화은(Ag/Agcl) 전극이고, 제2 전극은 백금(Pt) 전극일 수 있다.In one embodiment, the electrolyte is one of a basic solution, an acidic solution, a neutral solution, seawater and water, the first electrode is a silver / silver chloride (Ag / Agg) electrode, The second electrode may be a platinum (Pt) electrode.

일 실시예에서, 상기 광원과 상기 대상물 사이에 위치하는 집광 부재, 상기 대상물을 이동시키는 조작부 및 상기 조작부를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 조작부는 상기 대상물을 순차적으로 수평 이동시키며, 상기 제어부는 상기 대상물의 위치에 따른 전류량을 기록하여, 하나의 스캔 이미지로 생성할 수 있다. In one embodiment, the light collecting member positioned between the light source and the object further comprises a control unit for controlling the operation unit and the operation unit for moving the object, the operation unit to horizontally move the object sequentially, The current amount according to the position of the object may be recorded and generated as one scan image.

일 실시예에서, 상기 광촉매 재료층은 식물의 엽록체 또는 광합성 미생물을 포함할 수 있다. In one embodiment, the photocatalytic material layer may comprise chloroplasts or photosynthetic microorganisms of plants.

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캐닝 방법은 광원이, 제1 범위의 파장의 광을 대상물에 방출하는 단계;An image scanning method according to an embodiment of the present invention includes the steps of: a light source emitting light of a wavelength in a first range to an object;

광전류 생성부가, 상기 대상물을 투과하는 광 및 상기 대상물에 반사되는 광 중 적어도 하나를 흡수하고, 상기 흡수한 광에서 상기 제1 범위의 파장의 광에 비례하여 전류를 생성하는 단계; 및 계측부가, 상기 생성된 전류를 측정하는 단계를 포함한다.A photocurrent generating unit, absorbing at least one of light passing through the object and light reflected from the object, and generating a current in proportion to light having a wavelength in the first range from the absorbed light; And a measuring unit measuring the generated current.

일 실시예에서, 상기 생성된 전류를 측정하는 단계는, 상기 대상물은 순차적으로 수평 이동되며, 상기 대상물의 위치에 따른 전류량을 기록하여, 하나의 스캔 이미지를 생성하는 것을 더 포함할 수 있다.In an exemplary embodiment, the measuring of the generated current may further include generating one scan image by recording the current amount according to the position of the object by horizontally moving the object.

일 실시예에서, 일 실시예에서, 상기 광전류 생성부는 제1 전극, 상기 제1 전극과 연결된 광촉매 재료층, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 전해질을 포함할 수 있다.In one embodiment, the photocurrent generating unit may include a first electrode, a photocatalyst material layer connected to the first electrode, a second electrode, and an electrolyte electrically connecting the first electrode and the second electrode. Can be.

일 실시예에서, 상기 광촉매 재료층은 상기 제1 범위의 파장의 광에 전자가 여기될 수 있는 광촉매를 포함할 수 있다.In one embodiment, the photocatalyst material layer may include a photocatalyst in which electrons may be excited to light of the first range of wavelengths.

일 실시예에서, 상기 광촉매 재료층은 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 형성된 TiO2 나노 어레이를 포함하며, 상기 베이스 기판은 불소 도핑 산화주석(fluorine-doped tin oxide, FTO)이 코팅된 유리 기판일 수 있다.In one embodiment, the photocatalyst material layer includes a base substrate and a TiO 2 nano array formed on the base substrate, wherein the base substrate is a glass substrate coated with fluorine-doped tin oxide (FTO). Can be.

일 실시예에서, 상기 전해질은 염기성 용액, 산성 용액, 중성 용액(neutral solution), 바닷물(seawater) 및 물(water) 중 하나이고, 상기 제1 전극은 은/염화은(Ag/Agcl) 전극이고, 제2 전극은 백금(Pt) 전극일 수 있다.In one embodiment, the electrolyte is one of a basic solution, an acidic solution, a neutral solution, seawater and water, the first electrode is a silver / silver chloride (Ag / Agg) electrode, The second electrode may be a platinum (Pt) electrode.

일 실시예에서, 상기 광촉매 재료층은 식물의 엽록체 또는 광합성 미생물을 포함할 수 있다.In one embodiment, the photocatalytic material layer may comprise chloroplasts or photosynthetic microorganisms of plants.

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캐닝 시스템 및 방법은 식물의 광합성 메커니즘을 이용한 이미지 스캐닝 시스템 및 방법으로 종래 CCD 또는 CMOS 스캐닝 시스템과 동일한 형태로 사물을 스캐닝할 수 있어, 종래 CCD 또는 CMOS 스캐닝 시스템을 대체할 수 있다.The image scanning system and method according to an embodiment of the present invention is an image scanning system and method using a photosynthetic mechanism of a plant to scan an object in the same form as a conventional CCD or CMOS scanning system, thereby providing a conventional CCD or CMOS scanning system. Can be replaced.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캐닝 시스템은 식물의 광합성 메커니즘을 이용한 것이며, 다양한 전해질 환경에 적용될 수 있는 바, 다양한 환경에 살고 있는 식물에도 적용될 수 있다. 즉, 광 전류를 측정하여 식물이 바라보는 환경에 대한 이미지 스캐닝이 가능할 수 있다. 이에 따라 식물의 시각 시스템을 분석하는 데 활용될 수 있다.In addition, the image scanning system according to an embodiment of the present invention uses a photosynthetic mechanism of a plant, and can be applied to various electrolyte environments, and can be applied to plants living in various environments. That is, by measuring the light current it may be possible to scan the image of the environment viewed by the plant. This can be used to analyze the plant's visual system.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광합성 메커니즘을 활용한 이미지 스캐닝 시스템의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광전류 생성부의 나노 와이어를 나타낸 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계측부의 전류 측정량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 스캐닝 이미지이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캐닝 시스템의 다른 실험예에 관한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캐닝 방법의 순서도이다.
1 is an exemplary view showing the structure of an image scanning system using a photosynthesis mechanism according to an embodiment of the present invention.
2 is an image showing a nanowire of a photocurrent generator according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a current measurement amount of the measurement unit according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary scanning image in accordance with an embodiment of the present invention.
5 and 6 are exemplary views of another experimental example of the image scanning system according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of an image scanning method according to an embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당 업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로 기술된 것이 아니며, 본 발명의 범위는 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These examples are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. The various embodiments of the invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein may be embodied in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. In addition, the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which the claims are entitled. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions in many respects.

