KR102083164B1 - 광 스트레스 시험장치 - Google Patents

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박종삼
송인봉
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Abstract

광 스트레스 시험장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 광 스트레스 시험장치는 시험 대상 시료를 수용하기 위한 공간을 갖는 챔버; 챔버의 내측에서 상단면에 배치되고, 기판 상에 복수의 LED가 원형으로 배치되되, 기판의 외곽으로부터 중심으로 갈수록 LED 사이의 간격이 크게 되도록 배치되며, 시료에 광을 조사하는 광 구동부; 기판에서 복수의 LED 사이에 배치되어 조사되는 광의 광량을 감지하는 광 센서; 및 광 센서로부터 감지된 결과를 기초로 광 구동부로부터 조사되는 광의 광량이 균일하게 되도록 제어하는 제어부;를 포함한다. 여기서, 상기 광은 자외선(UVB)이고, 시료는 6~8인치 직경의 면적 내에 놓인다.

Description

광 스트레스 시험장치{DEVICE FOR TESTING THE LIGHT STRESS}
본 발명은 광 스트레스 시험장치에 관한 것으로, 특히, 광선을 생물이나 기능성 원료와 같은 시험 대상 시료에 조사하여 시료에 대한 광 스트레스 시험을 수행할 수 있는 광 스트레스 시험장치에 관한 것이다.
최근 환경오염에 따른 폐해가 날로 심각해지고 있다. 일례로, 오존층 파괴현상인 나타나고 있는데, 이는 태양광선, 특히 자외선이 오존층에 제대로 흡수되지 않고, 지상으로 투과됨으로써 많은 양의 광선이 인체나 생물에 조사되어 악영향을 미치고 있다.
예를 들어, 자외선(UV)은 피부 노화, 시력 손상, 백내장, 피부암 등의 각종 질환을 초래한다. 이와 같은 자외선으로부터 폐해를 막기 위한 연구를 위해서는 자외선에 의한 인체나 식물 등 생물에 미치는 영향을 평가하는 것이 선행되어야 한다.
그러나 실제 자외선의 조건에 따라 인체나 식물 등의 생물에 미치는 영향을 평가하는 장치가 미흡하여 실험의 재연성 및 신뢰성에 다양한 의문과 문제가 제기되고 있다. 따라서 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
KR 10-1465477 B
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 시료에 균일한 광을 조사하여 광에 의한 스트레스를 정밀하게 시험할 수 있는 광 스트레스 시험장치를 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 시험 대상 시료를 수용하기 위한 공간을 갖는 챔버; 상기 챔버의 내측에서 상단면에 배치되고, 기판 상에 복수의 LED가 원형으로 배치되되, 상기 기판의 외곽으로부터 중심으로 갈수록 상기 LED 사이의 간격이 크게 되도록 배치되며, 상기 시료에 광을 조사하는 광 구동부; 상기 기판에서 상기 복수의 LED 사이에 배치되어 상기 조사되는 광의 광량을 감지하는 광 센서; 및 상기 광 센서로부터 감지된 결과를 기초로 상기 광 구동부로부터 조사되는 광의 광량이 균일하게 되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 광 스트레스 시험장치가 제공된다. 여기서, 상기 광은 자외선(UVB)이고, 상기 시료는 6~8인치 직경의 면적 내에 놓인다.
