KR102156882B1 - 미세조류를 이용한 수질 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조류 배양액과 외부 시료수를 실린지 주입기를 이용하여 측정셀의 상측에 주입하고 광이미지센서가 설치된 카메라를 이용하여 광이미지에 따른 직관적 독성 변화값을 실시간으로 모니터링함과 아울러, 정제수를 이용하여 실린지 주입기를 각 공정들 사이에 세척함으로써 실린지 주입기의 반복사용시에도 오염을 예방하여 독성 측정시험 오차를 줄일 수 있도록 함과 아울러, 컨베이어의 상측에 측정셀을 일체로 배치시켜 컨베이어의 궤도 회전시 측정셀측에 시료 분석수와 조류 배양액을 주입하여 연속적인 측정이 가능하도록 하고, 측정셀이 하측으로 뒤집어지는 구간에서 세척수와 에어를 분사하여 측정셀을 세척할 수 있도록 그 구조가 개선된 미세조류를 이용한 수질 측정장치에 관한 것이다.

Description

미세조류를 이용한 수질 측정장치{DEVICE FOR MONITORING QUALITY OF WATER}

본 발명은 미세조류를 이용한 수질 측정장치에 관한 것으로, 특히 조류 배양액과 외부 시료수를 실린지 주입기를 이용하여 측정셀의 상측에 주입하고 광이미지센서가 설치된 카메라를 이용하여 광이미지에 따른 직관적 독성 변화값을 실시간으로 모니터링함과 아울러, 정제수를 이용하여 실린지 주입기를 각 공정들 사이에 세척함으로써 실린지 주입기의 반복사용시에도 오염을 예방하여 독성 측정시험 오차를 줄일 수 있도록 함과 아울러, 컨베이어의 상측에 측정셀을 일체로 배치시켜 컨베이어의 궤도 회전시 측정셀측에 시료 분석수와 조류 배양액을 주입하여 연속적인 측정이 가능하도록 하고, 측정셀이 하측으로 뒤집어지는 구간에서 세척수와 에어를 분사하여 측정셀을 세척할 수 있도록 그 구조가 개선된 미세조류를 이용한 수질 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 환경문제의 하나로서 수질 오염이 문제되고 있다. 이에 따라 수질의 독성을 측정하는 방법에 대한 관심이 높아지고 있다.

기존 수질의 독성을 측정하는 장치는 많이 개발되었으나, 대부분 화학적 수질 독성 측정장치에 한정되어 왔다.

화학적 수질 독성 측정장치는 수계에 알려져 있는 물질에만 정량적으로 측정이 가능하며, 고가의 설치비용과 숙련된 기술연구원만이 사용 가능하다는 단점이 있다.

최근에는 이러한 문제점을 보완하고자 생물학적 수질 독성 측정장치 개발이 진행되고 있는데, 물고기, 물벼룩, 발광박테리아, 미세조류 및 미생물전지를 이용하여 수질 독성을 측정하는 장치들이 개발되고 있다.

물고기를 이용한 수질 독성 측정장치는 물고기가 물의 흐름을 거슬러 올라가는 역류성을 이용하여 수질의 독성을 측정하는 장치이지만, 독성을 탐지하는 개체의 크기가 크기때문에 정확도가 떨어지며 측정 시간 및 오차 범위가 큰 단점이 있다.

물벼룩을 이용한 수질 독성 측정장치는 물벼룩의 유영성을 이용한 것으로서, 물이 독성물질에 오염되지 않았을 때는 물벼룩이 규칙적인 움직임을 보이다가 독성물질이 유입되면 물벼룩의 움직임이 불규칙적으로 변하고 급격히 감소하는 현상을 이용하여 개발되었으나, 물벼룩의 배양액을 1주일에 2~3회 교체해줘야 하는 단점과 어미와 새끼를 매일 분리해주어야 하는 번거로움이 있다.