본 명세서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.The terminology used herein is a general term that is widely used as far as possible while considering functions, but may vary according to the intention or custom of a person skilled in the art or the emergence of a new technology. In addition, in certain cases, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in the description of the corresponding specification. Therefore, the terms used in the present specification should be interpreted based on the actual meanings of the terms and the contents throughout the present specification, rather than simple names of the terms.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광합성 메커니즘을 활용한 이미지 스캐닝 시스템의 구조를 나타낸 예시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광전류 생성부의 나노 와이어를 나타낸 이미지이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계측부의 전류 측정량을 나타낸 그래프이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 스캐닝 이미지이다.1 is an exemplary view showing the structure of an image scanning system using a photosynthesis mechanism according to an embodiment of the present invention. 2 is an image showing a nanowire of a photocurrent generator according to an embodiment of the present invention. 3 is a graph showing a current measurement amount of the measurement unit according to an embodiment of the present invention. 4 is an exemplary scanning image in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 이미지 스캐닝 시스템(10)은 광원(110), 광전류 생성부(120), 계측부(130) 및 집광 부재(140)를 포함한다.1 to 4, the image scanning system 10 includes a light source 110, a photocurrent generator 120, a measurement unit 130, and a light collecting member 140.

광원(110)은 제1 범위의 파장의 광을 방출할 수 있다. 광원(110)은 LED(Light emitting diode) 또는 OLED(Organic light emitting diodes)일 수 있다. 광원(110)이 방출하는 제1 범위의 파장은 자외선 영역(100nm-400nm) 또는 적외선 영역(700nm-10,000nm)일 수 있다. 즉, 광원(110)은 자외선광 또는 적외선광일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 범위의 파장은 가시 광선 영역의 특정 색에 해당할 수 있다. 예시적으로, 제1 범위의 파장은 647nm-700nm일 수 있고 광원(110)은 적색광일 수 있으며, 제1 범위의 파장은 492nm-575nm일 수 있고 광원(110)은 녹색광일 수도 있다. 여기서, 광원(110)은 후술할 광전류 생성부(120)에 흡수되어 전류를 생성할 수 있는 파장의 광을 방출할 수 있다. 제1 범위의 파장의 광에 의해 광전류 생성부(120)에 포함된 광촉매 재료는 전자가 여기될 수 있다. 제1 범위의 파장은 광촉매 재료의 밴드갭 에너지와 대응될 수 있다.광원(110)은 대상물(150)에 상기 제1 범위의 파장의 광을 방출할 수 있다.The light source 110 may emit light having a wavelength in the first range. The light source 110 may be a light emitting diode (LED) or organic light emitting diodes (OLED). The wavelength of the first range emitted by the light source 110 may be an ultraviolet region (100 nm-400 nm) or an infrared region (700 nm-10,000 nm). That is, the light source 110 may be ultraviolet light or infrared light. However, the present invention is not limited thereto, and the wavelength of the first range may correspond to a specific color of the visible light region. For example, the wavelength of the first range may be 647 nm-700 nm and the light source 110 may be red light, the wavelength of the first range may be 492 nm-575 nm, and the light source 110 may be green light. Here, the light source 110 may be absorbed by the photocurrent generator 120 to be described later to emit light of a wavelength capable of generating a current. Electron may be excited in the photocatalyst material included in the photocurrent generator 120 by light of a wavelength in the first range. The wavelength of the first range may correspond to the bandgap energy of the photocatalyst material. The light source 110 may emit light having the wavelength of the first range to the object 150.

대상물(150)은 이미지 스캐닝 시스템(10)에서 스캔을 수행할 대상 물체일 수 있다. 여기서, 광원(110)에서 방출된 광은 대상물(150)을 투과하거나, 대상물(150)에 의해 반사될 수 있다. 상기 광은 투명한 상태의 대상물(150)을 투과할 수 있다. 또한 대상물(150)은 부분적으로 또는 전체적으로 불투명한 상태일 수 있으며, 상기 제1 범위의 파장의 광 중 일부 파장은 상기 대상물(150)에 흡수되고, 다른 파장은 반사될 수도 있다. 즉, 상기 대상물(150)을 향해 방출된 광은 상기 대상물(150)의 상태를 반영하여, 대상물(150)을 투과하거나, 반사될 수 있다. 상기 대상물(150)을 투과하거나 반사되는 광은 광전류 생성부(120)로 제공될 수 있다.The object 150 may be an object to be scanned in the image scanning system 10. Here, the light emitted from the light source 110 may pass through the object 150 or may be reflected by the object 150. The light may pass through the object 150 in a transparent state. In addition, the object 150 may be partially or entirely opaque, and some wavelengths of light having the wavelength of the first range may be absorbed by the object 150, and other wavelengths may be reflected. That is, the light emitted toward the object 150 may reflect the state of the object 150 to transmit or reflect the object 150. Light transmitted or reflected through the object 150 may be provided to the photocurrent generator 120.

집광 부재(140)는 광원(110)과 대상물(150) 사이에 위치할 수 있다. 집광 부재(140)는 핀 홀과 렌즈로 구성될 수 있다. 광원(110)에서 방출된 광은 핀 홀을 통과하여 렌즈로 이동될 수 있으며, 렌즈를 통과하면서 대상물(150)로 집중될 수 있다. 여기서 렌즈는 제1 범위의 파장을 제외한 광을 차단하고 제1 범위의 광만을 대상물(150)에 제공하도록 구비될 수 있다. 또한, 집광 부재(140)는 광원(110)에서 방출된 광을 대상물(150)의 특정 영역으로 집중시킬 수도 있다.The light collecting member 140 may be positioned between the light source 110 and the object 150. The light collecting member 140 may be composed of a pinhole and a lens. The light emitted from the light source 110 may move to the lens through the pin hole, and may be concentrated on the object 150 while passing through the lens. Here, the lens may be provided to block light except the wavelength of the first range and provide only the light of the first range to the object 150. In addition, the light collecting member 140 may concentrate the light emitted from the light source 110 to a specific region of the object 150.

광전류 생성부(120)는 상기 광을 흡수하여 전류를 생성할 수 있다. 구체적으로, 광전류 생성부(120)는 대상물(150)을 투과하는 광과 대상물(150)에 반사되는 광 중 적어도 하나를 흡수하고, 상기 흡수한 광에서 제1 범위의 파장의 광에 비례하여 전류를 생성한다.The photocurrent generator 120 may absorb the light to generate a current. Specifically, the photocurrent generator 120 absorbs at least one of the light passing through the object 150 and the light reflected by the object 150, and the current is proportional to the light of the wavelength of the first range from the absorbed light. Create

이때 광전류 생성부(120)는 제1 범위의 파장의 광에 높은 감도를 가질 수 있다. 즉, 광전류 생성부(120)가 생성하는 전류량은 입사되는 제1 범위의 파장의 광량에 비례할 수 있다. 여기서, 광전류 생성부(120)는 광합성 원리를 이용한 인공 광합성 장치일 수 있다. In this case, the photocurrent generator 120 may have high sensitivity to light having a wavelength in the first range. That is, the amount of current generated by the photocurrent generator 120 may be proportional to the amount of light of the wavelength of the incident first range. Here, the photocurrent generator 120 may be an artificial photosynthesis device using the photosynthesis principle.

