KR102094277B1 - System and method for measuring environmental pollutants or disease tracers using smart device - Google Patents

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Abstract

본 발명에서 제안하고 있는 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템 및 방법에 따르면, 스마트 기기가 분석 대상 물질을 촬영하고 색상을 추출하여, 추출된 분석 대상 물질의 색상과 표준 시료의 색상을 비교 분석함으로써, 휴대가 간편한 스마트 기기를 이용해 현장에서 편리하게 비색 분석법으로 환경오염물질 또는 질병표지자를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템 및 방법에 따르면, 스마트 기기가 표준 시료의 제1 상태 및 제2 상태의 농도와 색상을 각각 매칭하여, 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정하고, 추출된 분석 대상 물질의 색상을 설정된 표준 시료의 농도 변화 양상에 대응하여 환경오염물질 또는 질병표지자의 농도를 측정할 수 있다.According to the measuring system and method of environmental pollutants or disease markers using a smart device proposed in the present invention, the smart device photographs the material to be analyzed and extracts the color, so that the color of the extracted analyte and the color of the standard sample By comparative analysis, it is possible to conveniently measure environmental pollutants or disease markers by colorimetric analysis using a smart device that is portable.
In addition, according to the system and method for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device proposed in the present invention, the smart device matches the concentration and color of the first and second states of the standard sample, respectively, and the standard sample Set the color change according to the concentration change of the, and the concentration of the environmental pollutant or disease marker can be measured in response to the change in the concentration of the standard sample to set the color of the extracted analyte.

Description

스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING ENVIRONMENTAL POLLUTANTS OR DISEASE TRACERS USING SMART DEVICE}System and method for measuring environmental pollutants or disease markers using smart devices {SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING ENVIRONMENTAL POLLUTANTS OR DISEASE TRACERS USING SMART DEVICE}

본 발명은 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for measuring environmental pollutants or disease markers, and more particularly, to a system and method for measuring environmental pollutants or disease markers using smart devices.

비색 분석(colorimetric analysis)이란 물질의 빛깔, 농도 및 색조를 표준물질과 비교하여 그 물질을 정량하는 분석법이다. 비색 분석에는 고체나 기체의 착색(着色)을 이용하는 경우도 있으나, 일반적으로는 용액이 사용된다. 구체적으로는, 용액 빛깔의 농도를 비교하는 방식, 용액의 색조를 비교하는 방식, 빛의 양을 전기적으로 비교하는 광전비색분석법 등이 있다.
Colorimetric analysis is a method of quantifying a substance by comparing its color, concentration, and color tone with a standard substance. For colorimetric analysis, a solid or gas color may be used, but a solution is generally used. Specifically, there are a method of comparing the concentration of solution color, a method of comparing the color tone of a solution, and a photoelectric colorimetric analysis method of electrically comparing the amount of light.

먼저, 용액의 빛깔의 농도를 비교하는 방식은, 비색계를 사용하여, 용액의 액층(液層)을 조절하여 표준용액과 빛깔의 농도가 같아지는 점을 구하여 물질의 농도를 산출한다. 표준물질로는 검출하려고 하는 물질과 같은 것으로서 농도를 이미 알고 있는 용액을 사용하는데, 화학변화를 일으키기 쉽고 변색하기 쉬운 때는 색유리나 착색종이 등 대용(代用) 표준물질을 사용하기도 한다.
First, in the method of comparing the color concentration of the solution, by using a colorimeter, the liquid layer of the solution is adjusted to obtain a point at which the color concentration of the standard solution is the same, and the concentration of the substance is calculated. As a standard substance, a solution with a known concentration is used as the substance to be detected. When it is easy to cause chemical change and discoloration, a substitute standard substance such as colored glass or colored paper is sometimes used.

또한, 용액의 색조를 비교하는 방식으로, 농도를 이미 알고 있는 각종 표준용액을 나란히 놓고, 그 중에서 시료(試料)와 가장 비슷한 것을 찾는다. 이상은 육안에 의하여 비교하는 방법이며, 이밖에 측정하려고 하는 빛의 양을 전기적 신호로 바꾸어 비교하는 광전(光電)비색분석법이 있다. 이것은 각종 광전비색계에 의하여 특정파장의 빛의 흡수도를 측정하고, 표준용액의 흡수도와 비교함으로써 정량분석을 하는 것인데, 조작이 간단할 뿐만 아니라 정확하므로 널리 이용된다.
In addition, by comparing the color tone of the solution, various standard solutions having known concentrations are placed side by side, and among them, the one most similar to the sample is found. The above is a method of comparison by the naked eye, and there is a photoelectric colorimetric method in which the amount of light to be measured is converted into an electric signal for comparison. This is a quantitative analysis by measuring the absorbance of light of a specific wavelength by various photochromometers and comparing it with the absorbance of a standard solution. It is widely used because it is simple and accurate in operation.

즉, 비색 분석 방법은 비교 대상이 되는 물질의 색채를 기준으로 하여 비교 분석하는 것으로, 육안으로 직접 분석하거나, 또는 비색 분석을 수행할 수 있는 분석 장비를 이용하여 분석한다. 사용자의 육안으로 비교, 판단하는 방법은 개개인의 색상 인식에 대한 시각차와 숙련도에 의해 그 판정 결과가 영향을 받게 되며, 미세한 농도는 판별하기 어렵고 오류가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 따라서 결과의 고도의 정확성이 요구되는 경우에는 각종 비색 분석 장비를 이용하고 있다.
That is, the colorimetric analysis method is a comparative analysis based on the color of a substance to be compared, and is analyzed directly with the naked eye, or by using analytical equipment capable of performing colorimetric analysis. The method of comparing and judging with the naked eye of the user is influenced by the visual difference and skill of individual color perception, and the result of the determination is affected. Therefore, when high accuracy of results is required, various colorimetric analysis equipment is used.

그러나 이와 같은 비색 분석 장비는 고비용의 장비이므로 사용자에게 추가적인 비용 부담을 요구하고, 또한 휴대성이 부족하여 사용 장소가 제한되는 단점이 있다. 또한 비색 분석 장치는 정밀 분석 장치로 일정 이상의 교육을 받은 사용자만이 사용할 수 있어 사용의 편의성이 부족하여, 일반인이 용이하게 사용할 수 없는 문제점 역시 존재한다. 따라서 비색 분석법의 장점인 쉽고, 경제적인 결과의 획득에 장애가 되고 있다.
However, such colorimetric analysis equipment is a high-cost equipment, and thus requires additional cost to the user, and also has a disadvantage in that a place of use is limited due to lack of portability. In addition, the colorimetric analysis device is a precision analysis device that can be used only by a user who has been trained more than a certain level, so the convenience of use is insufficient, and there is a problem that the general public cannot easily use. Therefore, it is an obstacle to obtaining easy and economical results, which is an advantage of the colorimetric method.

한편, 최근 스마트 기기의 급격한 발달 및 보급에 따라, 현대인들은 개인 특성화 및 자기 관리의 특성을 보인다. 건강에 대한 관심이 높아지면서, 미세먼지 측정기나 방사능 측정기 등을 일반인이 직접 구매하여 사용하는 등, 현장에서 개인이 직접 환경오염물질이나 질병표지자 등을 측정하고자 하는 요구가 높아지고 있다.
Meanwhile, with the rapid development and dissemination of smart devices in recent years, modern people show characteristics of personalization and self-management. As interest in health increases, there is an increasing demand for individuals to directly measure environmental pollutants or disease markers in the field, such as by purchasing and using a fine dust meter or radioactivity meter.

본 발명과 관련된 선행기술로서, 공개특허 제10-2009-0049355호(발명의 명칭: 비색법을 이용한 생체물질 분석용 측정기, 공개일자: 2009년 05월 18일), 공개특허 제10-2009-0038476호(발명의 명칭: 비색 적정 측정 시스템 및 방법, 공개일자: 2009년 04월 20일) 등이 개시된 바 있다.As a prior art related to the present invention, Patent Publication No. 10-2009-0049355 (Invention name: measuring device for biomaterial analysis using colorimetric method, publication date: May 18, 2009), Patent Publication No. 10-2009-0038476 No. (name of invention: colorimetric titration measurement system and method, publication date: April 20, 2009) and the like have been disclosed.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 스마트 기기가 분석 대상 물질을 촬영하고 색상을 추출하여, 추출된 분석 대상 물질의 색상과 표준 시료의 색상을 비교 분석함으로써, 휴대가 간편한 스마트 기기를 이용해 현장에서 편리하게 비색 분석법으로 환경오염물질 또는 질병표지자를 측정할 수 있는, 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention is proposed to solve the above problems of the previously proposed methods, and the smart device photographs the material to be analyzed and extracts the color to compare and analyze the color of the extracted analyte and the color of the standard sample. By providing a measuring system and method for measuring environmental pollutants or disease markers using smart devices, it is possible to conveniently measure environmental pollutants or disease markers by colorimetric analysis using smart devices that are easy to carry. do.