미세조류를 이용한 수질 측정장치와 관련된 선행기술로는 한국 공개특허공보 제10-2015-0089402호 "조류를 이용한 수질 독성 측정장치 및 그 방법"(공개일자 : 2015.08.05)에 개시된 바와 같이, 조류의 배양에 필요한 배양액을 배양하는 배양액용기와 하천수 또는 수처리시설의 배출수를 보관하는 시료용기를 구비하는 용액보관부와; 상기 용액보관부와 연결되며, 리저브탱크로 하천수 또는 수처리시설의 배출수를 이송하기 전에 부유물질을 걸러내는 필터부와; 상기 필터부와 연결되며, 상기 용액보관부로부터 상기 리저브탱크 및 광화학센서부까지 배양액을 공급하며, 상기 필터부로부터 상기 리저브탱크 및 상기 광화학센서부까지 하천수 또는 수처리설의 배출수를 공급하는 용액전송부와; 상기 용액전송부 및 중앙처리부와 연결되며, 가시광 영역의 파장대의 광량을 측정할 수 있는 광화학센서가 장착되고, 측정된 광량의 아날로그 값을 증폭한 후 디지털화하는 광화학센서부와; 상기 중앙처리부와 연결되며, 상기 광화학센서부에서 디지털화된 데이터를 관제센터의 단말기로 유/무선으로 전송하고, 상기 관제센터의 단말기에서 전송된 명령을 상기 중앙처리부로 전달하는 신호통신부와; 상기 중앙처리부와 연결되며, 배양액 상의 조류와 오염물질에 노출된 조류로부터 측정된 아날로그 광량 값과, 증폭된 디지털 값 및 두 값의 차를 실시간으로 그래프화하여 표시하는 디스플레이부 및; 상기 광화학센서부, 신호통신부, 온도조절부, 디스플레이부와 연결되어 제어하기 위한 OS을 운영하는 중앙처리부를 포함하여, 조류가 독성물질에 노출되었을 때 변화하는 세포의 색도 변화를 상기 광화학센서부를 이용하여 측정하고, 측정된 색도 변화를 데이터화며, 데이터화된 색도변화를 이용하여 수질 독성을 산출하는 것이다.

기존 수질 감시장치와 관련된 선행기술로는 일본 공개 평 11326312호 "수질감시장치"(공개일자 : 1999.11.26)에 개시된 바와 같이 용존 산소 측정기는 수중 생물을 번식시키고 유기체에 대한 정보 또는 샘플 수로의 채널을 측정 챔버로 전달하기 위해 측정챔버에 제공되고, 용존산소공급수단은 측정챔버에 설치되어 시료수의 온도를 검출하는 온도센서와 용존산소계량기보다 상류측의 시료 수로에 설치되는 히터로 구비된 것이다.

그런데, 기존 수질 감시장치는 연속적인 시료 측정이 어려울 뿐만 아니라, 연속 측정작업중에 시료수 및 조류 배양액이 측정셀 상측에 반복적으로 측정되는 과정에서 주입기의 오염이 우려된다.

또한, 기존 수질 감시장치는 광화학센서를 통해 측정된 형광량 변화값을 디지털화 하여 생성된 수치를 기반으로 데이터를 분석함에 따라 모니터상에서 실시간으로 모니터링이 불가능할 뿐만 아니라, 광화학센서의 측정 오차로 인해 정확한 측정수치를 얻을 수 없는 단점이 있다.

한국 공개특허공보 제10-2015-0089402호 "조류를 이용한 수질 독성 측정장치 및 그 방법"(공개일자 : 2015.08.05) 일본 공개 평 11326312호 "수질감시장치"(공개일자 : 1999.11.26)