일 실시예에서, 상기 복수의 LED는 상기 기판의 중심으로부터 일정한 거리의 복수의 동심원 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 동심원의 반경 및 상기 복수의 동심원 상에 배치되는 LED 사이의 간격은 상기 복수의 LED의 조사각에 따라 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광 구동부는 상기 복수의 LED의 전류를 제어하는 복수의 전류제어부를 포함하고, 상기 복수의 전류제어부 각각은 복수의 LED 중 적어도 두 개 이상을 구동할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 전류제어부 중 어느 하나에 의해 구동되는 적어도 두 개 이상의 LED는 어느 하나의 동심원 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 챔버는 상기 챔버의 전면에 개폐 가능하게 구비되는 도어를 포함하고, 상기 도어는 상기 챔버의 내부를 관찰하기 위한 투명창이 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 챔버는 광학현미경을 통하여 시료를 관찰하도록 그 바닥면에 개구가 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광 스트레스 시험장치는 상기 챔버 내부에 온도, 습도, 압력, 및 가스분위기 중 적어도 하나를 제공하는 구동부; 및 상기 챔버 내부의 온도, 습도, 압력, 및 가스분위기 중 적어도 하나를 감지하는 센서부;를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제어부는 상기 센서부의 감지결과를 기초로 상기 구동부로부터 제공되는 조건이 균일하게 되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동부는 상기 챔버 내부의 온도를 조정하는 온도 구동부; 상기 챔버 내부의 습도를 조정하는 습도 구동부; 상기 챔버 내부의 압력을 조정하는 압력 구동부; 및 상기 챔버 내부의 가스분위기를 조정하는 가스분위기 구동부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센서부는 상기 챔버 내부의 온도를 감지하는 온도 센서; 상기 챔버 내부의 습도를 감지하는 습도 센서; 상기 챔버 내부의 압력을 감지하는 압력 센서; 및 상기 챔버 내부의 가스분위기를 감지하는 가스 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광 스트레스 시험장치는 상기 챔버 내부에 구비되어 상기 시료를 촬영하는 영상 카메라를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광 스트레스 시험장치는 상기 제어부에 의해 외부의 원격 서버 또는 원격 단말기와 통신하는 통신부; 및 상기 구동부를 제어하기 위한 조작이 입력되고 상기 센서부의 감지결과를 출력하는 입출력부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 스트레스 시험장치는 기판 상에서 LED를 불균등하게 배치함으로써 6~8 인치 직경의 면적에 놓이는 시료 전체에 대하여 조사되는 광량을 균일하게 조정할 수 있으므로 광에 의한 시료의 스트레스를 정확하게 시험할 수 있다.
또한, 본 발명은 LED의 배치 구조에 따라 일정 수의 LED를 동일한 전류로 구동함으로써, 제조과정에서 부득이하게 발생하는 LED 부품의 광출력 편차및 LED 배치만으로 정밀제어가 어려운 시료가 놓이는 부분의 일부에 발생하는 광량의 편차를 최소화함으로써 시료로 조사되는 광량을 더욱 균일하게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 광 이외의 온도, 습도, 압력, 및 가스분위기 등의 환경 조건을 조정함으로써, 다양한 환경하에서 시료에 대한 광 스트레스의 평가를 용이하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 스트레스 시험장치의 사시도,
도 2는 도 1의 광 스트레스 시험장치의 개략적 구성도,
도 3은 도 1의 광 스트레스 시험장치의 블록도,
도 4는 도 1의 광 스트레스 시험장치에서 시료와 광 센서에서의 광량을 비교한 그래프,
도 5는 광 노출 에너지에 따른 시료 세포의 생존율을 나타내는 그래프,
도 6은 도 1의 광 구동부에서 LED 배치를 도시한 평면도,
도 7은 도 6의 LED의 구동회로를 개략적으로 도시한 회로도, 그리고,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광 스트레스 시험장치에 의해 측정된 산화적 스트레스 여부를 확인한 결과 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광 스트레스 시험장치를 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 스트레스 시험장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 광 스트레스 시험장치의 개략적 구성도이며, 도 3은 도 1의 광 스트레스 시험장치의 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스트레스 시험장치(100)는 챔버(110), 광 구동부(120), 광 센서(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
광 스트레스 시험장치(100)는 생물이나 기능성 원료와 같은 시료에 자외선(UV)과 같은 광선을 조사하여 시료가 받는 스트레스(손상, 변화)를 시험하기 위한 것으로서, 광선과 함께 다양한 환경 조건을 제공하기 위한 것이다.
여기서, 자외선(UV)은 UVA, UVB, 및 UVC로 구분되는데, 본 발명은 지표에 도달하는 양과 동식물에 미치는 영향을 고려하여 UVB을 이용한다. 이러한 UVB는 제약, 건강기능식품, 화장품 등의 바이오 분야에서 다양하게 활용되고 있다.
챔버(110)는 시료를 수용하기 위한 공간을 갖는다. 일례로, 챔버(110)는 내부에 공간을 갖는 박스 형태로 이루어질 수 있다. 여기서, 챔버(110)는 전면에 개폐 가능하게 구비되는 도어(113)를 포함할 수 있다. 이때, 시료는 6~8 인치 직경의 면적 내에 놓인다.
즉, 챔버(110)는 소형으로 제조될 수 있다. 따라서, 광 스트레스 시험장치(100)는 세포배양기 등의 내부에서 사용하여 광에 의한 세포배양을 진행하는 동시에 그에 대한 스트레스 시험을 동시에 수행할 수 있다.