또한, 본 발명은, 스마트 기기가 표준 시료의 제1 상태 및 제2 상태의 농도와 색상을 각각 매칭하여, 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정하고, 추출된 분석 대상 물질의 색상을 설정된 표준 시료의 농도 변화 양상에 대응하여 환경오염물질 또는 질병표지자의 농도를 측정할 수 있는, 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention, the smart device matches the concentration and color of the first state and the second state of the standard sample, respectively, sets a color change according to the concentration change of the standard sample, and sets the color of the extracted analyte Another object is to provide a system and method for measuring environmental pollutants or disease markers using smart devices capable of measuring the concentrations of environmental pollutants or disease markers in response to changes in the concentration of a standard sample.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템은,A system for measuring environmental pollutants or disease markers using smart devices according to the features of the present invention for achieving the above object,

측정 시스템으로서,As a measurement system,

표준 시료와 분석 대상 물질의 색상을 비교하는 비색 분석법으로 환경오염물질 또는 질병표지자를 측정하는 스마트 기기를 포함하며,It is a colorimetric method that compares the color of a standard sample and an analyte, and includes smart devices that measure environmental pollutants or disease markers.

상기 스마트 기기는,The smart device,

상기 분석 대상 물질을 촬영하는 촬영 모듈;A photographing module photographing the substance to be analyzed;

상기 촬영 모듈에서 촬영된 영상을 처리하여, 상기 분석 대상 물질의 색상을 추출하는 색상 추출 모듈; 및A color extraction module that processes an image captured by the photographing module and extracts the color of the analysis target material; And

상기 색상 추출 모듈에서 추출된 색상을 상기 표준 시료의 색상과 비교 분석하는 비색 분석 모듈을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
And a colorimetric analysis module that compares and analyzes the color extracted from the color extraction module with the color of the standard sample.

바람직하게는,Preferably,

상기 촬영 모듈은, 상기 스마트 기기의 구동 화면에 색상 검출 영역을 표시하며,The photographing module displays a color detection area on the driving screen of the smart device,

상기 색상 추출 모듈은, 상기 색상 검출 영역의 색상을 추출할 수 있다.
The color extraction module may extract a color of the color detection area.

바람직하게는, 상기 색상 추출 모듈은,Preferably, the color extraction module,

상기 분석 대상 물질의 색상을 RGB 값으로 추출할 수 있다.
The color of the material to be analyzed can be extracted as an RGB value.

바람직하게는, 상기 비색 분석 모듈은,Preferably, the colorimetric analysis module,

상기 추출된 RGB 값 중 R 값을 이용해 상기 표준 시료의 R 값과 상기 분석 대상 물질의 R 값을 비교 분석할 수 있다.
Among the extracted RGB values, the R value of the standard sample and the R value of the analyte can be compared and analyzed using the R value.

바람직하게는,Preferably,

상기 촬영 모듈은, 상기 표준 시료를 촬영하고,The photographing module photographs the standard sample,

상기 색상 추출 모듈은, 상기 표준 시료의 색상을 추출하며,The color extraction module, extracts the color of the standard sample,

상기 추출된 표준 시료의 색상을 설정하는 표준 시료 설정 모듈을 더 포함할 수 있다.
A standard sample setting module for setting the color of the extracted standard sample may be further included.

더욱 바람직하게는,More preferably,

상기 표준 시료의 농도를 입력받는 입력 모듈을 더 포함하며,Further comprising an input module for receiving the concentration of the standard sample,

상기 표준 시료 설정 모듈은, 상기 입력받은 표준 시료의 농도와 상기 추출된 표준 시료의 색상을 매칭하여 설정하고,The standard sample setting module is set by matching the concentration of the input standard sample and the color of the extracted standard sample,

상기 비색 분석 모듈은, 색상 비교를 통해 환경오염물질 또는 질병표지자의 농도를 분석할 수 있다.
The colorimetric analysis module may analyze the concentration of environmental pollutants or disease markers through color comparison.

더더욱 바람직하게는,Even more preferably,

상기 입력 모듈은, 상기 표준 시료의 제1 농도 및 제2 농도를 입력받고,The input module receives the first concentration and the second concentration of the standard sample,

상기 촬영 모듈은, 상기 표준 시료의 제1 상태 및 제2 상태를 촬영하며,The photographing module photographs the first state and the second state of the standard sample,

상기 색상 추출 모듈은, 상기 표준 시료의 제1 상태를 촬영한 영상을 처리하여 제1 색상을 추출하고, 상기 표준 시료의 제2 상태를 촬영한 영상을 처리하여 제2 색상을 추출할 수 있다.
The color extraction module may extract an first color by processing an image of the first state of the standard sample, and extract a second color by processing an image of the second state of the standard sample.

더더더욱 바람직하게는, 상기 표준 시료 설정 모듈은,Even more preferably, the standard sample setting module,

상기 표준 시료에 대해 추출된 제1 색상 및 제2 색상을 상기 제1 농도 및 제2 농도와 각각 매칭하여, 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정할 수 있다.
The first color and the second color extracted with respect to the standard sample may be matched with the first concentration and the second concentration, respectively, to set a color change according to the concentration change.

더욱 더 바람직하게는, 상기 표준 시료 설정 모듈은,Even more preferably, the standard sample setting module,

색상을 일축으로 하고 농도를 다른 일축으로 하는 2차원 평면에, 상기 제1 색상 및 제1 농도와 제2 색상 및 제2 농도를 이용하여, 상기 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정할 수 있다.
The color change according to the concentration change of the standard sample may be set by using the first color, the first concentration, the second color, and the second concentration on a two-dimensional plane having color as one axis and concentration as another axis. .

더욱 더 바람직하게는, 상기 표준 시료 설정 모듈은,Even more preferably, the standard sample setting module,

상기 농도 변화에 따른 색상 변화를 선형 함수로 설정할 수 있다.
The color change according to the density change can be set as a linear function.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법은,Method for measuring environmental pollutants or disease markers using smart devices according to the features of the present invention for achieving the above object,

측정 방법으로서,As a measurement method,

표준 시료와 분석 대상 물질의 색상을 비교하는 비색 분석법으로 환경오염물질 또는 질병표지자를 측정하는 스마트 기기가,A smart device that measures environmental pollutants or disease markers is a colorimetric method that compares the color of a standard sample and analyte.

(2) 촬영 모듈에서 촬영된 상기 분석 대상 물질을 촬영한 영상을 수집하는 단계;(2) collecting an image of the substance to be analyzed captured by the imaging module;

(3) 상기 수집된 영상을 처리하여, 상기 분석 대상 물질의 색상을 추출하는 단계; 및(3) processing the collected image to extract the color of the analysis target material; And

(4) 상기 단계 (3)에서 추출된 색상을 상기 표준 시료의 색상과 비교 분석하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
And (4) comparing the color extracted in the step (3) with the color of the standard sample.

바람직하게는, 상기 스마트 기기는,Preferably, the smart device,

상기 촬영 모듈의 구동 화면에 색상 검출 영역을 표시하며,A color detection area is displayed on the driving screen of the photographing module,

상기 단계 (3)에서는, 상기 수집된 영상에서 상기 색상 검출 영역의 색상을 추출할 수 있다.
In step (3), the color of the color detection area may be extracted from the collected image.

바람직하게는, 상기 단계 (3)에서는,Preferably, in step (3),

상기 분석 대상 물질의 색상을 RGB 값으로 추출할 수 있다.
The color of the material to be analyzed can be extracted as an RGB value.

바람직하게는, 상기 단계 (4)에서는,Preferably, in step (4),

상기 추출된 RGB 값 중 R 값을 이용해 상기 표준 시료의 R 값과 상기 분석 대상 물질의 R 값을 비교 분석할 수 있다.
Among the extracted RGB values, the R value of the standard sample and the R value of the analyte can be compared and analyzed using the R value.

바람직하게는, 상기 단계 (4) 이전에는,Preferably, prior to step (4),

(1) 상기 표준 시료의 색상을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
(1) The step of setting the color of the standard sample may be further included.

더욱 바람직하게는, 상기 단계 (1)은,More preferably, the step (1),

(1-1) 상기 표준 시료의 제1 상태를 설정하는 단계;(1-1) setting a first state of the standard sample;

(1-2) 상기 표준 시료의 제2 상태를 설정하는 단계; 및(1-2) setting a second state of the standard sample; And

(1-3) 상기 표준 시료의 제1 상태 및 제2 상태를 이용해 상기 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
(1-3) using the first state and the second state of the standard sample may include setting a color change according to the concentration change of the standard sample.

더더욱 바람직하게는, 상기 단계 (1-1)은,Even more preferably, the step (1-1) is,

(1-1-1) 상기 표준 시료의 제1 상태의 농도인 제1 농도를 입력받는 단계;(1-1-1) receiving a first concentration that is a concentration of the first state of the standard sample;

(1-1-2) 상기 촬영 모듈에서 촬영된 상기 표준 시료의 제1 상태를 촬영한 영상을 수집하는 단계; 및(1-1-2) collecting an image of the first state of the standard sample photographed by the photographing module; And

(1-1-3) 상기 표준 시료의 제1 상태를 촬영한 영상을 처리하여 제1 색상을 추출하는 단계를 포함하며,(1-1-3) processing the image photographing the first state of the standard sample and extracting the first color,

상기 단계 (1-2)는,The step (1-2),

(1-2-1) 상기 표준 시료의 제2 상태의 농도인 제2 농도를 입력받는 단계;(1-2-1) receiving a second concentration that is a concentration of the second state of the standard sample;

(1-2-2) 상기 촬영 모듈에서 촬영된 상기 표준 시료의 제2 상태를 촬영한 영상을 수집하는 단계; 및(1-2-2) collecting an image of the second state of the standard sample photographed by the photographing module; And

(1-2-3) 상기 표준 시료의 제2 상태를 촬영한 영상을 처리하여 제2 색상을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
(1-2-3) processing the image photographing the second state of the standard sample may include extracting a second color.