인공 광합성 장치를 이용한 예시적인 실시예에서, 광전류 생성부(120)는 제1 전극(121), 제1 전극과 연결된 광촉매 재료층(122), 제2 전극(123) 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 전해질(124)을 포함한다.In an exemplary embodiment using an artificial photosynthesis device, the photocurrent generator 120 may include a first electrode 121, a photocatalyst material layer 122 connected to the first electrode, a second electrode 123, and the first electrode and the first electrode 121. And an electrolyte 124 electrically connecting the second electrode.

광촉매 재료층(122)은 제1 범위의 파장에 전자가 여기될 수 있는 광촉매로 준비될 수 있다. 즉, 광촉매 재료층(122)은 광원에서 조사된 광의 파장에 전자가 여기될 수 있는 밴드갭 에너지를 가지는 광촉매를 포함할 수 있다. The photocatalyst material layer 122 may be prepared as a photocatalyst in which electrons may be excited at a wavelength in the first range. That is, the photocatalyst material layer 122 may include a photocatalyst having a bandgap energy in which electrons may be excited at the wavelength of light emitted from the light source.

여기서, 광촉매 재료층(122)의 재료와 제1 범위의 파장간의 대응 관계는 하기 표 1과 같이 나타난다. Here, the correspondence relationship between the material of the photocatalytic material layer 122 and the wavelength of the first range is shown in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

Figure 112018011466416-pat00001
Figure 112018011466416-pat00001

광원(110)이 100nm~400nm에 해당하는 파장의 자외선 광으로 구비되는 경우, 광전류 생성부(120)의 광촉매 재료층(122)은 C, BN, AlN, GaN, TiO2, ZnS 중 어느 하나로 구비될 수 있다.When the light source 110 is provided with ultraviolet light having a wavelength corresponding to 100 nm to 400 nm, the photocatalytic material layer 122 of the photocurrent generator 120 includes any one of C, BN, AlN, GaN, TiO 2 , and ZnS. Can be.

예시적으로, 광촉매 재료층(122)은 제1 전극(121)과 연결된 베이스 기판과 베이스 기판 상에 형성된 TiO2 나노와이어 어레이를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 TiO2 나노 와이어 어레이는 다음과 같이 구비될 수 있다.For example, the photocatalytic material layer 122 may include a base substrate connected to the first electrode 121 and a TiO 2 nanowire array formed on the base substrate. TiO 2 nanowire array according to an embodiment may be provided as follows.

베이스 기판은 유리 기판 상에 불소 도핑 산화주석(fluorine-doped tin oxide, FTO)가 코팅된 기판일 수 있다. 전구체 용액은 탈 이온수(DI water) 30mL, 진한 염산(36.5-38 중량%, Sigma Aldrich) 30mL를 혼합한 후, 티타늄 이소프로포사이드(titanium isopropoxide, TTIP; Sigma Aldrich 97%) 1mL를 첨가한다. 이후, 2시간 동안 전구체 혼합 용액을 저어준다. FTO 기판(베이스 기판)을 아세톤, 이소프로판올 및 탈 이온수를 사용하여 순차적으로 초음파 세정한 후, 질소 가스로 건조시킨다. FTO 기판은 전구체 용액에 부분적으로 잠길 수 있으며, FTO 기판 상에 TiO2 나노 와이어가 성장할 수 있다. 수열 성장은 200℃, 150분 동안 수행될 수 있다. 도 2에 나타난 바와 같이, 베이스 기판(FTO 기판) 상에서 TiO2 나노와이어는 1.8(±0.1)

Figure 112018011466416-pat00002
의 길이로 형성될 수 있다. 도 2(a) 및 도 2(b)는 TiO2 나노와이어의 평면도이며, 도 2(c)는 TiO2 나노와이어의 측면도이다. TiO2 나노와이어 어레이로 구비된 광촉매 재료층(122)은 큰 밴드갭(3.2 eV)에 인해 엽록소와 유사한 자외선 광에 대해 높은 감도를 보일 수 있으며, 광을 흡수하는 경우 전류를 생성할 수 있다.The base substrate may be a substrate coated with fluorine-doped tin oxide (FTO) on a glass substrate. The precursor solution was mixed with 30 mL of deionized water (DI water) and 30 mL of concentrated hydrochloric acid (36.5-38 wt%, Sigma Aldrich), followed by addition of 1 mL of titanium isopropoxide (TTIP; Sigma Aldrich 97%). Thereafter, the precursor mixture solution is stirred for 2 hours. The FTO substrate (base substrate) was sequentially ultrasonically cleaned using acetone, isopropanol and deionized water, and then dried with nitrogen gas. The FTO substrate may be partially immersed in the precursor solution, and TiO 2 nanowires may be grown on the FTO substrate. Hydrothermal growth can be performed at 200 ° C. for 150 minutes. As shown in FIG. 2, the TiO 2 nanowires on the base substrate (FTO substrate) were 1.8 (± 0.1).
Figure 112018011466416-pat00002
It may be formed in the length of. 2 (a) and 2 (b) are plan views of TiO 2 nanowires, and FIG. 2 (c) is a side view of TiO 2 nanowires. The photocatalytic material layer 122 provided with the TiO 2 nanowire array may exhibit high sensitivity to chlorophyll-like ultraviolet light due to its large bandgap (3.2 eV) and may generate a current when absorbing light.

광전류 생성부(120)는 1M KOH 전해질(124)이 채워진 투명 용기를 더 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 광촉매 재료층(122)과 제1 전극(121)은 서로 연결된 상태로 전해질(124)에 잠긴 상태일 수 있으며, 제2 전극(123)은 제1 전극(121)과 물리적으로 떨어진 상태로 전해질(124)에 잠긴 상태일 수 있다. 제2 전극(123)은 기준 전극일 수 있다. 여기서, 제1 전극(121)은 은/염화은(Ag/Agcl) 전극이고, 제2 전극(123)은 백금(Pt) 전극일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서 전류 센싱의 정확성을 높이기 위해 제2 전극(123)을 복수 개로 사용할 수도 있다.The photocurrent generator 120 may further include a transparent container filled with the 1M KOH electrolyte 124. As shown in FIG. 1, the photocatalyst material layer 122 and the first electrode 121 may be locked to the electrolyte 124 while being connected to each other, and the second electrode 123 may be connected to the first electrode 121. It may be locked to the electrolyte 124 in a physically separated state. The second electrode 123 may be a reference electrode. Here, the first electrode 121 may be a silver / silver chloride (Ag / Agcl) electrode, and the second electrode 123 may be a platinum (Pt) electrode, but is not limited thereto. In some embodiments, a plurality of second electrodes 123 may be used to increase the accuracy of current sensing.