도어(113)는 그 중앙에 챔버(110)의 내부를 관찰하기 위한 투명창(114)이 구비될 수 있다. 이때, 도어(113)의 전면에서 투명창(114)의 상단에는 사용자에 의해 도어(113)를 개폐하기 위한 손잡이(115)가 구비될 수 있다.
또한, 챔버(110)는 내부 공간을 형성하는 측면(111a,111b,111c)에 각각 반사물질로 코팅될 수 있다. 이에 의해, 챔버(110) 내부에서 조사되는 광이 시료에 의해 반사되는 경우에도 측면(111a,111b,111c)에서 재반사되어 다시 시료로 조사됨으로써 광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 챔버(110)는 그 바닥면(111e)의 대략 중앙에 개구(112)가 구비될 수 있다. 이 개구(112)를 통하여 광학현미경(미도시)을 통해 시료를 관찰할 수 있다. 즉, 개구(112)나 투명창(114)을 통하여 시료가 광에 의해 받는 스트레스 상태를 관찰할 수 있다.
광 구동부(120)는 챔버(110)의 내측에서 상단면(111d)에 배치될 수 있다. 즉, 광 구동부(120)는 챔버(110)의 내부에서 시료가 놓이는 바닥면(111e)에 대향하는 상단면(111d)에 배치되어 시료로 광을 조사할 수 있다. 여기서, 광은 자외선(UVB)일 수 있다.
이때, 광 구동부(120)는 기판 상에 복수의 LED가 원형으로 배치될 수 있다. 일례로, LED는 UVB LED일 수 있다.
한편, 세포의 경우 온습도가 유지되는 상황에서 테스트가 이뤄져야 하는데 일반적인 램프를 사용할 경우 40도 이상 온도가 상승하여 문제가 발생한다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 광원으로서 UVB LED를 사용할 수 있다.
여기서, 광 구동부(120)는 시료에 조사되는 광의 파장에 따라 가시광선, 자외선 또는 적외선과 같은 다양한 광선을 조사할 수 있다. 즉, 광 구동부(120)는 LED의 출력뿐만 아니라 파장을 조정할 수 있다.
광 센서(130)는 광 구동부(120)에 의해 조사되는 광의 광량을 감지할 수 있다. 여기서, 광 센서(130)는 광 구동부(120)의 기판에서 복수의 LED 사이에 배치될 수 있다. 즉, 광 센서(130)는 광 구동부(120)와 동일한 방향에 배치될 수 있다.
이와 같이, 광 센서(130)를 별도로 구비하지 않고, LED와 함께 동일 기판에 형성함으로써, 제어회로를 단순화할 수 있고 따라서 챔버(110)도 간단하게 구성할 수 있다.
제어부(140)는 광센서부(13)로부터 감지된 결과를 기초로 광 구동부(120)로부터 조사되는 광의 광량이 균일하게 되도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(140)는 최초에 시료의 시험을 위해 설정된 광량을 기반으로 광 구동부(120)를 제어한 후, 실제로 광 구동부(120)에 의해 조사되는 광의 광량을 광 센서(130)로 감지하여 이를 기초로 광 구동부(120)를 제어할 수 있다. 따라서 제어부(140)는 챔버(110) 내에서 실제 광량에 대한 목표 수준으로 광량을 관리하도록 광 구동부(120)를 제어할 수 있다(도 2 및 도 3 참조).
이때, 제어부(140)는 전류제어부(120a)를 통하여 광 구동부(120)를 제어할 수 있다(도 2 참조). 여기서, 전류제어부(120a)는 광 구동부(120)의 LED의 구동전류를 공급할 수 있다.
도 4는 도 1의 광 스트레스 시험장치에서 시료와 광 센서에서의 광량을 비교한 그래프이다.
도 4를 참고하면, 자외선(UVB) 노출시간에 대하여 UVB 출력(광량)은 바닥면(111e)에 놓인 시료와 상단면(111d)에 설치된 광 센서(130)에서 거의 동일한 수준임을 알 수 있다.
여기서, 광 센서(130)는 상술한 바와 같이, 광 구동부(120)와 함께 배치되기 때문에 시료에서보다 다소 높은 광량을 나타낸다. 즉, 광 센서(130)는 시료에 조사되는 광량과 동일하게 하기 위해서는 챔버(110) 내부의 바닥면(111e)에 배치되는 것이 바람직하지만, 이 경우, 광 구동부(120)와 별도로 광 센서(130)를 설치하여야 하기 때문에 챔버(110) 내부의 구조가 복잡하게 된다. 아울러, 제어부(140)와의 전기적 연결을 위한 별도의 구성이 요구된다.