더더더욱 바람직하게는, 상기 단계 (1-3)에서는,Even more preferably, in step (1-3),

상기 표준 시료에 대해 추출된 제1 색상 및 제2 색상을 상기 제1 농도 및 제2 농도와 각각 매칭하여, 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정할 수 있다.
The first color and the second color extracted with respect to the standard sample may be matched with the first concentration and the second concentration, respectively, to set a color change according to the concentration change.

더욱 더 바람직하게는, 상기 단계 (1-3)에서는,Even more preferably, in step (1-3),

색상을 일축으로 하고 농도를 다른 일축으로 하는 2차원 평면에, 상기 제1 색상 및 제1 농도와 제2 색상 및 제2 농도를 이용하여, 상기 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정할 수 있다.
The color change according to the concentration change of the standard sample may be set by using the first color, the first concentration, the second color, and the second concentration on a two-dimensional plane having color as one axis and concentration as another axis. .

더더욱 더 바람직하게는, 상기 단계 (1-3)에서는,Even more preferably, in step (1-3),

상기 농도 변화에 따른 색상 변화를 선형 함수로 설정할 수 있다.The color change according to the density change can be set as a linear function.

본 발명에서 제안하고 있는 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템 및 방법에 따르면, 스마트 기기가 분석 대상 물질을 촬영하고 색상을 추출하여, 추출된 분석 대상 물질의 색상과 표준 시료의 색상을 비교 분석함으로써, 휴대가 간편한 스마트 기기를 이용해 현장에서 편리하게 비색 분석법으로 환경오염물질 또는 질병표지자를 측정할 수 있다.
According to the measuring system and method of environmental pollutants or disease markers using a smart device proposed in the present invention, the smart device photographs the material to be analyzed and extracts the color, so that the color of the extracted analyte and the color of the standard sample By comparative analysis, it is possible to conveniently measure environmental pollutants or disease markers by colorimetric analysis using a smart device that is portable.

또한, 본 발명에서 제안하고 있는 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템 및 방법에 따르면, 스마트 기기가 표준 시료의 제1 상태 및 제2 상태의 농도와 색상을 각각 매칭하여, 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정하고, 추출된 분석 대상 물질의 색상을 설정된 표준 시료의 농도 변화 양상에 대응하여 환경오염물질 또는 질병표지자의 농도를 측정할 수 있다.In addition, according to the measuring system and method of environmental pollutants or disease markers using the smart device proposed in the present invention, the smart device matches the concentration and color of the first state and the second state of the standard sample, respectively, the standard sample It is possible to set the color change according to the change in concentration of, and measure the concentration of the environmental pollutant or disease marker in response to the change in the concentration of the standard sample in which the color of the extracted analyte is set.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 2는 비색분석법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템에서, 스마트 기기의 세부적인 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템에서, 촬영 모듈이 구동된 스마트 기기의 화면을 예를 들어 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템에서, 색상 추출 결과가 표시된 스마트 기기의 화면을 예를 들어 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템에서, 표준 시료 설정 모듈에서 설정된 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 예를 들어 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법에서, 단계 S100의 세부적인 흐름을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법에서, 단계 S110의 세부적인 흐름을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법에서, 단계 S120의 세부적인 흐름을 도시한 도면.
도 11은 서로 상이한 BPA 농도의 7개의 시료를 촬영한 도면.1 is a view showing the configuration of a system for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device according to an embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating a colorimetric analysis method.
3 is a view showing a detailed configuration of a smart device in a system for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing, for example, a screen of a smart device on which a photographing module is driven in a system for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing, for example, a screen of a smart device displaying a color extraction result in a system for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating, for example, a color change according to a concentration change of a standard sample set in a standard sample setting module in a system for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a flow of a method for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing a detailed flow of step S100 in a method for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing a detailed flow of step S110 in a method for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing a detailed flow of step S120 in a method for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device according to an embodiment of the present invention.
11 is a view showing seven samples of different BPA concentrations.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the present invention. However, in the detailed description of a preferred embodiment of the present invention, when it is determined that a detailed description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is said to be 'connected' to another part, it is not only 'directly connected', but also 'indirectly connected' with other elements in between. Includes. In addition, 'comprising' a component means that other components may be further included instead of excluding other components, unless otherwise stated.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템은, 스마트 기기(100)를 포함하여 구성될 수 있으며, 서버(200)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
1 is a view showing the configuration of a system for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a system for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device 100 according to an embodiment of the present invention may include a smart device 100 and may include a server 200 ) May be further included.

즉, 본 발명은, 스마트 기기(100)가 분석 대상 물질을 촬영하고 색상을 추출하여, 추출된 분석 대상 물질의 색상과 표준 시료의 색상을 비교 분석함으로써, 휴대가 간편한 스마트 기기(100)를 이용해 현장에서 편리하게 비색 분석법으로 환경오염물질 또는 질병표지자를 측정할 수 있다. 실시예에 따라서는, 영상의 처리나 비색 분석에 있어 많은 데이터 처리가 필요한 경우, 스마트 기기(100)가 네트워크를 통해 서버(200)와 통신을 수행할 수 있다.
That is, according to the present invention, the smart device 100 photographs the material to be analyzed and extracts the color, thereby comparing and analyzing the color of the extracted analyte and the standard sample, thereby using the smart device 100 which is easy to carry. It is convenient to measure environmental pollutants or disease markers by colorimetric analysis in the field. According to an embodiment, when a lot of data processing is required for image processing or colorimetric analysis, the smart device 100 may communicate with the server 200 through a network.

여기서 네트워크는, 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN) 또는 부가가치 통신망(Value Added Network; VAN) 등과 같은 유선 네트워크나 이동 통신망(Mobile Radio Communication Network), 위성 통신망, WIBRO(Wireless Broadband Internet), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등과 같은 모든 종류의 무선 네트워크를 포함할 수 있다.
Here, the network includes a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or a value added network (VAN), such as a wired network, a mobile communication network (Mobile Radio Communication Network), a satellite communication network, It may include any kind of wireless network such as Wireless Broadband Internet (WIBRO), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), and the like.

스마트 기기(100)는, 표준 시료와 분석 대상 물질의 색상을 비교하는 비색 분석법으로 환경오염물질 또는 질병표지자를 측정할 수 있다. 여기에서, 스마트 기기(100)는 스마트폰(Smart phone), 태블릿 PC, 스마트 글라스(Smart glass), 스마트 워치(Smart watch) 등 휴대가 용이한 모바일 디바이스일 수 있다. 또한, 스마트 기기(100)에는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템 및 방법의 구현을 위한 애플리케이션이 설치 및 구동될 수 있다. 이때, 애플리케이션은, 스마트 기기(100)의 형태나 운영체제에 따라 맞춤형으로 개발된 소프트웨어일 수 있으며, 실시예에 따라서는 SaaS(Software as a Service)로 제공될 수도 있다. 스마트 기기(100)의 세부적인 구성에 대해서는 추후 도 3을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
The smart device 100 may measure environmental pollutants or disease markers using a colorimetric analysis method that compares the color of a standard sample and an analyte. Here, the smart device 100 may be a mobile device that is easy to carry, such as a smart phone, a tablet PC, a smart glass, and a smart watch. In addition, an application for the implementation of a system and method for measuring environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention may be installed and driven in the smart device 100. In this case, the application may be software developed according to the type or operating system of the smart device 100, and may be provided as a Software as a Service (SaaS) according to an embodiment. The detailed configuration of the smart device 100 will be described in detail later with reference to FIG. 3.

서버(200)는, 네트워크를 통한 스마트 기기(100)의 접속을 허용하고, 각종 신호 및 데이터를 송수신하여 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정이 가능하도록 할 수 있다. 특히, 대량의 정보처리가 필요한 경우에는 서버(200)를 통해 프로세스가 처리되도록 함으로써, 원활한 처리가 가능하도록 할 수 있으며, 접속한 스마트 기기(100)에 SaaS 형태로 소프트웨어를 제공할 수도 있다.
The server 200 allows the connection of the smart device 100 through a network, and transmits and receives various signals and data to enable measurement of environmental pollutants or disease markers. In particular, when a large amount of information processing is required, a process may be processed through the server 200 to enable smooth processing, and software in SaaS may be provided to the connected smart device 100.