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 조류 배양액과 외부 시료수를 실린지 주입기를 이용하여 측정셀의 상측에 주입하고 광이미지센서가 설치된 카메라를 이용하여 광이미지에 따른 직관적 독성 변화값을 실시간으로 모니터링함과 아울러, 정제수를 이용하여 실린지 주입기를 각 공정들 사이에 세척함으로써 실린지 주입기의 반복사용시에도 오염을 예방하여 독성 측정시험 오차를 줄일 수 있도록 그 구조가 개선된 미세조류를 이용한 수질 측정장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 컨베이어의 상측에 측정셀을 일체로 배치시켜 컨베이어의 궤도 회전시 측정셀측에 시료 분석수와 조류 배양액을 주입하여 연속적인 측정이 가능하도록 함과 아울러, 측정셀이 하측으로 뒤집어지는 구간에서 세척수와 에어를 분사하여 측정셀을 세척할 수 있도록 그 구조가 개선된 미세조류를 이용한 수질 측정장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 정제수탱크와 시료 분석수가 담겨지는 시료탱크와 조류 배양액이 담겨진 배양조를 구비하며, 내부에 공간부가 마련된 본체와; 상기 본체의 공간부 내에 궤도 회전 가능하게 배치되는 컨베이어와; 상기 컨베이어에 서로 일정 간격으로 이격되도록 복수개로 구비되고 상기 컨베이어의 궤도 회전시 연동되는 측정셀과; 상기 본체의 공간부 내에 마련되고 제1정량펌프에 의해 상기 정제수탱크의 정제수 일부가 주입되는 제1주입조와; 상기 제1주입조와 근접되게 배치되고 제2정량펌프에 의해 상기 시료탱크내의 시료 분석수가 일부 주입되는 제2주입조와; 상기 제2주입조와 근접되게 배치되고 제3정량펌프에 의해 상기 배양조에 담겨진 내용물 일부가 내부에 주입되는 제3주입조와; 상기 본체의 내부에 배치되고 이동수단에 의해 좌,우 및 상,하 이동되며, 상기 제1,2,3주입조 중 하나에 담겨진 내용물을 각각 내부에 주입 가능하며 상기 시료 분석수와 조류 배양액을 상기 복수의 측정셀 중 어느 하나에 주입하는 실린지 주입기와; 상기 컨베이어 상측에 배치되며 상기 측정셀에 담겨진 조류 배양액이 혼합된 시료 분석수의 독성 변화를 광이미지센서로 측정하고 측정값을 모니터로 출력하는 디지털 카메라장치와; 상기 컨베이어의 궤도 회전 중에 상기 디지털 카메라장치의 측정이 완료된 측정셀을 세척수와 에어로 세척하는 세척수단; 및 상기 제1,2,3주입조 내의 내용물을 각각 기압차를 이용하여 외부로 드레인시키는 드레인수단;을 포함하고, 상기 드레인수단은 상기 제1,2,3주입조 각각의 바닥에 상측으로 돌출되고 상,하로 개구되도록 중공을 가지며 상기 제1,2,3주입조 내의 수위가 일정 수위에 도달할 경우 상기 중공을 통해 외부로 배수되도록 각각의 하부가 배수조와 연결된 드레인관과, 상기 드레인관의 상부 외측을 감싸도록 결합되고 하부에 상기 제1,2,3주입조의 바닥과 연통되도록 연통공이 형성된 커버관, 및 상기 제1,2,3정량펌프를 이용하여 상기 제1,2,3주입조 내에 각각의 내용물을 주입하도록 연결호스의 유로를 개방하고 상기 제1,2,3주입조 내의 내용물 수위를 일정 수위에 도달한 후에 연결호스의 유로를 차단하는 개폐밸브를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 세척수단은 퇴수조의 선단 상측에 설치되고 상기 컨베이어의 궤도 회전시 뒤집어지는 측정셀을 향해 청소용 정제수가 분사되는 청소노즐과, 상기 퇴수조의 후단 상측에 설치되고 상기 컨베이어의 궤도 회전시 상기 측정셀을 향해 청소용 에어를 분사하는 에어노즐을 구비한다.

상기 세척수단은 상기 컨베이어의 궤도 회전에 따른 측정셀의 위치를 감지하는 위치감지센서가 더 구비된다.

상기 이동수단은 상기 본체의 공간부 내에 가로방향으로 설치되는 가이드부재와, 상기 가이드부재에 가이드되고 제1이동모터의 구동력에 의해 좌,우로 슬라이딩 이동되는 이동블록과, 상기 이동블록의 전면에 상,하방향으로 마련된 가이드레일에 가이드되고 제2이동모터의 구동력에 의해 상,하로 슬라이딩 동작되는 승강블록과, 상기 승강블록의 전면에 마련되고 수직방향으로 기립된 실린지 주입기의 주사기 몸체를 클램핑 파지하는 실린지 홀더와, 상기 실린지 주입기의 피스톤을 파지하고 제3이동모터의 구동력에 의해 상기 피스톤을 상,하로 승강시키는 승강홀더로 구성된다.