따라서 본 발명은 광 센서(130)와 광 구동부(120)를 일체로 형성할 수 있다. 이때, 광 센서(130)는 광 구동부(120)의 기판에서 복수의 LED 사이에 배치될 수 있다. 일례로, 광 센서(130)는 기판의 중앙에 배치될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 기판 상의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
이에 의해 광 센서(130)를 광 구동부(120)와 별도로 구비하지 않고, LED와 함께 구비함으로써, 제어회로 및 챔버(110)의 구성을 간단하게 구성할 수 있다.
한편, 세포실험을 진행하는 경우 6 인치 내외 사이즈의 직사각형 플라스틱 틀에 8~48개의 작은 우물모양의 홈(Well)이 파여져 있는 제품을 사용한다. 웰(Well)에 동일한 수의 세포를 각각 투입하고 UVB를 조사함으로써 조사량에 따른 세포생존율 등을 테스트 한다.
그러나 위치에 따른 UVB 조사량의 차이가 발생함으로써 넣어준 웰(Well)의 위치에 따라 다른 수치의 테스트 결과가 발생함으로써 테스트의 재연성 및 신뢰성에 문제가 발생한다.
도 5는 광 노출 에너지에 따른 시료 세포의 생존율을 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 자외선(UVB) 노출 에너지가 증가할수록 시료의 세포 생존율(%)이 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 시료가 광에 의한 스트레스로 인해 생존율이 감소하는 것을 알 수 있다.
이로부터, 시료에 조사된 광 에너지(광량)가 균일하지 않는 경우, 동일한 시료 내에서도 상이한 광 에너지(광량)으로 광이 조사되는 부분별로 세포의 생존율이 상이하게 됨을 알 수 있다.
이와 같이, 시료 세포의 생존율이 광 에너지(광량)에 따라 변화되기 때문에 광 스트레스에 대한 정확한 시험을 위해서는 균일한 광 에너지를 공급하는 것이 중요하다. 이를 위해, 본 발명은 광 구동부(120)에 의해 시료로 광을 균일하게 조사하도록 LED(120c)의 배치와 구동회로를 제안한다.
도 6은 도 1의 광 구동부에서 LED 배치를 도시한 평면도이다.
광 구동부(120)는 기판(120b) 및 복수의 LED(120c)를 포함할 수 있다. 여기서, 광 구동부(120)는 챔버(110)의 내측에서 상단면(111d)에 배치될 수 있다. 즉, 시료에 광을 효율적으로 조사하기 위해 시료에 대향하는 상단면에 광 구동부(120)가 배치될 수 있다.
복수의 LED(120c)는 기판(120b) 상에 원형으로 배치될 수 있다. 이때, LED(120c)는 기판(120b)의 외곽으로부터 중심(O)으로 갈수록 LED(120c) 사이의 간격이 크게 되도록 배치될 수 있다.
여기서, LED(120c)는 일정한 조사각을 갖기 때문에 기판(120b)의 전체에 대하여 균일하거나 등간격으로 배치되는 경우, 기판(120b)의 중심측으로 갈수록 조사각에 따라 중첩되는 부분이 증가한다. 따라서 기판(120b)의 중심(O) 쪽은 조사각에 따라 중첩되는 부분이 많기 때문에, 기판(120b)의 외곽측에 비하여 조밀하지 않게 배치될 수 있다.
일례로, 복수의 LED(120c)는 기판(120b)의 중심(O)으로부터 일정한 거리(d1,d2,d3)에 복수의 동심원(S1,S2,S3) 상에 배치될 수 있다. 여기서, 동심원(S1,S2,S3)은 기판(120b)의 중심으로부터 일정한 거리(d1,d2,d3)의 위치만을 의미하지 않는다. 다시 말해서, LED(120c)가 동심원(S1,S2,S3) 상에 배치된다는 것은 복수의 LED(120c)가 대략적으로 일정한 거리(d1,d2,d3)의 동심원(S1,S2,S3)을 형성한다는 것을 의미한다.
이때, LED(120c)는 기판(120b)의 중심(O)에 대하여 서로 상이한 거리에 복수의 동심원(S1,S2,S3) 상에 분산 배치될 수 있다. 여기서, 제1동심원(S1) 상에 배치되는 LED(120c) 사이의 간격이 가장 크고, 제3동심원(S3) 상에 배치되는 LED(120c) 사이의 간격이 가장 작으며, 제2동심원(S2) 상에 배치되는 LED(120c) 사이의 간격은 제1동심원(S1) 상의 간격보다 작고, 제3동심원(S3) 상의 간격보다 클 수 있다.