도 2는 비색분석법을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 2의 A에 도시된 바와 같이, AuNP 용액은 금나노의 붉은색 계열의 색상을 띄고 있다가 NaCl 용액을 만나면 푸른 계열의 색상으로 변경되게 된다. 도 2의 B에 도시된 바와 같이, 금나노에 앱타머(Aptamer) 용액을 혼합하면 앱타머가 금나노를 둘러싸서 NaCl 용액을 만나도 푸른 계열의 색상으로 변경되지 않는다. 이와 같은 성질을 이용하여, 도 2의 C에 도시된 바와 같이, 측정하고자 하는 분석 대상 물질과 앱타머를 혼합한 다음, 금나노를 혼합하면 남아있는 앱타머가 금나노와 결합한 정도에 따라, NaCl을 만나 푸른색으로 변화하는 정도가 달라지므로, 분석 대상 물질의 농도를 측정할 수 있다.
2 is a view illustrating a colorimetric analysis method. As shown in A of FIG. 2, the AuNP solution has a red color of gold nano, and when it encounters a NaCl solution, it changes to a blue color. As shown in B of FIG. 2, when the aptamer solution is mixed with gold nano, the aptamer does not change to a blue-based color even when it meets NaCl solution by surrounding the gold nano. Using these properties, as shown in FIG. 2C, when the analyte to be measured is mixed with an aptamer, and then mixed with gold nano, NaCl is added according to the degree to which the remaining aptamer is combined with gold nano. Since the degree of change to meet blue changes, it is possible to measure the concentration of the analyte.

본 발명에서는, 이와 같은 비색분석법의 원리를 이용하여, 용액의 색상을 추출하여 분석함으로써, 분석 대상 물질에 포함된 환경오염물질 또는 질병표지자의 농도를 측정할 수 있다.
In the present invention, the concentration of environmental pollutants or disease markers included in the analyte can be measured by extracting and analyzing the color of the solution using the principle of the colorimetric method.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템에서, 스마트 기기(100)의 세부적인 구성을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템의 스마트 기기(100)는, 촬영 모듈(120), 색상 추출 모듈(130) 및 비색 분석 모듈(150)을 포함하여 구성될 수 있으며, 입력 모듈(110) 및 표준 시료 설정 모듈(140)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
3 is a view showing a detailed configuration of the smart device 100 in a system for measuring environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the smart device 100 of the measurement system of environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention includes a photographing module 120 and a color extraction module ( 130) and a colorimetric analysis module 150, and may further include an input module 110 and a standard sample setting module 140.

입력 모듈(110)은, 표준 시료의 농도를 입력받을 수 있다. 즉, 농도를 알고 있는 표준 시료의 농도를 입력 모듈(110)을 통해 입력할 수 있다. 입력 모듈(110)은, 스마트 기기(100)의 화면으로 농도 입력 팝업을 디스플레이하여 표준 시료의 농도 입력 요청을 할 수 있으며, 키패드 또는 마이크 등을 통해 구체적인 수치로 농도를 입력받을 수 있다.
The input module 110 may receive a concentration of a standard sample. That is, the concentration of the standard sample having a known concentration can be input through the input module 110. The input module 110 may display a concentration input pop-up on the screen of the smart device 100 and request a concentration input of a standard sample, and receive a concentration with a specific value through a keypad or a microphone.

촬영 모듈(120)은, 분석 대상 물질을 촬영할 수 있다. 촬영 모듈(120)은, 스마트 기기(100)에 구비된 카메라로 구현될 수 있으며, 주변의 조명 상태를 자동으로 인식하여, 분석 대상 물질의 색상 추출 성능을 높이기 위해 최적의 밝기로 조절하여 촬영 영상을 획득할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는, 특수한 필터를 사용하여 분석 대상 물질을 촬영할 수도 있다.
The imaging module 120 may capture an analysis target material. The shooting module 120 may be implemented as a camera provided in the smart device 100, and automatically recognizes the ambient lighting conditions, and adjusts the brightness to an optimal brightness to improve color extraction performance of the analyte. Can be obtained. Also, depending on the embodiment, a substance to be analyzed may be photographed using a special filter.

한편, 촬영 모듈(120)은, 스마트 기기(100)의 구동 화면에 색상 검출 영역을 표시할 수 있다. 촬영 모듈(120)에 의해 촬영된 영상에는 다양한 이미지가 포함될 수 있으므로, 색상 검출 영역을 표시하여 분석 대상 물질이 색상 검출 영역에 정확하게 특정하여 촬영되도록 할 수 있다.
Meanwhile, the photographing module 120 may display a color detection area on the driving screen of the smart device 100. Since the image photographed by the photographing module 120 may include various images, a color detection region may be displayed so that an analysis target material is accurately identified and photographed in the color detection region.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템에서, 촬영 모듈(120)이 구동된 스마트 기기(100)의 화면을 예를 들어 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템에서는, 촬영 모듈(120)이 구동된 스마트 기기(100)의 화면의 중앙에 녹색 원으로 색상 검출 영역을 표시할 수 있다. 사용자는 스마트 기기(100)를 이용해 색상 검출 영역에 분석 대상 물질이 위치하도록 조정하여 촬영을 할 수 있다.
FIG. 4 shows, for example, a screen of the smart device 100 on which the photographing module 120 is driven in the measurement system of environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention. It is a drawing. As shown in FIG. 4, in the measurement system of environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention, the screen of the screen of the smart device 100 on which the imaging module 120 is driven The color detection area can be displayed with a green circle in the center. The user can take pictures by adjusting the target material to be located in the color detection area using the smart device 100.

색상 추출 모듈(130)은, 촬영 모듈(120)에서 촬영된 영상을 처리하여, 분석 대상 물질의 색상을 추출할 수 있다. 특히, 색상 추출 모듈(130)은, 색상 검출 영역의 색상을 추출할 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 촬영된 영상에 포함된 여러 개의 시험관 이미지 중에서, 색상 검출 영역에 해당하는 부분의 색상을 추출할 수 있다. 한편, 색상 추출 모듈(130)은, 분석 대상 물질의 색상을 RGB 값으로 추출할 수 있으며, 실시예에 따라서는 CMYK 값으로 추출할 수도 있다.
The color extraction module 130 may process the image captured by the imaging module 120 to extract the color of the analysis target material. In particular, the color extraction module 130 may extract the color of the color detection area. That is, as illustrated in FIG. 4, a color of a portion corresponding to a color detection area may be extracted from several test tube images included in the captured image. Meanwhile, the color extraction module 130 may extract the color of the material to be analyzed as an RGB value, or in some embodiments, as a CMYK value.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템에서, 색상 추출 결과가 표시된 스마트 기기(100)의 화면을 예를 들어 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템에서는, 색상 추출 모듈(130)이 추출한 색상을 R 값, G 값, B 값으로 각각 나타낼 수 있고, 색상을 차트로 표시할 수도 있다. 도 5에 도시된 바와 같은 화면에서는, 스마트 기기(100)를 이용해 추출된 색상 값 및 차트를 확인하고, 재촬영을 할 수도 있다.
5 is a diagram illustrating, for example, a screen of a smart device 100 displaying a color extraction result in a system for measuring environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention. 5, in the measurement system of environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention, the color extracted by the color extraction module 130 is R value, G value, Each can be represented by a B value, or a color can be displayed in a chart. On the screen as shown in FIG. 5, the extracted color values and charts may be checked using the smart device 100 and re-photographing may be performed.

또한, 실시예에 따라서는, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템의 색상 추출 모듈(130)은, 촬영 모듈(120)에서 촬영된 영상의 처리를 위한 노이즈 제거, 명도 또는 채도의 조정 등의 이미지 처리 도구를 이용할 수 있다. 이와 같은 이미지 처리 도구를 이용하여, 영상으로부터 정확한 색상이 도출되도록 할 수 있다.
In addition, according to the embodiment, the color extraction module 130 of the measurement system of environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention, the image taken by the imaging module 120 You can use image processing tools such as noise reduction, brightness or saturation adjustment for processing. Using such an image processing tool, accurate colors can be derived from an image.

한편, 영상 처리를 통해 분석 대상 물질의 색상을 추출할 때에는, 사전 훈련된 인공신경망을 이용해 정확한 색상이 추출되도록 할 수 있다. 이때, 사용하는 인공신경망으로는, 딥 뉴럴 네트워크(Deep Neural Network; DNN), 컨볼루셔널 뉴럴 네트워크(Convolutional Neural Network; CNN), 리커런트 뉴럴 네트워크(Recurrent Neural Network; RNN) 등을 사용할 수 있다.
On the other hand, when extracting the color of the analyte through image processing, it is possible to ensure that the correct color is extracted using a pre-trained artificial neural network. In this case, as the artificial neural network to be used, a deep neural network (DNN), a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (Recurrent Neural Network) may be used.