다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 광전류 생성부(120)는 식물의 엽록체, 광합성 미생물을 광 전류 생성 수단으로 사용하는 광합성 장치일 수도 있다. 즉, 광촉매 재료층(122)이 상술한 식물의 엽록체 또는 광합성 미생물로 구비될 수 있다. 예시적으로, 광합성 미생물은 광합성을 할 수 있는 녹조류, 홍조류, 남조류를 의미하며, 예를 들어, 클로렐라, 클라미도모나스(Chlamydomanas), 해마토코커스 (Haematococous), 보트리오 코터스(Botryococcus), 세네데스무스(Scenedesmus), 스피룰리나(Spirulina), 테트라셀미스(Tetraselmis), 두날리엘라(Dunaliella), 등 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.However, the present invention is not limited thereto, and the photocurrent generator 120 may be a photosynthesis apparatus using chloroplasts and photosynthetic microorganisms of plants as photocurrent generators. That is, the photocatalyst material layer 122 may be provided as the chloroplast or photosynthetic microorganism of the plant described above. By way of example, photosynthetic microorganism means green algae, red algae, cyanobacteria capable of photosynthesis, for example, chlorella, Chlamydomanas, Haematococous, Botryococcus, Sene Scenedesmus, Spirulina, Tetraselmis, Dunaliella, and the like, but are not limited thereto.

계측부(130)는 제1 전극(121) 및 제2 전극(123)과 연결되어 광전류 생성부(120)에서 생성되는 전류를 측정할 수 있다. 또한, 계측부(130)가 광을 흡수함에 따라 나타나는 전압 변화를 측정할 수도 있다. 도 3은 계측부(130)에서 측정된 전류량을 나타낸 그래프이다. 도 3(a)는 광을 조사하지 않은 상태와 365nm의 자외선 광을 조사한 것을 비교한 그래프이고, 도 3(b)는 10초를 주기로 자외선 광원을 on/off 한 상태를 비교한 그래프이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 광전류 생성부(120)에 365nm의 광을 제공하였을 때 일정 전류가 생성되나, 빛이 제공되지 않는 어두운 상태에서는 전류가 생성되지 않는다는 것을 알 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 일정 주기로 빛을 점등한 경우에도 전류 생성도 이에 따라 나타나는 것을 확인할 수 있다.The measurement unit 130 may be connected to the first electrode 121 and the second electrode 123 to measure a current generated by the photocurrent generator 120. In addition, the measurement unit 130 may measure the voltage change appearing as the light absorbs. 3 is a graph showing the amount of current measured by the measurement unit 130. FIG. 3 (a) is a graph comparing the irradiated state with no light and 365 nm ultraviolet light, and FIG. 3 (b) is a graph comparing the state in which the ultraviolet light source is turned on / off every 10 seconds. As shown in FIG. 3A, when a light of 365 nm is provided to the photocurrent generator 120, a constant current is generated, but the current is not generated in a dark state in which light is not provided. As shown in FIG. 3B, even when the light is turned on at a predetermined cycle, current generation may also appear accordingly.

예시적으로, 대상물(150)은 도 1에 도시된 바와 같이,'S'형상의 개구부를 가진 불투명 기판일 수 있다. 즉, 대상물(150)은 'S' 개구부를 가진 섀도우 마스크일 수 있다. 개구부로 전달된 광은 'S' 형상의 개구부를 통과하여 제1 범위의 파장을 유지한 체 광전류 생성부(120)에 도달될 수 있다. 이와 달리, 나머지 부분에 전달된 광은 대상물(150)에 흡수되거나 반사될 수 있으며, 광전류 생성부(120)에 도달되지 않거나 광의 파장이 달라진 체 도달될 수 있다. 전기 화학 장치(120)은 도달한 제1 범위의 파장을 가진 광량에 비례하여 전류를 생성할 수 있다. 또한, 상술한 집광부재(140)로 대상물(150)의 특정 부위에만 광을 집중시킬 수 있다. 즉, 대상물(150)의 특정 부분에 조사된 광은 이를 통과하거나 이에 반사되어 광전류 생성부(120)에 도달할 수 있으며, 광전류 생성부(120)는 도달된 광에 비례한 전류를 생성할 수 있다. 본 실시에에 따른 이미지 스캐닝 시스템(10)은 이러한 특성을 이용하여 대상물(150)의 스캐닝을 수행할 수 있다.For example, the object 150 may be an opaque substrate having an 'S' shaped opening, as shown in FIG. 1. That is, the object 150 may be a shadow mask having an 'S' opening. The light transmitted to the opening may pass through the opening of the 'S' shape to reach the body photocurrent generator 120 maintaining the wavelength of the first range. On the contrary, the light transmitted to the remaining portion may be absorbed or reflected by the object 150, and may not reach the photocurrent generator 120 or may reach the changed wavelength of the light. The electrochemical device 120 may generate a current in proportion to the amount of light having a wavelength in the first range reached. In addition, the light collecting member 140 may focus light only on a specific portion of the object 150. That is, light irradiated to a specific portion of the object 150 may pass through or be reflected thereto to reach the photocurrent generator 120, and the photocurrent generator 120 may generate a current proportional to the reached light. have. The image scanning system 10 according to the present exemplary embodiment may perform scanning of the object 150 using this characteristic.

본 실시에에 따른 이미지 스캐닝 시스템(10)은 조작부(160) 및 제어부(170)를 더 포함할 수 있다. 조작부(160)는 대상물(150)을 이동시킬 수 있다. 구체적으로 조작부(160)는 X-Y 평면 상에서 대상물(150)을 수평 이동시킬 수 있다. 수평 이동이 되는 정도 및 방향은 대상물(150)의 크기에 따라 달라질 수 있다. 대상물(150)은 수평 이동을 통해 광원(110)에서 조사되는 광의 위치가 달라질 수 있다. 대상물(150)의 위치 이동에 따라 광전류 생성부(120)에서 생성되는 전류량도 달라질 수 있다.The image scanning system 10 according to the present exemplary embodiment may further include an operation unit 160 and a controller 170. The manipulation unit 160 may move the object 150. In detail, the manipulation unit 160 may horizontally move the object 150 on the X-Y plane. The degree and direction of the horizontal movement may vary depending on the size of the object 150. The object 150 may have a different position of light irradiated from the light source 110 through horizontal movement. As the position of the object 150 moves, the amount of current generated by the photocurrent generator 120 may also vary.

제어부(170)는 조작부(160)에서 대상물(150)을 이동하는 것을 제어할 수 있으며, 대상물(150)의 현재 위치와 계측부(130)에서 생성되는 전류량을 매핑할 수 있다. 즉, 제어부(170)는 특정 방향에 따라 순차적으로 대상물(150)을 이동시켜 대상물(150)의 위치에 따른 전류량을 기록할 수 있으며, 이를 하나의 스캔 이미지를 생성할 수 있다.The controller 170 may control the movement of the object 150 from the manipulation unit 160, and may map the current position of the object 150 and the amount of current generated by the measurement unit 130. That is, the controller 170 may record the current amount according to the position of the object 150 by sequentially moving the object 150 in a specific direction, and may generate one scan image.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 스캐닝 시스템은 복수의 광전류 생성부(120) 및 복수의 광전류 생성부(120)와 각각 연결된 복수의 계측부(130)를 포함할 수 있다. 복수의 광전류 생성부(120)는 매트릭스 배열될 수 있다. 각 광전류 생성부(120)에 도달되는 광량은 서로 상이할 수 있는 바, 각 광전류 생성부(120)은 서로 상이한 전류량을 나타낼 수 있고, 이는 각 계측부(130)에서 측정될 수 있다. 다른 실시예에 따른 이미지 스캐닝 시스템은 매트릭스 배열에 따라 생성된 전류량을 토대로 이미지 스캐닝을 수행할 수 있다.The image scanning system according to another embodiment of the present invention may include a plurality of photocurrent generators 120 and a plurality of measurement units 130 connected to the plurality of photocurrent generators 120, respectively. The plurality of photocurrent generators 120 may be arranged in a matrix. Since the amount of light reaching each photocurrent generator 120 may be different from each other, each photocurrent generator 120 may represent a different amount of current, which may be measured by each measurement unit 130. The image scanning system according to another embodiment may perform image scanning based on the amount of current generated according to the matrix arrangement.