복수의 동심원(S1,S2,S3)의 반경 및 동심원(S1,S2,S3) 상에 배치되는 LED(120c) 사이의 간격은 복수의 LED(120c)의 조사각에 따라 결정될 수 있다. 즉, 복수의 동심원(S1,S2,S3)의 반경 및 동심원(S1,S2,S3) 상의 LED(120c) 사이의 간격은 LED(120c)의 조사각에 의해 중첩되는 영역을 고려하여 결정될 수 있다.
여기서, LED(120c)가 형성하는 동심원(S1,S2,S3)은 3개인 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않을 수 있다. 일례로, LED(120c)가 형성하는 동심원(S1,S2,S3)의 수는 기판(120b) 또는 챔버(110)의 크기, 시험을 위해 사용되는 광의 세기(광량) 또는 LED(120c)의 수에 따라 결정될 수 있다.
이에 의해, 챔버(110)의 상단면(111d)에 구비되는 광 구동부(120)로부터 챔버(110)의 바닥면(111e)에 놓인 시료로 조사되는 광은 시료의 전체 범위에 걸쳐 실질적으로 균일하게 조사될 수 있다. 따라서 광에 의한 시료의 스트레스를 정밀하고 안정적으로 시험할 수 있다.
한편, 광 구동부(120)는 LED(120c)의 발광에 의해 발생하는 열을 냉각시키는 냉각부를 더 포함할 수 있다. 일례로, 냉각부는 기판(120b)의 하측에 냉각핀을 구비한 방열판일 수 있다.
도 7은 도 6의 LED의 구동회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.
광 구동부(120)는 균일하게 광량을 조정하기 위해 복수의 LED(120c)의 전류를 제어하는 복수의 전류제어부(120a)를 포함할 수 있다. 여기서, 하나의 전류제어부(120a)에 의해 복수의 LED(120c) 전체에 전류를 제어할 수도 있지만, 이 경우, 개별 LED(120c)의 특성 편차에 의해 시료 전반에 조사되는 광이 균일하지 않을 수 있다.
따라서 복수의 전류제어부(120a) 각각은 복수의 LED(120c) 중 일부를 분산하여 구동할 수 있다. 일례로, 복수의 전류제어부(120a) 각각은 복수의 LED(120c) 중 적어도 두 개 이상을 구동할 수 있다.
이에 의해, LED(120c)의 특성 편차가 존재하는 경우에도, 복수의 전류제어부(120a) 각각이 소수의 LED(120c)의 전류를 제어함으로써, LED(120c) 각각의 특성 편차를 감소시킬 수 있으므로 광량을 균일하게 제어할 수 있다.
이때, 복수의 전류제어부(120a) 중 어느 하나에 의해 구동되는 LED(120c)는 어느 하나의 동심원(S1,S2,S3) 상에 배치되는 수 있다. 즉, 하나의 전류제어부(120a)에 의해 구동되는 LED(120c)는 동일한 동심원(S1,S2,S3) 상에 배치될 수 있다.
이에 의해 LED(120c)의 조사각에 따라 중첩되는 영역에서의 광의 세기(광량, 또는 출력)의 편차를 감소시킬 수 있다. 따라서 제조과정에서 부득이하게 발생하는 LED(120c)의 광출력 편차 또는 LED(120c)의 배치만으로 정밀제어가 어려운 시료가 놓이는 부분의 일부에 발생하는 광량의 편차를 최소화할 수 있으므로 시료로 조사되는 광량을 더욱 균일하게 제공할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 광 스트레스 시험장치(100)는 구동부(12), 센서부(13), 입출력부(150), 및 통신부(160)를 더 포함할 수 있다.
구동부(12)는 상술한 바와 같은 광 구동부(120)에 의한 광 이외에 챔버(110) 내의 환경 조건을 구동할 수 있다. 즉, 구동부(12)는 챔버(110) 내부에 온도, 습도, 압력, 및 가스분위기 중 적어도 하나를 제공할 수 있다.
여기서, 구동부(12)는 온도 구동부(121), 습도 구동부(122), 압력 구동부(123) 및 가스분위기 구동부(124)를 더 포함할 수 있다.
온도 구동부(121)는 챔버(110) 내부의 온도를 조정할 수 있다. 즉, 온도 구동부(121)는 챔버(110) 내부의 온도를 상승시키거나 하강시킬 수 있다. 일례로, 온도 구동부(121)는 챔버(110) 내부의 공기를 가열하기 위한 가열기 또는 냉각시키기 위한 냉각기를 포함할 수 있다.