표준 시료 설정 모듈(140)은, 추출된 표준 시료의 색상을 설정할 수 있다. 이때, 촬영 모듈(120)은 표준 시료를 촬영하고, 색상 추출 모듈(130)은 표준 시료의 색상을 추출하며, 표준 시료 설정 모듈(140)은 색상 추출 모듈(130)에서 추출된 표준 시료의 색상을 설정할 수 있다. 즉, 촬영 모듈(120) 및 색상 추출 모듈(130)은, 분석 대상 물질 외에 표준 시료에 대해서도 촬영 및 색상 추출을 할 수 있다. 이때, 표준 시료 설정 모듈(140)은, 분석 대상 물질을 촬영하는 동일한 환경에서 촬영한 표준 시료의 영상으로부터 추출된 색상을 설정함으로써, 정확한 비색 분석 결과가 도출되도록 할 수 있다.
The standard sample setting module 140 may set the color of the extracted standard sample. In this case, the photographing module 120 photographs the standard sample, the color extraction module 130 extracts the color of the standard sample, and the standard sample setting module 140 extracts the color of the standard sample extracted from the color extraction module 130. You can set That is, the photographing module 120 and the color extraction module 130 may photograph and color extract a standard sample in addition to an analysis target material. At this time, the standard sample setting module 140 may set the color extracted from the image of the standard sample photographed in the same environment in which the substance to be analyzed is photographed, so that an accurate colorimetric analysis result can be derived.

한편, 표준 시료 설정 모듈(140)은, 입력받은 표준 시료의 농도와 추출된 표준 시료의 색상을 매칭하여 설정할 수 있다. 보다 구체적으로는, 입력 모듈(110)은 표준 시료의 제1 농도 및 제2 농도를 입력받고, 촬영 모듈(120)은 표준 시료의 제1 상태 및 제2 상태를 촬영하며, 색상 추출 모듈(130)은 표준 시료의 제1 상태를 촬영한 영상을 처리하여 제1 색상을 추출하고, 표준 시료의 제2 상태를 촬영한 영상을 처리하여 제2 색상을 추출할 수 있다. 표준 시료 설정 모듈(140)은, 표준 시료에 대해 추출된 제1 색상 및 제2 색상을 제1 농도 및 제2 농도와 각각 매칭하여, 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정할 수 있다.
Meanwhile, the standard sample setting module 140 may match and set the concentration of the input standard sample and the color of the extracted standard sample. More specifically, the input module 110 receives the first and second concentrations of the standard sample, and the imaging module 120 captures the first and second states of the standard sample, and the color extraction module 130 ) May extract the first color by processing the image of the first state of the standard sample, and extract the second color by processing the image of the second state of the standard sample. The standard sample setting module 140 may set the color change according to the concentration change by matching the first color and the second color extracted for the standard sample with the first concentration and the second concentration, respectively.

즉, 표준 시료의 초기 상태(제1 상태)의 농도(제1 농도)를 입력 모듈(110)을 통해 입력하고, 촬영 모듈(120)을 통해 초기 상태의 표준 시료를 촬영하여 제1 색상을 추출하여, 초기 상태를 설정할 수 있다. 그 다음, 표준 시료의 최종 상태(제2 상태)의 농도(제2 농도)를 입력 모듈(110)을 통해 입력하고, 촬영 모듈(120)을 통해 최종 상태의 표준 시료를 촬영하여 제2 색상을 추출하여, 최종 상태를 설정할 수 있다.
That is, the concentration (first concentration) of the initial state (first state) of the standard sample is input through the input module 110, and the first color is extracted by taking the standard sample in the initial state through the imaging module 120. By doing so, the initial state can be set. Then, the concentration (second concentration) of the final state (second state) of the standard sample is input through the input module 110, and the second color is obtained by taking the standard sample in the final state through the imaging module 120. By extracting, the final state can be set.

표준 시료 설정 모듈(140)은, 색상을 일축으로 하고 농도를 다른 일축으로 하는 2차원 평면에, 제1 색상 및 제1 농도와 제2 색상 및 제2 농도를 이용하여, 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정할 수 있다. 이때, 표준 시료 설정 모듈(140)은, 농도 변화에 따른 색상 변화를 선형 함수로 설정할 수 있다.
The standard sample setting module 140 uses a first color and a first concentration and a second color and a second concentration on a two-dimensional plane whose color is uniaxial and whose concentration is another uniaxial axis, to change the concentration of the standard sample. You can set the color change accordingly. At this time, the standard sample setting module 140 may set the color change according to the concentration change as a linear function.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템의 표준 시료 설정 모듈(140)에서 설정된 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 예를 들어 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템의 표준 시료 설정 모듈(140)은, X축을 농도, Y축을 색상으로 하는 2차원 평면에 표준 시료의 제1 상태와 제2 상태를 표시한 다음, 검량선(Calibration Curve)을 설정할 수 있다. 즉, 제1 상태와 제2 상태를 1차 함수로 연결하여 검량선 즉, 농도 변화에 따른 색상 변화를 선형으로 설정하였다.
FIG. 6 illustrates, for example, a color change according to a concentration change of a standard sample set in the standard sample setting module 140 of the measurement system of environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention. It is a drawing shown. As shown in FIG. 6, the standard sample setting module 140 of the measurement system of environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention, the X-axis concentration, Y-axis color The first state and the second state of the standard sample are displayed on the two-dimensional plane, and then a calibration curve can be set. That is, the first state and the second state were connected by a first-order function to set the calibration curve, that is, the color change according to the concentration change linearly.

특히, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템에서는, 도 2에 도시된 바와 같은 금나노의 특성을 이용해 비색 분석을 할 수 있으므로, 금나노의 붉은색을 이용해 표준 시료 설정 모듈(140)은 RGB 값 중 R 값으로 색상 변화를 설정할 수 있다. 도 6에서는 농도가 클수록 R 값이 선형적으로 증가하는 양상을 보일 수 있다.
In particular, in the measurement system of environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention, colorimetric analysis can be performed using the properties of gold nano as shown in FIG. 2, so that gold nano Using the red color of, the standard sample setting module 140 may set a color change as an R value among RGB values. In FIG. 6, as the concentration increases, the R value may linearly increase.

비색 분석 모듈(150)은, 색상 추출 모듈(130)에서 추출된 색상을 표준 시료의 색상과 비교 분석할 수 있다. 보다 구체적으로는, 비색 분석 모듈(150)은, 추출된 RGB 값 중 R 값을 이용해 표준 시료의 R 값과 분석 대상 물질의 R 값을 비교 분석할 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같은 그래프에서, 분석 대상 물질의 색상의 RGB 값을 알면 농도를 알 수 있다. 이와 같이 표준 시료 설정 모듈(140)에서 설정한 함수를 이용하여, 비색 분석 모듈(150)은, 색상 비교를 통해 환경오염물질 또는 질병표지자의 농도를 분석할 수 있다.
The colorimetric analysis module 150 may compare and analyze the color extracted from the color extraction module 130 with the color of a standard sample. More specifically, the colorimetric analysis module 150 may compare and analyze the R value of the standard sample and the R value of the analyte to be analyzed using the R value among the extracted RGB values. That is, in the graph as shown in FIG. 6, the concentration can be known by knowing the RGB value of the color of the material to be analyzed. Using the functions set in the standard sample setting module 140 as described above, the colorimetric analysis module 150 may analyze the concentration of environmental pollutants or disease markers through color comparison.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법은, 분석 대상 물질을 촬영한 영상을 수집하는 단계(S200), 수집된 영상을 처리하여 분석 대상 물질의 색상을 추출하는 단계(S300) 및 추출된 색상을 표준 시료의 색상과 비교 분석하는 단계(S400)를 포함하여 구현될 수 있으며, 표준 시료의 색상을 설정하는 단계(S100)를 더 포함하여 구현될 수 있다.
7 is a diagram showing a flow of a method for measuring environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 7, a method for measuring environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention comprises: collecting an image of an analysis target material (S200) It may be implemented, including the step of extracting the color of the material to be analyzed by processing the processed image (S300) and comparing the extracted color with the color of the standard sample (S400), and setting the color of the standard sample It may be implemented by further including (S100).

단계 S100에서는, 스마트 기기(100)가 표준 시료의 색상을 설정할 수 있다. 단계 S100의 세부적인 흐름에 대해서는 추후 도 8을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
In step S100, the smart device 100 may set the color of the standard sample. The detailed flow of step S100 will be described in detail later with reference to FIG. 8.

단계 S200에서는, 스마트 기기(100)가 촬영 모듈(120)에서 촬영된 분석 대상 물질을 촬영한 영상을 수집할 수 있다. 스마트 기기(100)는, 촬영 모듈(120)의 구동 화면에 색상 검출 영역을 표시할 수 있다.
In step S200, the smart device 100 may collect an image of a substance to be analyzed captured by the imaging module 120. The smart device 100 may display a color detection area on the driving screen of the imaging module 120.

단계 S300에서는, 스마트 기기(100)가 수집된 영상을 처리하여, 분석 대상 물질의 색상을 추출할 수 있다. 특히, 단계 S300에서는, 수집된 영상에서 색상 검출 영역의 색상을 추출할 수 있다. 또한, 단계 S300에서는, 분석 대상 물질의 색상을 RGB 값으로 추출할 수 있다. 이때, 단계 S300은 스마트 기기(100)의 색상 추출 모듈(130)에 의해 처리될 수 있다.
In step S300, the smart device 100 may process the collected image to extract the color of the material to be analyzed. In particular, in step S300, the color of the color detection area may be extracted from the collected image. In addition, in step S300, the color of the material to be analyzed can be extracted as an RGB value. At this time, step S300 may be processed by the color extraction module 130 of the smart device 100.