도 4는 이러한 제어부(170)에서 생성된 스캐닝 이미지를 도시한다. 스캐닝 이미지에서 대상물(150)에서 개구부는 전류가 측정되어 밝게 표시되었으며, 나머지 부분은 전류가 측정되지 않아 어둡게 표시된 것을 확인할 수 있다. 본 실시에에 따른 이미지 스캐닝 시스템(10)은 'S' 개구부를 가진 섀도우 마스크의 특징을 정확하게 스캐닝하여 이미지화할 수 있다. 또한, 도 4(a)는 염기성 용액(1M KOH), 도 4(b)는 산성 용액(0.5M H2SO4), 도 4(c)는 중성 용액(neutral solution), 도 4(d)는 바닷물(seawater) 및 도 4(e)는 물(water)을 전해질(140)로 사용하여 생성된 스캐닝 이미지를 각각 나타낸 것이다. 즉, 다양한 전해질(140)에서 동일한 결과를 가지는 것을 알 수 있다. 4 illustrates a scanning image generated by the controller 170. In the scanning image, the openings of the object 150 are brightly displayed by measuring the current, and the rest of the openings are dark because the current is not measured. The image scanning system 10 according to the present exemplary embodiment may accurately scan and image a feature of a shadow mask having an 'S' opening. In addition, Figure 4 (a) is a basic solution (1M KOH), Figure 4 (b) is an acidic solution (0.5M H2SO4), Figure 4 (c) is a neutral solution, Figure 4 (d) is seawater ( seawater and FIG. 4E show scanning images generated by using water as the electrolyte 140, respectively. That is, it can be seen that the same result in the various electrolytes 140.

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캐닝 시스템(10)은 광합성 원리를 적용한 광전류 생성부(120)를 인공적으로 생성하여 이미지 스캐닝을 수행한 것이나, 식물은 다양한 환경에서 생존할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캐닝 시스템(10)은 다양한 전해질 환경에 적용될 수 있는 바, 다양한 환경에 살고 있는 식물에도 적용될 수 있다. 즉, 광전류 생성부(120)는 식물의 엽록체를 광 전류 생성 수단으로 사용하는 광합성 장치일 수 있다. 즉, 식물의 엽록체에서 생성되는 광 전류를 측정하여 식물이 바라보는 환경에 대한 이미지 스캐닝이 가능할 수 있다. 이에 따라 식물의 시각 시스템을 분석하는 데 활용될 수 있다.The image scanning system 10 according to an embodiment of the present invention artificially generates the photocurrent generator 120 applying the photosynthesis principle to perform image scanning, but the plant may survive in various environments. However, the image scanning system 10 according to an embodiment of the present invention may be applied to various electrolyte environments, and may be applied to plants living in various environments. That is, the photocurrent generator 120 may be a photosynthesis device using the chloroplast of the plant as the photocurrent generator. That is, by measuring the light current generated in the chloroplast of the plant it may be possible to scan the image of the environment viewed by the plant. This can be used to analyze the plant's visual system.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캐닝 시스템(10)의 다른 실험예에 관한 예시도이다.5 and 6 are exemplary views of another experimental example of the image scanning system 10 according to an embodiment of the present invention.

도 5는 투명한 소재의 대상물(150)을 사용한 실험예를 나타낸다. 도 5(a)에 도시된 투명한 대상물은 음영 차이가 나는 형상을 포함하고 있는 것을 알 수 있다. 도 5(b)는 이러한 투명한 대상물을 이미지 스캐닝한 결과 이미지다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캐닝 시스템(10)은 투명한 대상물의 음영 차이도 구별하여 최종 이미지로 스캐닝할 수 있다. 5 shows an experimental example using the object 150 of the transparent material. It can be seen that the transparent object illustrated in FIG. 5A includes a shape having a difference in shade. 5 (b) is an image of the result of image scanning of the transparent object. The image scanning system 10 according to an embodiment of the present invention may distinguish the difference between the shadows of the transparent objects and scan the final image.

또한, 도 6은 실재 식물의 꽃을 대상물(150)로 사용한 실험예를 나타낸다. 식물의 꽃에서 반사된 광은 광전류 생성부(120)로 전달될 수 있다. 다만 식물의 꽃에서의 반사 정도가 동일하지 않고 광이 분산되는 점을 감안하여 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 광전류 생성부(120)와 대상물(150) 사이에 집광 부재(140)로써 렌즈가 더 배치될 수 있다. 식물의 꽃은 꿀벌 및 나비와 같은 수분 매개자를 유혹하는 꽃가루 가이드 또는 과즙 가이드가 중심부에 형성되어 있으며, 이러한 꽃가루 가이드는 UV 흡수 및 반사 패턴을 포함할 수 있다. 도 6(a)는 식물의 꽃을 컬러 CCD로 촬상한 이미지이고, 도 6(c)는 식물의 꽃을 모노 UV 필터 CCD를 사용하여 촬상한 이미지이며, 도 6(d)는 도 6(a)에 따라 생성된 최종 스캐닝 이미지이다. 도 6(a), 도 6(b) 및 도 6(c)를 서로 비교하면, 컬러 CCD에서는 꽃가루 가이드가 구별되지 않으나, 모노 UV 필터 CCD 및 본 발명의 스캔 이미지에는 상술한 꽃가루 가이드가 식물의 꽃의 중심부에 형성된 것을 알 수 있다. 본 실시예에 따른 이미지 스캐닝 시스템(10)은 종래 UV 필터를 가진 CCD 또는 CMOS 스캐닝 시스템과 동일한 형태로 사물을 스캐닝할 수 있으며, 종래 UV 필터 CCD 또는 CMOS 스캐닝 시스템을 대체할 수도 있다.6 shows an experimental example in which the flowers of the actual plant are used as the object 150. Light reflected from the flower of the plant may be transmitted to the photocurrent generator 120. However, in view of the fact that the degree of reflection from the flowers of the plant is not the same and the light is dispersed, as shown in FIG. 6 (a), as the light collecting member 140 between the photocurrent generator 120 and the object 150. The lens may be further arranged. The flower of the plant is formed with a pollen guide or juice guide in the center, which attracts pollinators such as bees and butterflies, and the pollen guide may include UV absorption and reflection patterns. Fig. 6 (a) is an image of a flower of a plant photographed with a color CCD. Fig. 6 (c) is an image of a flower of a plant using a mono UV filter CCD. Fig. 6 (d) is of Fig. 6 (a). Is the final scanning image created according to. 6 (a), 6 (b), and 6 (c) are compared with each other, the pollen guide is not distinguished in the color CCD, but the above-mentioned pollen guide is used in the mono UV filter CCD and the scanned image of the present invention. It can be seen that formed in the center of the flower. The image scanning system 10 according to the present exemplary embodiment may scan an object in the same form as a CCD or CMOS scanning system with a conventional UV filter, and may replace the conventional UV filter CCD or CMOS scanning system.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캐닝 방법에 대해 설명하도록 한다. 후술할 방법은 상술한 시스템에 의해 수행될 수 있으며, 도 1 내지 도 6 및 관련된 설명이 참조될 수 있다.Hereinafter, an image scanning method according to an embodiment of the present invention will be described. The method to be described below may be performed by the system described above, and reference may be made to FIGS. 1 to 6 and related descriptions.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캐닝 방법의 순서도이다. 7 is a flowchart of an image scanning method according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 스캐닝 방법은 제1 범위의 파장의 광을 대상물에 방출하는 단계(S100); 상기 대상물을 투과하는 광 및 대상물에 반사되는 광 중 적어도 하나를 흡수하고, 흡수한 광에서 제1 범위의 파장의 광에 비례하여 전류를 생성하는 단계(S110); 상기 생성된 전류를 측정하는 단계(S120)를 포함한다.Referring to FIG. 7, an image scanning method according to an embodiment of the present invention may include emitting light having a wavelength in a first range to an object (S100); Absorbing at least one of light passing through the object and light reflected by the object, and generating a current in proportion to light having a wavelength in a first range from the absorbed light (S110); Measuring the generated current (S120).