습도 구동부(122)는 챔버(110) 내부의 습도를 조정할 수 있다. 즉, 습도 구동부(122)는 챔버(110) 내부의 습도를 상승시키거나 하강시킬 수 있다. 일례로, 습도 구동부(122)는 챔버(110) 내부에 습기를 제공하기 위한 가습기 또는 습기를 제거하기 위한 제습기를 포함할 수 있다. 이때, 습도는 온도에 따라 변화하므로 습도 구동부(122)와 온도 구동부(121)는 제어부(140)에 의해 연동될 수 있다.
압력 구동부(123)는 챔버(110) 내부의 압력을 조정할 수 있다. 즉, 압력 구동부(123)는 챔버(110) 내부의 압력을 상승시키거나 하강시킬 수 있다. 일례로, 압력 구동부(123)는 챔버(110) 내부에 공기나 가스를 공급하거나 흡입하는 펌프를 포함할 수 있다.
가스분위기 구동부(124)는 챔버(110) 내부의 가스분위기를 조정할 수 있다. 즉, 가스분위기 구동부(124)는 챔버(110) 내부에 공급되는 산소, 이산화탄소, 질소, 오존 등과 같은 가스의 농도 또는 배합을 조정할 수 있다. 일례로, 가스분위기 구동부(124)는 가스 저장부 및 가스를 주입하거나 배출하기 위한 펌프를 포함할 수 있다.
이때, 압력 구동부(123)와 가스분위기 구동부(124)는 가스를 기반으로 압력 및 가스분위기를 챔버(110)에 제공하기 때문에 이들은 제어부(140)에 의해 연동될 수 있다.
한편, 챔버(110) 내부의 온도, 습도, 압력 및 가스분위기는 서로 관련성이 높기 때문에, 즉, 어느 하나의 조건에 대한 조정이 다른 조건에 영향을 미치기 때문에, 온도 구동부(121), 습도 구동부(122), 압력 구동부(123) 및 가스분위기 구동부(124) 모두 또는 그 중 일부는 제어부(140)에 의해 연동될 수 있다.
여기서, 챔버(110)는 그 내부의 환경 조건을 조정하기 위해 가스, 공기 또는 습기를 공급하거나 배출하는 유출입구(미도시)가 형성될 수 있다. 이때, 유출입구(미도시)는 관이나 덕트와 같은 유로를 통하여 외부의 가스, 공기 또는 습기 공급장치와 연결될 수 있다.
센서부(13)는 상술한 바와 같은 광 센서(130)에 의한 광 이외의 환경 조건을 감지할 수 있다. 즉, 센서부(13)는 챔버(110) 내부의 온도, 습도, 압력, 및 가스분위기 중 적어도 하나를 감지할 수 있다.
여기서, 센서부(13)는 온도 센서(131), 습도 센서(132), 압력 센서(133), 가스 센서(134) 및 영상 카메라(135)를 더 포함할 수 있다.
온도 센서(131)는 챔버(110) 내부에 배치되어 온도 구동부(121)에 의해 제공되는 챔버(110) 내부의 온도를 감지할 수 있다. 이때, 온도 센서(131)는 감지된 온도를 제어부(140) 또는 입출력부(150)로 전송할 수 있다.
습도 센서(132)는 챔버(110) 내부에 배치되어 습도 구동부(122)에 의해 제공되는 챔버(110) 내부의 습도를 감지할 수 있다. 이때, 습도 센서(132)는 감지된 습도를 제어부(140) 또는 입출력부(150)로 전송할 수 있다.
여기서, 온도 센서(131)와 습도 센서(132)가 각각 구비되는 것으로 도시되고 설명되었으나 이에 한정되지 않는다. 일례로, 온도 센서(131)와 습도 센서(132)는 온습도 센서로서 일체로 구성될 수 있다.
압력 센서(133)는 챔버(110) 내부에 배치되어 압력 구동부(123)에 의해 제공되는 챔버(110) 내부의 압력을 감지할 수 있다. 이때, 압력 센서(133)는 감지된 압력을 제어부(140) 또는 입출력부(150)로 전송할 수 있다.
가스 센서(134)는 챔버(110) 내부에 배치되어 가스분위기 구동부(124)에 의해 제공되는 챔버(110) 내부의 가스분위기를 감지할 수 있다. 이때, 가스 센서(134)는 감지된 가스분위기를 제어부(140) 또는 입출력부(150)로 전송할 수 있다.