본 발명은 외부로부터 공급된 시료 분석수가 조류 배양액과 혼합된 상태에서 엽록소 형광반응을 유도하는 라이트를 조사하면서 독성 변화값을 이미지화할 수 있는 광이미지센서가 부착된 디지털 카메라장치를 이용하여 직관적으로 독성 변화값을 모니터 상에서 실시간으로 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라, 컨베이어를 이용하여 연속적인 측정 시험을 자동으로 수행할 수 있으므로 보다 정확한 시험 데이터를 얻을 수 있는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명의 컨베이어는 궤도 회전됨에 따라 측정셀을 180°뒤집어지도록 회전시킬 수 있으므로, 수용홈 내에 담겨진 조류 배양액과 시료 분석수를 퇴수조 내에 간편하게 쏟아 버릴 수 있으며, 세척수단인 청소노즐과 에어노즐을 이용하여 뒤집어진 측정셀의 수용홈 내부를 용이하게 청소할 수 있는 이점을 갖는다.

본 발명의 컨베이어는 복수의 측정셀이 일정 간격으로 배치되어 궤도 회전되므로, 주사기 몸체의 세척과 시료 분석수 및 조류 배양액의 투입, 시료 분석수와 조류 배양액의 혼합, 디지털 카메라장치의 측정, 측정셀의 청소 공정을 각각 연속적으로 수행할 수 있는 이점을 갖는다.

본 발명 이동수단은 실린지 주입기의 상,하 승강동작과 좌,우 측방향 이동이 가능할 뿐만 아니라 피스톤의 승강동작이 가능하므로, 정제수를 이용한 주사기 몸체의 세척작업과 조류 배양액과 시료 분석수의 정량을 제1,2,3,4수용홈에 투입할 수 있는 이점을 갖는다.

본 발명 드레인수단은 제1,2,3주입조의 내용물이 반복적인 사용 후에 각각의 내용물이 오염될 경우, 드레인관의 중공을 통해 간편한 방식으로 외부에 배수시킬 수 있으며, 제1,2,3정량펌프를 통해 새로운 내용물(정제수, 시료 분석수, 조류 배양액)을 각각 제1,2,3주입조 내에 각각 주입하여 반복적인 실험을 수행할 수 있는 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 미세조류를 이용한 수질 측정장치를 나타낸 외관 사시도.
도 2는 도 1의 절개 사시도.
도 3은 도 1의 본체 상부를 절개한 평단면도.
도 4는 본 발명 컨베이어와 측정셀을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 5는 본 발명 측정셀의 사시도.
도 6은 본 발명 실린지 주입기와 이동수단을 나타낸 측면도.
도 7은 본 발명 드레인수단의 구성을 나타낸 구성도.
도 8a는 본 발명 제1,2,3주입조의 드레인을 위해 개폐밸브가 개방동작됨에 따라 제1,2,3주입조 내의 수위가 상승되고 드레인관의 중공을 통해 제1,2,3주입조 내의 내용물을 각각 드레인시키는 상태를 보인 도면이고, 도 8b는 본 발명 개폐밸브가 닫힘동작된 후에 제1,2,3주입조 내의 내용물 수위가 낮아지더라도 드레인되는 상태를 보인 도면이다.
도 9는 본 발명 실린지 주입기와 이동수단을 이용한 측정셀의 주입과정을 순차적이고 개략적으로 나타낸 사용상태도.