먼저, 제1 범위의 파장의 광을 대상물에 방출한다(S100).First, the light of the wavelength of the first range is emitted to the object (S100).

제1 범위의 파장의 광은 광원(110)에서 방출될 수 있다. 광원(110)은 LED(Light emitting diode) 또는 OLED(Organic light emitting diodes)일 수 있다. 광원(110)이 방출하는 제1 범위의 파장은 자외선 광선 영역(100nm-400nm) 또는 적외선 영역(700nm-10,000nm)일 수 있다. 즉, 광원(110)은 자외선광 또는 적외선광일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 범위의 파장은 가시 광선 영역의 특정 색에 해당할 수 있다. 예시적으로, 제1 범위의 파장은 647nm-700nm일 수 있고 광원(110)은 적색광일 수 있으며, 제1 범위의 파장은 492nm-575nm일 수 있고 광원(110)은 녹색광일 수도 있다. 여기서, 광원(110)은 후술할 광전류 생성부(120)에 흡수되어 전류를 생성할 수 있는 파장의 광을 방출할 수 있다. 제1 범위의 파장의 광에 의해 광전류 생성부(120)에 포함된 광촉매 재료는 전자가 여기될 수 있다. 제1 범위의 파장은 광촉매 재료의 밴드갭 에너지와 대응될 수 있다. 광원(110)은 대상물(150)에 상기 제1 범위의 파장의 광을 방출할 수 있다.Light having a wavelength in the first range may be emitted from the light source 110. The light source 110 may be a light emitting diode (LED) or organic light emitting diodes (OLED). The wavelength of the first range emitted by the light source 110 may be an ultraviolet ray region (100 nm-400 nm) or an infrared ray region (700 nm-10,000 nm). That is, the light source 110 may be ultraviolet light or infrared light. However, the present invention is not limited thereto, and the wavelength of the first range may correspond to a specific color of the visible light region. For example, the wavelength of the first range may be 647 nm-700 nm and the light source 110 may be red light, the wavelength of the first range may be 492 nm-575 nm, and the light source 110 may be green light. Here, the light source 110 may be absorbed by the photocurrent generator 120 to be described later to emit light of a wavelength capable of generating a current. Electron may be excited in the photocatalyst material included in the photocurrent generator 120 by light of a wavelength in the first range. The wavelength of the first range may correspond to the bandgap energy of the photocatalyst material. The light source 110 may emit light having a wavelength in the first range to the object 150.

대상물(150)은 이미지 스캐닝 시스템(10)에서 스캔을 수행할 대상 물체일 수 있다. 여기서, 광원(110)에서 방출된 광은 대상물(150)을 투과하거나, 대상물(150)에 의해 반사될 수 있다. 즉, 상기 대상물(150)을 향해 방출된 광은 상기 대상물(150)의 상태를 반영하여, 대상물(150)을 투과하거나, 반사될 수 있다. 상기 대상물(150)을 투과하거나 반사되는 광은 광전류 생성부(120)로 제공될 수 있다.The object 150 may be an object to be scanned in the image scanning system 10. Here, the light emitted from the light source 110 may pass through the object 150 or may be reflected by the object 150. That is, the light emitted toward the object 150 may reflect the state of the object 150 to transmit or reflect the object 150. Light transmitted or reflected through the object 150 may be provided to the photocurrent generator 120.

대상물을 투과하는 광 및 대상물에 반사되는 광 중 적어도 하나를 흡수하고흡수한 광에서 제1 범위의 파장의 광에 비례하여 전류를 생성한다(S110).Absorbing at least one of the light passing through the object and the light reflected by the object to generate a current in proportion to the light of the wavelength of the first range from the absorbed light (S110).

상기 광의 흡수 및 전류의 생성은 광전류 생성부(120)에서 수행될 수 있다. 광전류 생성부(120)는 대상물(150)을 투과하는 광과 대상물(150)에 반사되는 광 중 적어도 하나를 흡수하고, 상기 흡수한 광에서 제1 범위의 파장의 광에 비례하여 전류를 생성한다. 이때 광전류 생성부(120)는 제1 범위의 파장의 광에 높은 감도를 가질 수 있다. 즉, 광전류 생성부(120)가 생성하는 전류량은 입사되는 제1 범위의 파장의 광량에 비례할 수 있다. 여기서, 광전류 생성부(120)는 광합성 원리를 이용한 인공 광합성 장치일 수 있다. Absorption of light and generation of current may be performed in the photocurrent generator 120. The photocurrent generator 120 absorbs at least one of light passing through the object 150 and light reflected from the object 150, and generates a current in proportion to light having a wavelength in a first range from the absorbed light. . In this case, the photocurrent generator 120 may have high sensitivity to light having a wavelength in the first range. That is, the amount of current generated by the photocurrent generator 120 may be proportional to the amount of light of the wavelength of the incident first range. Here, the photocurrent generator 120 may be an artificial photosynthesis device using the photosynthesis principle.