단계 S400에서는, 스마트 기기(100)가 단계 S300에서 추출된 색상을 표준 시료의 색상과 비교 분석할 수 있다. 보다 구체적으로는, 단계 S400에서는, 추출된 RGB 값 중 R 값을 이용해 표준 시료의 R 값과 분석 대상 물질의 R 값을 비교 분석할 수 있다. 이때, 단계 S400은 스마트 기기(100)의 비색 분석 모듈(150)에 의해 처리될 수 있다.
In step S400, the smart device 100 may compare and analyze the color extracted in step S300 with the color of the standard sample. More specifically, in step S400, the R value of the standard sample and the R value of the analyte to be analyzed may be compared and analyzed using the R value among the extracted RGB values. At this time, step S400 may be processed by the colorimetric analysis module 150 of the smart device 100.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법에서, 단계 S100의 세부적인 흐름을 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법의 단계 S100은, 표준 시료의 제1 상태를 설정하는 단계(S110), 표준 시료의 제2 상태를 설정하는 단계(S120) 및 표준 시료의 제1 상태 및 제2 상태를 이용해 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정하는 단계(S130)를 포함하여 구현될 수 있다.
8 is a view showing a detailed flow of step S100 in the method for measuring environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, step S100 of a method for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device 100 according to an embodiment of the present invention comprises: setting a first state of a standard sample (S110) , It may be implemented, including the step of setting the second state of the standard sample (S120) and the step of setting the color change according to the concentration change of the standard sample using the first state and the second state of the standard sample (S130). .

단계 S110에서는, 스마트 기기(100)가 표준 시료의 제1 상태를 설정할 수 있다. 즉, 스마트 기기(100)에서 애플리케이션을 구동한 다음, 표준 시료의 제1 상태를 설정할 수 있다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법에서, 단계 S110의 세부적인 흐름을 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법의 단계 S110은, 표준 시료의 제1 농도를 입력받는 단계(S111), 표준 시료의 제1 상태를 촬영한 영상을 수집하는 단계(S112) 및 표준 시료의 제1 색상을 추출하는 단계(S113)를 포함하여 구현될 수 있다.
In step S110, the smart device 100 may set the first state of the standard sample. That is, after driving the application on the smart device 100, the first state of the standard sample may be set. 9 is a view showing a detailed flow of step S110 in the method for measuring environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 9, step S110 of a method for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device 100 according to an embodiment of the present invention includes receiving a first concentration of a standard sample (S111) , It may be implemented including a step (S112) of collecting the image of the first state of the standard sample and the step of extracting the first color of the standard sample (S113).

즉, 입력 모듈(110)을 통해 표준 시료의 제1 상태의 농도인 제1 농도를 입력받고(단계 S111), 촬영 모듈(120)에서 촬영된 표준 시료의 제1 상태를 촬영한 영상을 수집한 다음(단계 S112), 색상 추출 모듈(130)이 표준 시료의 제1 상태를 촬영한 영상을 처리하여 제1 색상을 추출할 수 있다(단계 S113). 이와 같은 흐름에 의해, 표준 시료의 제1 상태에 대한 농도 및 색상 정보를 얻을 수 있다.
That is, the first concentration, which is the concentration of the first state of the standard sample, is input through the input module 110 (step S111), and images obtained by capturing the first state of the standard sample photographed by the shooting module 120 are collected. Next (step S112), the color extraction module 130 may process the image photographing the first state of the standard sample to extract the first color (step S113). Through this flow, it is possible to obtain concentration and color information for the first state of the standard sample.

단계 S120에서는, 스마트 기기(100)가 표준 시료의 제2 상태를 설정할 수 있다. 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법에서, 단계 S120의 세부적인 흐름을 도시한 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법의 단계 S120은, 표준 시료의 제2 농도를 입력받는 단계(S121), 표준 시료의 제2 상태를 촬영한 영상을 수집하는 단계(S122) 및 표준 시료의 제2 색상을 추출하는 단계(S123)를 포함하여 구현될 수 있다.
In step S120, the smart device 100 may set the second state of the standard sample. 10 is a view showing a detailed flow of step S120 in the method for measuring environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 10, step S120 of the method for measuring environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 according to an embodiment of the present invention, receiving a second concentration of a standard sample (S121) , It may be implemented including a step (S122) of collecting the image of the second state of the standard sample and the step of extracting the second color of the standard sample (S123).

즉, 입력 모듈(110)을 통해 표준 시료의 제2 상태의 농도인 제2 농도를 입력받고(단계 S121), 촬영 모듈(120)에서 촬영된 표준 시료의 제2 상태를 촬영한 영상을 수집한 다음(단계 S122), 색상 추출 모듈(130)이 표준 시료의 제2 상태를 촬영한 영상을 처리하여 제2 색상을 추출할 수 있다(단계 S123). 이와 같은 흐름에 의해, 표준 시료의 제2 상태에 대한 농도 및 색상 정보를 얻을 수 있다.
That is, the second concentration, which is the concentration of the second state of the standard sample, is input through the input module 110 (step S121), and images obtained by capturing the second state of the standard sample captured by the shooting module 120 are collected. Next (step S122), the color extraction module 130 may process the image photographing the second state of the standard sample to extract the second color (step S123). Through this flow, it is possible to obtain concentration and color information for the second state of the standard sample.

단계 S130에서는, 스마트 기기(100)가 표준 시료의 제1 상태 및 제2 상태를 이용해 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정할 수 있다. 보다 구체적으로는, 단계 S130에서는, 표준 시료에 대해 추출된 제1 색상 및 제2 색상을 제1 농도 및 제2 농도와 각각 매칭하여, 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정할 수 있다. 단계 S130은 스마트 기기(100)의 표준 시료 설정 모듈(140)에 의해 처리될 수 있다.
In step S130, the smart device 100 may set a color change according to a concentration change of the standard sample using the first state and the second state of the standard sample. More specifically, in step S130, the first color and the second color extracted for the standard sample may be matched with the first concentration and the second concentration, respectively, to set a color change according to the concentration change. Step S130 may be processed by the standard sample setting module 140 of the smart device 100.

또한, 단계 S130에서는, 색상을 일축으로 하고 농도를 다른 일축으로 하는 2차원 평면에, 제1 색상 및 제1 농도와 제2 색상 및 제2 농도를 이용하여, 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정할 수 있다. 특히, 단계 S130에서는, 도 6에 도시된 바와 같이 농도 변화에 따른 색상 변화를 선형 함수로 설정할 수 있다.
Further, in step S130, the color change according to the concentration change of the standard sample, using the first color, the first concentration, the second color, and the second concentration in a two-dimensional plane having color as one axis and concentration as another axis. Can be set. In particular, in step S130, as shown in FIG. 6, the color change according to the density change may be set as a linear function.

실험예Experimental example

비스페놀 A(Bis-phenol A; BPA)의 농도를 각각 0, 1, 10, 100, 1000, 10000, 100000 ng/㎖로 하는 7개의 시료 각 50 ㎕를 준비하고, BPA 앱타머는 0.1 μM(각 50 ㎕), AuNP는 254 μM(stock 농도, 각 100 ㎕), NaCl은 0.5 M(각 50 ㎕)을 사용하여 실험을 수행하였으며, 마지막 반응 시간은 7분으로 하여 색상을 측정하였다.
Bisphenol A (Bis-phenol A; BPA) concentration of 0, 1, 10, 100, 1000, 10000, 100000 ng / ㎖ 7 samples each prepared 50 μl each, BPA aptamer 0.1 μM (each 50 ΜL), AuNP was performed using 254 μM (stock concentration, 100 μL each), NaCl 0.5 M (50 μL each), and the final reaction time was 7 minutes to measure color.

도 11은 서로 상이한 BPA 농도의 7개의 시료를 촬영한 도면이다. 즉, 좌측부터 BPA의 농도를 각각 0, 1, 10, 100, 1000, 10000, 100000 ng/㎖로 하는 시료를 촬영한 것이다. 색상에 차이가 있기는 하지만, 육안으로는 명확한 차이를 구분하기 어려움을 알 수 있다.
FIG. 11 is a photograph of seven samples of different BPA concentrations. That is, samples from which the concentrations of BPA are 0, 1, 10, 100, 1000, 10000, and 100000 ng / ml are taken from the left. Although there are differences in color, it is difficult to distinguish the clear differences with the naked eye.

본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템 및 방법이 구현된 스마트 기기(100)에서, 안드로이드용으로 개발된 애플리케이션을 실행하고, BPA의 농도를 0으로 하는 시료를 표준 시료의 제1 상태, BPA의 농도를 100000 ng/㎖로 하는 시료를 표준 시료의 제2 상태로 하여 표준 시료를 설정한 다음, BPA의 농도를 각각 1, 10, 100, 1000, 10000 ng/㎖로 하는 시료를 측정 대상 물질로 하여 측정을 수행하였다. 애플리케이션을 이용해 측정된 BPA의 농도는, 각각 1, 10, 100, 1000, 10000 ng/㎖로 정확하게 농도가 측정된 것을 확인할 수 있었다.
In a smart device 100 in which a system and method for measuring environmental pollutants or disease markers using a smart device 100 according to an embodiment of the present invention is implemented, an application developed for Android is executed, and the concentration of BPA is measured. Set the standard sample by setting the sample with 0 as the first state of the standard sample and the sample with the BPA concentration of 100000 ng / ml as the second state of the standard sample, and then setting the BPA concentrations to 1, 10, 100, respectively. Measurement was performed using a sample of 1000, 10000 ng / ml as a measurement target material. It was confirmed that the concentrations of BPA measured using the application were accurately measured at 1, 10, 100, 1000, and 10000 ng / ml, respectively.