이하, 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통하여 본 발명에 따른 미세조류를 이용한 수질 측정장치에 대해 보다 상세하게 기술하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 미세조류를 이용한 수질 측정장치는 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명하면, 정제수탱크(10)와 시료 분석수가 담겨지는 시료탱크(30)와 조류 배양액이 담겨진 배양조(20)를 구비하며, 내부에 공간부(110)가 마련된 본체(100)와; 상기 본체(100)의 공간부(110) 내에 궤도 회전 가능하게 배치되는 컨베이어(200)와; 상기 컨베이어(200)에 서로 일정 간격으로 이격되도록 복수개로 구비되고 상기 컨베이어(200)의 궤도 회전시 연동되는 측정셀(300)과; 상기 본체(100)의 공간부(110) 내에 마련되고 제1정량펌프(12)에 의해 상기 정제수탱크(10)의 정제수 일부가 주입되는 제1주입조(15)와; 상기 제1주입조(15)와 근접되게 배치되고 제2정량펌프(22)에 의해 상기 시료탱크(30)내의 시료 분석수가 일부 주입되는 제2주입조(25)와; 상기 제2주입조(25)와 근접되게 배치되고 제3정량펌프(32)에 의해 상기 배양조(20)에 담겨진 내용물 일부가 내부에 주입되는 제3주입조(35)와; 상기 본체(100)의 내부에 배치되고 이동수단(800)에 의해 좌,우 및 상,하 이동되며, 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 중 하나에 담겨진 내용물을 각각 내부에 주입 가능하며 상기 시료 분석수와 조류 배양액을 상기 복수의 측정셀(300) 중 어느 하나에 주입하는 실린지 주입기(400)와; 상기 컨베이어(200) 상측에 배치되며 상기 측정셀(300)에 담겨진 조류 배양액이 혼합된 시료 분석수의 독성 변화를 광이미지센서로 측정하고 측정값을 모니터로 출력하는 디지털 카메라장치(500)와; 상기 컨베이어(200)의 궤도 회전 중에 상기 디지털 카메라장치(500)의 측정이 완료된 측정셀(300)을 세척수와 에어로 세척하는 세척수단(250); 및 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 내의 내용물을 각각 기압차를 이용하여 외부로 드레인시키는 드레인수단(900);을 포함하여 이루어진다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 본체(100)는 캐비넷 형태로 구성되고, 내부 의 공간부(110) 내에 이동수단(800)에 의해 좌,우 및 상,하 승강 가능한 실린지 주입기(400)가 구비된다.

상기 본체(100)는 일측면에 내부 점검을 위해 힌지를 중심으로 회전되어 개폐가능한 점검구(105)가 마련된다.

상기 정제수탱크(10)와 시료 분석수가 담겨지는 시료탱크(30)와 조류 배양액이 담겨진 배양조(20)는 상기 본체(100)의 공간부(110) 내에 배치되거나, 상기 본체(100)의 외측에 장착되도록 마련될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1,2,3정량펌프(12,22,32)는 본체(100)의 외측에 장착되며, 상기 정제수탱크(10)와 시료탱크(30) 및 배양조(20)의 각각의 내용물이 상기 제1,2,3주입조(15,25,35)측에 공급하도록 연결호스(940)로 연결된다.

상기 제1,2,3주입조(15,25,35)의 상측에는 이동수단(800)에 의해 좌,우 및 상,하 방향으로 이동 가능한 실린지 주입기(400)가 구비된다.

상기 실린지 주입기(400)는 좌,우 양측의 2개로 구비되며, 상기 제2,3주입조(25,35) 내의 시료 분석수, 조류 배양액을 측정셀(300)에 주입하고, 다시 새로운 각각의 내용물을 주입하기 전에 상기 제1주입조(15) 내의 정제수를 흡입하고 배출하는 동작을 통해 좌,우 양측의 실린지 내부를 세척하게 된다.

도 6을 참조하면, 상기 실린지 주입기(400)는 동시에 동작되도록 2개로 마련되며, 각각 주사기 바늘(410)과 주사기 몸체(420) 및 피스톤(430)로 구성되며, 상기 실린지 주입기(400)의 상,하 승강동작중에 주사기 몸체(420)의 내부에 정제수, 조류배양액 및 시료 분석수가 각각 저장되었다가 주사기 몸체(420)의 외부로 배출된다.

상기 주사기 몸체(420)는 원통형으로 구성되고 외주면에 눈금이 마련된 구조를 갖는다.

상기 실린지 주입기(400)는 정제수가 주사기 몸체(420) 내에 저장되었다가 외부로 배출됨에 따라 주사기 몸체(420)의 내부가 세척되며, 정제수에 의해 세척이 완료된 주사기 몸체(420) 내에 조류배양액과 시료 분석수가 각각 일시 저장되었다가 측정셀(300)의 수용홈(310) 내에 각각 주입하게 된다.