광전류 생성부(120)는 제1 전극(121), 제1 전극과 연결된 광촉매 재료층(122), 제2 전극(123) 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 전해질(124)을 포함한다. 광촉매 재료층(122)은 제1 범위의 파장에 전자가 여기될 수 있는 광촉매로 준비될 수 있다. 즉, 광촉매 재료층(122)은 광원에서 조사된 광의 파장에 전자가 여기될 수 있는 밴드갭 에너지를 가지는 광촉매를 포함할 수 있다. 광원(110)이 100nm~400nm에 해당하는 파장의 자외선 광으로 구비되는 경우, 광전류 생성부(120)의 광촉매 재료층(122)은 C, BN, AlN, GaN, TiO2, ZnS 중 어느 하나로 구비될 수 있다. 예시적으로, 광촉매 재료층(122)은 TiO2 나노와이어 어레이로 구비될 수 있다. 광촉매 재료층(122)은 제1 전극(121)과 연결된 베이스 기판과 베이스 기판 상에 형성된 TiO2 나노와이어 어레이를 포함할 수 있다. 베이스 기판은 유리 기판 상에 불소 도핑 산화주석(fluorine-doped tin oxide, FTO)가 코팅된 기판일 수 있다. 여기서, 제1 전극(121)은 은/염화은(Ag/Agcl) 전극이고, 제2 전극(123)은 백금(Pt) 전극일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 전해질(124)은 염기성 용액, 산성 용액, 중성 용액(neutral solution), 바닷물(seawater) 및 물(water) 중 하나일 수 있다. The photocurrent generator 120 includes a first electrode 121, a photocatalyst material layer 122 connected to the first electrode, a second electrode 123, and an electrolyte 124 electrically connecting the first electrode and the second electrode. ). The photocatalyst material layer 122 may be prepared as a photocatalyst in which electrons may be excited at a wavelength in the first range. That is, the photocatalyst material layer 122 may include a photocatalyst having a bandgap energy in which electrons may be excited at the wavelength of light emitted from the light source. When the light source 110 is provided with ultraviolet light having a wavelength corresponding to 100 nm to 400 nm, the photocatalytic material layer 122 of the photocurrent generator 120 includes any one of C, BN, AlN, GaN, TiO 2 , and ZnS. Can be. In exemplary embodiments, the photocatalytic material layer 122 may be provided as a TiO 2 nanowire array. The photocatalyst material layer 122 may include a base substrate connected to the first electrode 121 and a TiO 2 nanowire array formed on the base substrate. The base substrate may be a substrate coated with fluorine-doped tin oxide (FTO) on a glass substrate. Here, the first electrode 121 may be a silver / silver chloride (Ag / Agcl) electrode, and the second electrode 123 may be a platinum (Pt) electrode, but is not limited thereto. In addition, the electrolyte 124 may be one of a basic solution, an acidic solution, a neutral solution, seawater, and water.

다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 광전류 생성부(120)는 식물의 엽록체, 광합성 미생물을 광 전류 생성 수단으로 사용하는 광합성 장치일 수도 있다. 즉, 광촉매 재료층(122)이 상술한 식물의 엽록체 또는 광합성 미생물을 포함하여 구비될 수 있다. 예시적으로, 광합성 미생물은 광합성을 할 수 있는 녹조류, 홍조류, 남조류를 의미하며, 예를 들어, 클로렐라, 클라미도모나스(Chlamydomanas), 해마토코커스 (Haematococous), 보트리오 코터스(Botryococcus), 세네데스무스(Scenedesmus), 스피룰리나(Spirulina), 테트라셀미스(Tetraselmis), 두날리엘라(Dunaliella), 등 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.However, the present invention is not limited thereto, and the photocurrent generator 120 may be a photosynthesis apparatus using chloroplasts and photosynthetic microorganisms of plants as photocurrent generators. That is, the photocatalyst material layer 122 may include the chloroplast or photosynthetic microorganism of the plant described above. By way of example, photosynthetic microorganism means green algae, red algae, cyanobacteria capable of photosynthesis, for example, chlorella, Chlamydomanas, Haematococous, Botryococcus, Sene Scenedesmus, Spirulina, Tetraselmis, Dunaliella, and the like, but are not limited thereto.

이어서, 생성된 전류를 측정한다(S120).Next, the generated current is measured (S120).

계측부(130)는 제1 전극(121) 및 제2 전극(123)과 연결되어 광전류 생성부(120)에서 생성되는 전류를 측정할 수 있다. 또한, 대상물(150)은 순차적으로 수평 이동되며, 대상물의 위치에 따른 전류량을 기록하여, 하나의 이미지를 생성하는 것을 더 포함할 수 있다.The measurement unit 130 may be connected to the first electrode 121 and the second electrode 123 to measure a current generated by the photocurrent generator 120. In addition, the object 150 may be horizontally moved sequentially, and may further include generating a single image by recording an amount of current according to the position of the object.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만 본 발명은 이러한 실시예들 또는 도면에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.The present invention has been described above with reference to the embodiments, but the present invention should not be construed as limited by the embodiments or the drawings, and those skilled in the art will recognize the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope thereof.

10: 이미지 스캐닝 시스템
110: 광원
120: 광전류 생성부
121: 제1 전극
122: 광촉매 재료층
123: 제2 전극
124: 전해질
130: 계측부
140: 집광 부재
150: 대상물
160: 조작부
170: 제어부
10: image scanning system
110: light source
120: photocurrent generating unit
121: first electrode
122: photocatalyst material layer
123: second electrode
124: electrolyte
130: measurement unit
140: light collecting member
150: object
160: operation unit
170: control unit

Claims (14)