여기서, 온도 센서(131), 습도 센서(132), 압력 센서(133) 및 가스 센서(134)는 챔버(110)의 바닥면(111e)에 구비될 수 있지만, 이에 특별히 한정되지 는다. 일례로, 온도 센서(131), 습도 센서(132), 압력 센서(133) 및 가스 센서(134)는 측면(111a,111b,111c) 중 어느 하나 또는 상단면(111d)에 배치될 수 있다.
영상 카메라(135)는 챔버(110) 내부에 구비되어 시료를 촬영할 수 있다. 여기서, 영상 카메라(135)는 챔버(110) 내부에서 상측에 배치될 수 있다.
일례로, 영상 카메라(135)는 챔버(110) 내부의 상단면(111d)의 양단부 중 어느 하나에 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 영상 카메라(135)는 상단면(111d)의 양단부에 복수 개가 구비될 수 있다.
이때, 제어부(140)는 센서부(13)의 감지결과에 기초하여 구동부(12)로부터 제공되는 환경 조건이 균일하게 되도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(140)는 최초에 시료의 시험을 위해 설정된 온도, 습도, 압력 및 가스분위기 등과 같은 환경 조건을 기반으로 구동부(12)를 제어한 후, 실제로 구동부(12)에 의해 제공되는 환경 조건을 센서부(13)로 감지하고, 이를 기초로 구동부(12)를 제어할 수 있다. 따라서 제어부(140)는 챔버(110) 내에서 실제 환경 조건에 대한 목표 수준으로 환경 조건을 관리하도록 구동부(12)를 제어할 수 있다.
이에 의해, 광 이외도 온도, 습도, 압력 및 가스분위기 등을 제공함으로써 자외선(UVB)이 실제로 발생하는 다양한 환경하에서 시료에 대한 광 스트레스의 평가를 용이하게 수행할 수 있다.
입출력부(150)는 구동부(12)를 제어하기 위한 조작이 입력되고 센서부(13)의 감지결과를 출력할 수 있다. 즉, 입출력부(150)는 시료에 대한 광 스트레스 시험을 위해 챔버(110) 내부의 광 세기(광량, 출력 또는 에너지), 습도, 압력 및 가스분위기의 목표 값이 입력될 수 있다. 또한, 입출력부(150)는 센서부(13)에 의해 감지되는 챔버(110) 내의 광 세기(출력 또는 에너지), 습도, 압력 및 가스분위기가 출력될 수 있다.
여기서, 입출력부(150)는 입력부 및 출력부가 별도로 구비될 수도 있다. 이때, 출력부는 챔버(110)에서 도어(113)의 상단에 배치될 수 있다.
통신부(160)는 제어부(140)에 의해 외부의 원격 서버 또는 원격 단말기와 통신할 수 있다. 즉, 통신부(160)는 챔버(110)의 구동 정보 및 처리 정보를 제어부(140)를 통하여 외부의 원격 서버 또는 원격 단말기로 전송할 수 있다. 또한, 통신부(160)는 외부의 원격 서버 또는 원격 단말기로부터 챔버(110)를 구동하기 위한 제어 정보를 수신할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광 스트레스 시험장치에 의해 측정된 산화적 스트레스 여부를 확인한 결과 그래프이다.
광 스트레스 시험장치(100)는 상술한 바와 같이, 자외선(UVB)을 비롯하여, 온도, 습도, 압력 및 가스분위기에 따라 시료의 스트레스를 시험할 수 있다. 여기서, 시료의 스트레스 정도는 영상 카메라(135) 또는 현미경에 따라 촬영된 상태에 의해 확인할 수 있다.
도 8을 참조하면, 광 스트레스 시험장치(100)는 H2AX 단백질, Nrf2 의 상태 변화 등을 통하여 산화적 스트레스 여부를 확인할 수 있다. 일례로, 0.02㎽/㎠의 UVB 전력에 의해 12mJ/㎠의 UVB 에너지를 인가하는 조건에서 시간의 경과에 따라 세포가 산화적 스트레스를 받는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 광 스트레스 시험장치(100)는 시료 전체에 대하여 조사되는 광량을 균일하게 조정할 수 있으므로 광에 의한 시료의 스트레스를 정밀하게 시험할 수 있다.