상기 실린지 주입기(400)는 이동수단(800)에 의해 상,하 및 좌,우로 이동된다.

상기 이동수단(800)은 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 본체(100)의 공간부(110) 내에 가로방향으로 설치되는 가이드부재(810)와, 상기 가이드부재(810)에 가이드되고 제1이동모터(862)의 구동력에 의해 좌,우로 슬라이딩 이동되는 이동블록(820)과, 상기 이동블록(820)의 전면에 상,하방향으로 마련된 가이드레일(830)에 가이드되고 제2이동모터(864)의 구동력에 의해 상,하로 슬라이딩 동작되는 승강블록(840)과, 상기 승강블록(840)의 전면에 마련되고 수직방향으로 기립된 실린지 주입기(400)의 주사기 몸체를 클램핑 파지하는 실린지 홀더(850)와, 상기 실린지 주입기(400)의 피스톤(430)을 파지하고 제3이동모터(865)의 구동력에 의해 상기 피스톤(430)을 상,하로 승강시키는 승강홀더(855)로 구성된다.

상기 가이드부재(810)는 공간부(110)의 내벽 상,하 높이에서 서로 이격된 상태로 수평방향으로 서로 평행한 레일 형태로 형성된다.

상기 이동블록(820)은 상기 가이드부재(810)의 전면에 가이드되어 좌,우 수평방향으로 이동된다.

상기 승강블록(840)은 상기 이동블록(820)의 전면에 마련된 가이드레일(830)에 가이드동작되어 상,하 수직방향으로 승강동작되는 구조를 갖는다.

상기 실린지 홀더(850)는 상기 승강블록(840)의 전면에 고정되도록 결합되고 상기 실린지 주입기(400)의 주사기 몸체를 클램핑 파지하게 된다.

상기 승강홀더(855)는 상기 실린지 홀더(850)의 상측에 배치되어 상기 실린지 주입기(400)의 피스톤(430)을 클램핑 파지하고 상기 제3이동모터(865)의 구동력에 의해 승강동작되도록 상기 제3이동모터(865)의 스크류축과 나사 체결되는 구조를 갖는다.

상기 제1,2,3이동모터(862,864,865)은 서보모터를 채용할 수 있다.

상기 제1이동모터(862)는 상기 이동블록(820)을 좌,우측 방향으로 이동시키고, 상기 제2이동모터(864)는 승강블록(840)을 상,하 승강시킴에 따라 실린지 주입기(400)의 상,하 승강동작이 가능하게 된다.

상기 제3이동모터(865)는 승강홀더(855)를 상,하 승강시켜 실린지 주입기(400)의 피스톤(430)을 상,하 승강시켜, 정제수와 시료 분석수 및 조류 배양액을 주사기 몸체(420)에 흡입 및 배출시키게 된다.

도 7을 참조하면, 상기 드레인수단(900)은 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 각각의 바닥에 상측으로 돌출되고 상,하로 개구되도록 중공(915)을 가지며 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 내의 수위가 일정 수위에 도달할 경우 상기 중공(915)을 통해 외부로 배수되도록 각각의 하부가 배수조와 연결된 드레인관(910)과, 상기 드레인관(910)의 상부 외측을 감싸도록 결합되고 하부에 상기 제1,2,3주입조(15,25,35)의 바닥과 연통되도록 연통공(925)이 형성된 커버관(920), 및 상기 제1,2,3정량펌프(12,22,32)를 이용하여 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 내에 각각의 내용물을 주입하도록 연결호스(940)의 유로를 개방하고 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 내의 내용물 수위를 일정 수위에 도달한 후에 연결호스(940)의 유로를 차단하는 개폐밸브(930)를 구비한다.