이와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템 및 방법에 따르면, 스마트 기기(100)가 분석 대상 물질을 촬영하고 색상을 추출하여, 추출된 분석 대상 물질의 색상과 표준 시료의 색상을 비교 분석함으로써, 휴대가 간편한 스마트 기기(100)를 이용해 현장에서 편리하게 비색 분석법으로 환경오염물질 또는 질병표지자를 측정할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 스마트 기기(100)가 표준 시료의 제1 상태 및 제2 상태의 농도와 색상을 각각 매칭하여, 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정하고, 추출된 분석 대상 물질의 색상을 설정된 표준 시료의 농도 변화 양상에 대응하여 환경오염물질 또는 질병표지자의 농도를 측정할 수 있다.
As described above, according to the measuring system and method of environmental pollutants or disease markers using the smart device 100 proposed in the present invention, the smart device 100 photographs the material to be analyzed and extracts the color to extract the analyzed By comparing and analyzing the color of the target material and the color of the standard sample, it is possible to conveniently measure environmental pollutants or disease markers by colorimetric analysis using a smart device 100 that is portable. In addition, according to the present invention, the smart device 100 sets the color change according to the concentration change of the standard sample by matching the concentration and color of the first state and the second state of the standard sample, respectively, and the extracted analyte It is possible to measure the concentration of environmental pollutants or disease markers in response to a change in the concentration of the set standard sample.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention described above can be variously modified or applied by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs, and the scope of the technical idea according to the present invention should be defined by the following claims.

100: 스마트 기기
110: 입력 모듈
120: 촬영 모듈
130: 색상 추출 모듈
140: 표준 시료 설정 모듈
150: 비색 분석 모듈
200: 서버
S100: 표준 시료의 색상을 설정하는 단계
S110: 표준 시료의 제1 상태를 설정하는 단계
S111: 표준 시료의 제1 농도를 입력받는 단계
S112: 표준 시료의 제1 상태를 촬영한 영상을 수집하는 단계
S113: 표준 시료의 제1 색상을 추출하는 단계
S120: 표준 시료의 제2 상태를 설정하는 단계
S121: 표준 시료의 제2 농도를 입력받는 단계
S122: 표준 시료의 제2 상태를 촬영한 영상을 수집하는 단계
S123: 표준 시료의 제2 색상을 추출하는 단계
S130: 표준 시료의 제1 상태 및 제2 상태를 이용해 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정하는 단계
S200: 분석 대상 물질을 촬영한 영상을 수집하는 단계
S300: 수집된 영상을 처리하여 분석 대상 물질의 색상을 추출하는 단계
S400: 추출된 색상을 표준 시료의 색상과 비교 분석하는 단계100: smart device
110: input module
120: shooting module
130: color extraction module
140: standard sample setting module
150: colorimetric analysis module
200: server
S100: Step of setting the color of the standard sample
S110: Setting the first state of the standard sample
S111: receiving the first concentration of the standard sample
S112: collecting images of the first state of the standard sample
S113: Extracting the first color of the standard sample
S120: setting the second state of the standard sample
S121: receiving the second concentration of the standard sample
S122: collecting an image of the second state of the standard sample
S123: extracting the second color of the standard sample
S130: Setting a color change according to a concentration change of the standard sample using the first state and the second state of the standard sample
S200: collecting an image of the substance to be analyzed
S300: extracting the color of the analyte by processing the collected image
S400: Step of comparing and analyzing the extracted color with the color of the standard sample

Claims (20)