제1 범위의 파장의 광을 대상물에 방출하는 광원;
상기 대상물을 투과하는 광과 상기 대상물에 반사되는 광 중 적어도 하나를 흡수하고, 상기 흡수한 광에서 상기 제1 범위의 파장의 광에 비례하여 전류를 생성하는 광전류 생성부;
상기 광전류 생성부에서 생성된 전류를 측정하는 계측부;
상기 광원과 상기 대상물 사이에 위치하는 집광 부재; 및
상기 대상물을 이동시키는 조작부 및 상기 조작부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 조작부는 상기 대상물을 순차적으로 수평 이동시키며,
상기 제어부는 상기 대상물의 위치에 따른 전류량을 기록하여, 하나의 스캔 이미지로 생성하는 이미지 스캐닝 시스템.
A light source emitting light having a wavelength in a first range to the object;
A photocurrent generator for absorbing at least one of light passing through the object and light reflected from the object, and generating a current in proportion to light having a wavelength in the first range from the absorbed light;
A measurement unit measuring a current generated by the photocurrent generator;
A light collecting member positioned between the light source and the object; And
An operation unit for moving the object and a control unit for controlling the operation unit,
The operation unit sequentially moves the object horizontally,
The control unit records an amount of current according to the position of the object, to generate a single scan image image scanning system.
제1 항에 있어서,
상기 광전류 생성부는 제1 전극, 상기 제1 전극과 연결된 광촉매 재료층, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 전해질을 포함하는 이미지 스캐닝 시스템.
According to claim 1,
And the photocurrent generator includes a first electrode, a photocatalyst material layer connected to the first electrode, a second electrode, and an electrolyte electrically connecting the first electrode and the second electrode.
제2 항에 있어서,
상기 광촉매 재료층은 상기 제1 범위의 파장의 광에 전자가 여기될 수 있는 광촉매를 포함하는 이미지 스캐닝 시스템.
The method of claim 2,
And the photocatalyst material layer includes a photocatalyst capable of exciting electrons to light in the wavelength range of the first range.
제3 항에 있어서,
상기 광촉매 재료층은 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 형성된 TiO2 나노 어레이를 포함하며,
상기 베이스 기판은 불소 도핑 산화주석(fluorine-doped tin oxide, FTO)이 코팅된 유리 기판인 이미지 스캐닝 시스템.
The method of claim 3, wherein
The photocatalyst material layer includes a base substrate and a TiO 2 nano array formed on the base substrate,
The base substrate is an image scanning system is a glass substrate coated with fluorine-doped tin oxide (FTO).
제4 항에 있어서,
상기 전해질은 염기성 용액, 산성 용액, 중성 용액(neutral solution), 바닷물(seawater) 및 물(water) 중 하나이고,
상기 제1 전극은 은/염화은(Ag/Agcl) 전극이고, 제2 전극은 백금(Pt) 전극인 이미지 스캐닝 시스템.
The method of claim 4, wherein
The electrolyte is one of a basic solution, an acidic solution, a neutral solution, seawater and water,
And the first electrode is a silver / silver chloride (Ag / Agcl) electrode and the second electrode is a platinum (Pt) electrode.
제1 범위의 파장의 광을 대상물에 방출하는 광원;
상기 대상물을 투과하는 광과 상기 대상물에 반사되는 광 중 적어도 하나를 흡수하고, 상기 흡수한 광에서 상기 제1 범위의 파장의 광에 비례하여 전류를 생성하는 광전류 생성부; 및
상기 광전류 생성부에서 생성된 전류를 측정하는 계측부를 포함하고,
상기 광전류 생성부는 제1 전극, 상기 제1 전극과 연결된 광촉매 재료층, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 전해질을 포함하며,
상기 광촉매 재료층은 식물의 엽록체 또는 광합성 미생물을 포함하는 이미지 스캐닝 시스템.
A light source emitting light having a wavelength in a first range to the object;
A photocurrent generator for absorbing at least one of light passing through the object and light reflected from the object, and generating a current in proportion to light having a wavelength in the first range from the absorbed light; And
It includes a measurement unit for measuring the current generated by the photocurrent generator,
The photocurrent generating unit includes a first electrode, a photocatalyst material layer connected to the first electrode, a second electrode, and an electrolyte electrically connecting the first electrode and the second electrode,
And said photocatalytic material layer comprises chloroplasts or photosynthetic microorganisms of the plant.
삭제delete 광원이, 제1 범위의 파장의 광을 대상물에 방출하는 단계;
광전류 생성부가, 상기 대상물을 투과하는 광 및 상기 대상물에 반사되는 광 중 적어도 하나를 흡수하고, 상기 흡수한 광에서 상기 제1 범위의 파장의 광에 비례하여 전류를 생성하는 단계; 및
계측부가, 상기 생성된 전류를 측정하는 단계를 포함하고,
상기 생성된 전류를 측정하는 단계는,
상기 대상물은 순차적으로 수평 이동되며,
상기 대상물의 위치에 따른 전류량을 기록하여, 하나의 스캔 이미지를 생성하는 것을 더 포함하는 이미지 스캐닝 방법.
The light source emitting light of the first range of wavelengths to the object;
A photocurrent generating unit, absorbing at least one of light passing through the object and light reflected from the object, and generating a current in proportion to light having a wavelength in the first range from the absorbed light; And
A measurement unit measuring the generated current;
Measuring the generated current,
The object is horizontally moved sequentially,
And recording a current amount according to the position of the object to generate one scan image.
삭제delete 제8 항에 있어서,
상기 광전류 생성부는 제1 전극, 상기 제1 전극과 연결된 광촉매 재료층, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 전해질을 포함하는 이미지 스캐닝 방법.
The method of claim 8,
And the photocurrent generator includes a first electrode, a photocatalyst material layer connected to the first electrode, a second electrode, and an electrolyte electrically connecting the first electrode and the second electrode.
제10 항에 있어서,
상기 광촉매 재료층은 상기 제1 범위의 파장의 광에 전자가 여기될 수 있는 광촉매를 포함하는 이미지 스캐닝 방법.
The method of claim 10,
And the photocatalyst material layer comprises a photocatalyst capable of exciting electrons to light of the first range of wavelengths.
제11 항에 있어서,
상기 광촉매 재료층은 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 형성된 TiO2 나노 어레이를 포함하며,
상기 베이스 기판은 불소 도핑 산화주석(fluorine-doped tin oxide, FTO)이 코팅된 유리 기판인 이미지 스캐닝 방법.
The method of claim 11, wherein
The photocatalyst material layer includes a base substrate and a TiO 2 nano array formed on the base substrate,
The base substrate is an image scanning method is a glass substrate coated with fluorine-doped tin oxide (FTO).
제12 항에 있어서,
상기 전해질은 염기성 용액, 산성 용액, 중성 용액(neutral solution), 바닷물(seawater) 및 물(water) 중 하나이고,
상기 제1 전극은 은/염화은(Ag/Agcl) 전극이고, 제2 전극은 백금(Pt) 전극인 이미지 스캐닝 방법.
The method of claim 12,
The electrolyte is one of a basic solution, an acidic solution, a neutral solution, seawater and water,
And the first electrode is a silver / silver chloride (Ag / Agcl) electrode, and the second electrode is a platinum (Pt) electrode.
광원이, 제1 범위의 파장의 광을 대상물에 방출하는 단계;
광전류 생성부가, 상기 대상물을 투과하는 광 및 상기 대상물에 반사되는 광 중 적어도 하나를 흡수하고, 상기 흡수한 광에서 상기 제1 범위의 파장의 광에 비례하여 전류를 생성하는 단계; 및
계측부가, 상기 생성된 전류를 측정하는 단계를 포함하고,
상기 광전류 생성부는 제1 전극, 상기 제1 전극과 연결된 광촉매 재료층, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 전해질을 포함하며,
상기 광촉매 재료층은 식물의 엽록체 또는 광합성 미생물을 포함하는 이미지 스캐닝 방법.
The light source emitting light of the first range of wavelengths to the object;
A photocurrent generating unit, absorbing at least one of light passing through the object and light reflected from the object, and generating a current in proportion to light having a wavelength in the first range from the absorbed light; And
A measurement unit measuring the generated current;
The photocurrent generating unit includes a first electrode, a photocatalyst material layer connected to the first electrode, a second electrode, and an electrolyte electrically connecting the first electrode and the second electrode,
And said photocatalytic material layer comprises chloroplasts or photosynthetic microorganisms of plants.
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