또한, 본 발명은 제조과정에서 부득이하게 발생하는 LED 부품의 광출력 편차 또는 LED(120c)의 배치만으로 정밀제어가 어려운 시료가 놓이는 부분의 일부에 발생하는 광량의 편차를 최소화함으로써 시료로 조사되는 광량을 더욱 균일하게 제공할 수 있고, 다양한 환경하에서 시료에 대한 광 스트레스의 평가를 용이하게 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 광 스트레스 시험장치 110 : 챔버
111a,111b,111c : 측면 112 : 개구
113 : 도어 114 : 투명창
115 : 손잡이 120 : 광 구동부
120a : 전류제어부 120b : 기판
120c: LED 121 : 온도 구동부
122 : 습도 구동부 123 : 압력 구동부
124 : 가스분위기 구동부 130 : 광 센서
131 : 온도 센서 132 : 습도 센서
133 : 압력 센서 134 : 가스 센서
135 : 영상 카메라 140 : 제어부
150 : 입출력부 160 : 통신부

Claims (12)

  1. 시험 대상 시료를 수용하기 위한 공간을 갖는 챔버;
    상기 챔버의 내측에서 상단면에 배치되고, 기판 상에 복수의 LED가 원형으로 배치되되, 상기 기판의 외곽으로부터 중심으로 갈수록 상기 LED 사이의 간격이 크게 되도록 배치되며, 상기 시료에 광을 조사하는 광 구동부;
    상기 기판에서 상기 복수의 LED 사이에 배치되어 상기 광 구동부로부터 조사되는 광의 광량을 감지하는 광 센서; 및
    상기 광 센서로부터 감지된 결과를 기초로 상기 광 구동부로부터 조사되는 광의 광량이 균일하게 되도록 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 광은 자외선(UVB)이고,
    상기 시료는 6~8인치 직경의 면적 내에 놓이며,
    상기 복수의 LED는 상기 기판의 중심으로부터 서로 상이한 거리의 복수의 동심원 상에 배치되고,
    상기 기판의 중심 측의 동심원 상에 배치된 복수의 LED 사이의 간격은 상기 기판의 외곽측의 동심원 상에 배치되는 복수의 LED 사이의 간격보다 큰 광 스트레스 시험장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 동심원의 반경 및 상기 복수의 동심원 상에 배치되는 LED 사이의 간격은 상기 복수의 LED의 조사각에 따라 결정되는 광 스트레스 시험장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광 구동부는 상기 복수의 LED의 전류를 제어하는 복수의 전류제어부를 포함하고,
    상기 복수의 전류제어부 각각은 복수의 LED 중 적어도 두 개 이상을 구동하는 광 스트레스 시험장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 전류제어부 중 어느 하나에 의해 구동되는 적어도 두 개 이상의 LED는 어느 하나의 동심원 상에 배치되는 광 스트레스 시험장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 챔버의 전면에 개폐 가능하게 구비되는 도어를 포함하고,
    상기 도어는 상기 챔버의 내부를 관찰하기 위한 투명창이 구비되는 광 스트레스 시험장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 광학현미경을 통하여 시료를 관찰하도록 그 바닥면에 개구가 구비되는 광 스트레스 시험장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 내부에 온도, 습도, 압력, 및 가스분위기 중 적어도 하나를 제공하는 구동부; 및
    상기 챔버 내부의 온도, 습도, 압력, 및 가스분위기 중 적어도 하나를 감지하는 센서부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 센서부의 감지결과를 기초로 상기 구동부로부터 제공되는 조건이 균일하게 되도록 제어하는 광 스트레스 시험장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 챔버 내부의 온도를 조정하는 온도 구동부;
    상기 챔버 내부의 습도를 조정하는 습도 구동부;
    상기 챔버 내부의 압력을 조정하는 압력 구동부; 및
    상기 챔버 내부의 가스분위기를 조정하는 가스분위기 구동부를 포함하는 광 스트레스 시험장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 챔버 내부의 온도를 감지하는 온도 센서;
    상기 챔버 내부의 습도를 감지하는 습도 센서;
    상기 챔버 내부의 압력을 감지하는 압력 센서; 및
    상기 챔버 내부의 가스분위기를 감지하는 가스 센서를 포함하는 광 스트레스 시험장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 챔버 내부에 구비되어 상기 시료를 촬영하는 영상 카메라를 더 포함하는 광 스트레스 시험장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 외부의 원격 서버 또는 원격 단말기와 통신하는 통신부; 및
    상기 구동부를 제어하기 위한 조작이 입력되고 상기 센서부의 감지결과를 출력하는 입출력부;를 더 포함하는 광 스트레스 시험장치.
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