측정하고자 하는 분석 대상 물질과 앱타머(Aptamer) 용액을 혼합한 다음 금나노를 혼합하여, 남아있는 앱타머가 금나노와 결합한 정도에 따라 색상 변화 정도가 달라지는 원리를 이용해 환경오염물질 또는 질병표지자의 농도를 측정하는 측정 시스템으로서,
표준 시료와 분석 대상 물질의 색상을 비교하는 비색 분석법으로 환경오염물질 또는 질병표지자를 측정하는 애플리케이션이 구동되는 스마트 기기(100); 및
네트워크를 통한 상기 스마트 기기(100)의 접속을 허용하고, 상기 스마트 기기(100)에 SaaS(Software as a Service) 형태로 상기 애플리케이션을 제공하는 서버(200)를 포함하며,
상기 스마트 기기(100)는,
상기 분석 대상 물질을 촬영하되, 주변의 조명 상태를 자동으로 인식하여 상기 분석 대상 물질의 색상 추출 성능을 높이기 위해 밝기를 조절하여 촬영 영상을 획득하는 촬영 모듈(120);
상기 촬영 모듈(120)에서 촬영된 영상을 처리하여, 상기 분석 대상 물질의 색상을 RGB 값으로 추출하고, 추출된 색상을 차트로 표시하며, 사전 훈련된 딥 뉴럴 네트워크(Deep Neural Network; DNN), 컨볼루셔널 뉴럴 네트워크(Convolutional Neural Network; CNN) 또는 리커런트 뉴럴 네트워크(Recurrent Neural Network; RNN)를 이용해 영상 처리를 통해 정확한 색상이 추출되도록 하는 색상 추출 모듈(130); 및
상기 색상 추출 모듈(130)에서 추출된 색상을 상기 표준 시료의 색상과 비교 분석하되, 상기 추출된 RGB 값 중 R 값을 이용해 상기 표준 시료의 R 값과 상기 분석 대상 물질의 R 값을 비교 분석하는 비색 분석 모듈(150)을 포함하며,
상기 촬영 모듈(120)은, 상기 표준 시료를 촬영하고,
상기 색상 추출 모듈(130)은, 상기 표준 시료의 색상을 추출하며,
상기 표준 시료의 농도를 입력받는 입력 모듈(110); 및
상기 추출된 표준 시료의 색상을 설정하며, 상기 입력받은 표준 시료의 농도와 상기 추출된 표준 시료의 색상을 매칭하여 설정하는 표준 시료 설정 모듈(140)을 더 포함하고,
상기 입력 모듈(110)은, 상기 표준 시료의 제1 농도 및 제2 농도를 입력받고,
상기 촬영 모듈(120)은, 상기 표준 시료의 제1 상태 및 제2 상태를 촬영하며,
상기 색상 추출 모듈(130)은, 상기 표준 시료의 제1 상태를 촬영한 영상을 처리하여 제1 색상을 추출하고, 상기 표준 시료의 제2 상태를 촬영한 영상을 처리하여 제2 색상을 추출하며,
상기 표준 시료 설정 모듈(140)은, 상기 표준 시료에 대해 추출된 제1 색상 및 제2 색상을 상기 제1 농도 및 제2 농도와 각각 매칭하여, 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정하며, 색상을 일축으로 하고 농도를 다른 일축으로 하는 2차원 평면에, 상기 제1 색상 및 제1 농도와 제2 색상 및 제2 농도를 이용하여, 상기 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정하되, 상기 농도 변화에 따른 색상 변화를 선형 함수로 설정하고,
상기 비색 분석 모듈(150)은, 상기 표준 시료 설정 모듈(140)에서 설정한 함수를 이용하여, 색상 비교를 통해 환경오염물질 또는 질병표지자의 농도를 분석하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템.
The concentration of environmental pollutants or disease markers using the principle that the color change degree varies depending on the degree to which the remaining aptamer is combined with gold nano, by mixing the analyte to be measured with the aptamer solution and then mixing the gold nano. As a measurement system for measuring
A smart device 100 in which an application for measuring environmental pollutants or disease markers is driven by a colorimetric analysis method that compares the color of a standard sample and an analyte; And
It includes a server 200 that allows access to the smart device 100 through a network, and provides the application in the form of a software as a service (SaaS) to the smart device 100,
The smart device 100,
A photographing module 120 for photographing the analyte, but automatically recognizing an ambient lighting state to obtain a photographed image by adjusting brightness to increase color extraction performance of the analyte;
By processing the image captured by the imaging module 120, the color of the material to be analyzed is extracted as an RGB value, the extracted color is displayed as a chart, and a pre-trained deep neural network (DNN), A color extraction module 130 configured to extract accurate colors through image processing using a convolutional neural network (CNN) or a recurrent neural network (RNN); And
The color extracted from the color extraction module 130 is compared and analyzed with the color of the standard sample, and the R value of the standard sample is compared with the R value of the analyte to be analyzed using the R value of the extracted RGB values. It includes a colorimetric analysis module 150,
The photographing module 120 photographs the standard sample,
The color extraction module 130 extracts the color of the standard sample,
An input module 110 that receives the concentration of the standard sample; And
Further comprising a standard sample setting module 140 for setting the color of the extracted standard sample, matching the concentration of the input standard sample and the color of the extracted standard sample, and setting the color
The input module 110 receives the first concentration and the second concentration of the standard sample,
The photographing module 120 photographs the first state and the second state of the standard sample,
The color extraction module 130 processes the image photographing the first state of the standard sample to extract the first color, and processes the image captured the second state of the standard sample to extract the second color. ,
The standard sample setting module 140 sets the color change according to the concentration change by matching the first color and the second color extracted for the standard sample with the first concentration and the second concentration, respectively, and setting the color. A color change according to a concentration change of the standard sample is set by using the first color, the first concentration, the second color, and the second concentration on a two-dimensional plane having a uniaxial axis and a concentration of another uniaxial axis, wherein the concentration Set the color change according to the change as a linear function,
The colorimetric analysis module 150 analyzes the concentration of environmental pollutants or disease markers through color comparison using a function set in the standard sample setting module 140, the smart device 100 Measurement system of environmental pollutants or disease markers using
제1항에 있어서,
상기 촬영 모듈(120)은, 상기 스마트 기기(100)의 구동 화면에 색상 검출 영역을 표시하며,
상기 색상 추출 모듈(130)은, 상기 색상 검출 영역의 색상을 추출하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 시스템.
According to claim 1,
The photographing module 120 displays a color detection area on the driving screen of the smart device 100,
The color extraction module 130, characterized in that for extracting the color of the color detection area, measuring system of environmental pollutants or disease markers using the smart device 100.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 측정하고자 하는 분석 대상 물질과 앱타머(Aptamer) 용액을 혼합한 다음 금나노를 혼합하여, 남아있는 앱타머가 금나노와 결합한 정도에 따라 색상 변화 정도가 달라지는 원리를 이용해 환경오염물질 또는 질병표지자의 농도를 측정하는 측정 방법으로서,
표준 시료와 분석 대상 물질의 색상을 비교하는 비색 분석법으로 환경오염물질 또는 질병표지자를 측정하는 애플리케이션이 구동되는 스마트 기기(100); 및
네트워크를 통한 상기 스마트 기기(100)의 접속을 허용하고, 상기 스마트 기기(100)에 SaaS(Software as a Service) 형태로 상기 애플리케이션을 제공하는 서버(200)를 포함하는 측정 시스템이,
(2) 상기 스마트 기기(100)의 촬영 모듈(120)에서 촬영된 상기 분석 대상 물질을 촬영한 영상을 수집하되, 주변의 조명 상태를 자동으로 인식하여 상기 분석 대상 물질의 색상 추출 성능을 높이기 위해 밝기를 조절하여 획득된 촬영 영상을 수집하는 단계;
(3) 상기 스마트 기기(100)의 색상 추출 모듈(130)이, 상기 수집된 영상을 처리하여, 상기 분석 대상 물질의 색상을 RGB 값으로 추출하고, 추출된 색상을 차트로 표시하며, 사전 훈련된 딥 뉴럴 네트워크(Deep Neural Network; DNN), 컨볼루셔널 뉴럴 네트워크(Convolutional Neural Network; CNN) 또는 리커런트 뉴럴 네트워크(Recurrent Neural Network; RNN)를 이용해 영상 처리를 통해 정확한 색상이 추출되도록 하는 단계; 및
(4) 상기 스마트 기기(100)의 비색 분석 모듈(150)이, 상기 단계 (3)에서 추출된 색상을 상기 표준 시료의 색상과 비교 분석하되, 상기 추출된 RGB 값 중 R 값을 이용해 상기 표준 시료의 R 값과 상기 분석 대상 물질의 R 값을 비교 분석하는 단계를 포함하며,
상기 단계 (4) 이전에는,
(1) 상기 스마트 기기(100)가, 상기 표준 시료의 색상을 설정하는 단계를 더 포함하되,
상기 단계 (1)은,
(1-1) 상기 표준 시료의 제1 상태를 설정하는 단계;
(1-2) 상기 표준 시료의 제2 상태를 설정하는 단계; 및
(1-3) 상기 표준 시료의 제1 상태 및 제2 상태를 이용해 상기 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정하는 단계를 포함하며,
상기 단계 (1-1)은,
(1-1-1) 상기 표준 시료의 제1 상태의 농도인 제1 농도를 입력받는 단계;
(1-1-2) 상기 촬영 모듈(120)에서 촬영된 상기 표준 시료의 제1 상태를 촬영한 영상을 수집하는 단계; 및
(1-1-3) 상기 표준 시료의 제1 상태를 촬영한 영상을 처리하여 제1 색상을 추출하는 단계를 포함하고,
상기 단계 (1-2)는,
(1-2-1) 상기 표준 시료의 제2 상태의 농도인 제2 농도를 입력받는 단계;
(1-2-2) 상기 촬영 모듈(120)에서 촬영된 상기 표준 시료의 제2 상태를 촬영한 영상을 수집하는 단계; 및
(1-2-3) 상기 표준 시료의 제2 상태를 촬영한 영상을 처리하여 제2 색상을 추출하는 단계를 포함하며,
상기 단계 (1-3)에서는,
상기 표준 시료에 대해 추출된 제1 색상 및 제2 색상을 상기 제1 농도 및 제2 농도와 각각 매칭하여, 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정하며, 색상을 일축으로 하고 농도를 다른 일축으로 하는 2차원 평면에, 상기 제1 색상 및 제1 농도와 제2 색상 및 제2 농도를 이용하여, 상기 표준 시료의 농도 변화에 따른 색상 변화를 설정하되, 상기 농도 변화에 따른 색상 변화를 선형 함수로 설정하고,
상기 단계 (4)에서는, 상기 단계 (1-3)에서 설정한 함수를 이용하여, 색상 비교를 통해 환경오염물질 또는 질병표지자의 농도를 분석하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법.
Concentration of environmental pollutants or disease markers using the principle that the color change degree varies depending on the degree to which the remaining aptamer is combined with gold nano, by mixing the analyte to be measured with the aptamer solution and then mixing the gold nano. As a measurement method for measuring
A smart device 100 in which an application for measuring environmental pollutants or disease markers is driven by a colorimetric analysis method that compares the color of a standard sample and an analyte; And
A measurement system including a server 200 that allows access to the smart device 100 through a network and provides the application in the form of a software as a service (SaaS) to the smart device 100,
(2) to collect the image of the substance to be analyzed photographed in the imaging module 120 of the smart device 100, but to automatically recognize the ambient lighting conditions to improve the color extraction performance of the substance to be analyzed Collecting the captured image obtained by adjusting the brightness;
(3) The color extraction module 130 of the smart device 100 processes the collected image, extracts the color of the material to be analyzed as an RGB value, displays the extracted color as a chart, and pre-trains An accurate color is extracted through image processing using a deep neural network (DNN), a convolutional neural network (CNN), or a recurrent neural network (RNN); And
(4) The colorimetric analysis module 150 of the smart device 100 compares and analyzes the color extracted in step (3) with the color of the standard sample, but uses the R value among the extracted RGB values to determine the standard. Comparing and analyzing the R value of the sample and the R value of the analyte,
Before step (4),
(1) the smart device 100 further comprises the step of setting the color of the standard sample,
The step (1),
(1-1) setting a first state of the standard sample;
(1-2) setting a second state of the standard sample; And
(1-3) using the first state and the second state of the standard sample to set a color change according to the concentration change of the standard sample,
Step (1-1) above,
(1-1-1) receiving a first concentration that is a concentration of the first state of the standard sample;
(1-1-2) collecting an image of the first state of the standard sample photographed by the photographing module 120; And
(1-1-3) processing the image photographing the first state of the standard sample and extracting the first color,
The step (1-2),
(1-2-1) receiving a second concentration that is a concentration of the second state of the standard sample;
(1-2-2) collecting an image of the second state of the standard sample photographed by the photographing module 120; And
(1-2-3) processing the image of the second state of the standard sample and extracting a second color,
In the above step (1-3),
Matching the first color and the second color extracted for the standard sample with the first concentration and the second concentration, respectively, sets a color change according to the concentration change, and sets the color as one axis and the concentration as another axis. On the dimensional plane, using the first color and the first density and the second color and the second density, set a color change according to the concentration change of the standard sample, but set the color change according to the concentration change as a linear function and,
In the step (4), using the function set in the step (1-3), characterized by analyzing the concentration of environmental pollutants or disease markers through color comparison, the environment using the smart device 100 Methods of measuring pollutants or disease markers.
제11항에 있어서, 상기 스마트 기기(100)는,
상기 촬영 모듈(120)의 구동 화면에 색상 검출 영역을 표시하며,
상기 단계 (3)에서는, 상기 수집된 영상에서 상기 색상 검출 영역의 색상을 추출하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기(100)를 이용한 환경오염물질 또는 질병표지자의 측정 방법.
The method of claim 11, wherein the smart device 100,
A color detection area is displayed on the driving screen of the photographing module 120,
In the step (3), characterized in that for extracting the color of the color detection area from the collected image, a method for measuring environmental pollutants or disease markers using the smart device 100.
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