상기 드레인수단(900)은 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 내의 내용물을 드레인시키기 위해서 도 8a에 도시된 바와 같이, 개폐밸브(930)를 개방시켜 제1,2,3정량펌프(12,22,32)를 이용하여 상기 제1주입조(15) 내에 정제수를 공급하고, 제2주입조(25) 내에 시료 분석수를 공급하며, 제3주입조(35) 내에 조류 배양액을 공급하여 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 내의 내용물 수위가 각각 상기 드레인관(910)의 중공(915)측 상부보다 높은 수위를 갖도록 한 후에, 상기 커버관(920)의 연통공(925)를 통해 제1,2,3주입조(15,25,35) 내의 내용물이 상기 커버관(920)과 드레인관(910) 사이의 틈새로 유입되고, 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 내의 내용물 수위가 각각 상기 드레인관(910)의 중공(915)측 상부보다 높아질 경우 중공(915)을 통해 외부의 배수조(미도시)측으로 드레인된다.

이후에, 도 8b에 도시된 바와 같이, 개폐밸브(930)를 차단함으로써 제1,2,3주입조(15,25,35) 내의 내용물이 드레인관(910)의 중공(915)을 통해 외부로 드레인되는 중에 제1,2,3주입조(15,25,35)의 내용물 수위가 중공(915)의 상부보다 낮아지더라도 중공(915)을 통해 배수되는 압력에 따른 베르누이의 원리에 의해 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 내에 대기압과 내용물이 드레인되는 중공(915) 내의 기압차를 이용하여 제1,2,3주입조(15,25,35) 내의 내용물을 외부의 배수조측으로 배수시키게 된다.

상기 개폐밸브(930)의 개폐동작은 타이머(미도시)가 마련된 제어부를 이용하여 개폐밸브(930)의 개폐동작시기를 결정할 수 있다.

또한, 상기 본체(100)의 공간부(110) 내에는 구동수단(미도시)에 의해 전,후 방향으로 컨베이어(200)가 궤도 회전 가능하게 배치된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 컨베이어(200)에는 서로 일정 간격 이격되게 배치된 복수의 측정셀(300)이 같이 연동되도록 구비된다.

상기 측정셀(300)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 시료 분석수가 주입되도록 상부가 개구되고 오목한 제1,2,3,4수용홈(310a,310b,310c,310d)이 형성된 구조를 갖는다.

상기 측정셀(300)은 상기 제1,2,3,4수용홈(310a,310b,310c,310d)이 상측을 향하고 퇴수조(40)의 후단측에 위치할 때 상기 실린지 주입기(400)를 통해 시료 분석수가 제1,2,3,4수용홈(310a,310b,310c,310d) 내에 주입된다.

상기 측정셀(300)의 궤도 회전시 측정이 완료된 측정셀(300)을 세척수단(250)으로 세척하게 된다.

도 4를 참조하면, 상기 세척수단(250)은 퇴수조(40)의 선단 상측에 설치되고 상기 컨베이어(200)의 궤도 회전시 뒤집어지는 측정셀(300)을 향해 청소용 정제수가 분사되는 청소노즐(252)과, 상기 퇴수조(40)의 후단 상측에 설치되고 상기 컨베이어(200)의 궤도 회전시 상기 측정셀(300)을 향해 청소용 에어를 분사하는 에어노즐(254)을 구비한다.

상기 세척수단(250)은 상기 컨베이어(200)의 궤도 회전과 연계동작되며, 이를 위해 상기 컨베이어(200)의 궤도 회전에 따른 측정셀(300)의 위치를 감지하는 위치감지센서(일 예로 근접센서)가 더 구비된다.

상기 실린지 주입기(400)는 상기 위치감지센서로부터 감지된 측정셀(300)의 위치를 근거로 상기 측정셀(300)의 상측으로 이동된 후에 시료 분석수, 조류 배양액을 측정셀(300)의 수용홈 내부로 주입하게 된다.

상기 퇴수조(40)는 상기 청소노즐(252)측에 청소용 정제수가 공급되도록 별도의 공급구가 마련되고, 하부에 고여 있는 조류배양액과 시료 분석수를 외부로 배수하기 위한 배수구가 마련된 구조를 갖는다.

상기 측정셀(300)은 상면에 조류배양액과 시료 분석수가 담겨지도록 상측으로 개구된 복수의 수용홈(310)이 형성된다.

상기 디지털 카메라장치(500)는 상기 퇴수조(40)의 선단측에 상기 컨베이어(200)의 상측에 배치된다.

바람직하게는 상기 디지털 카메라장치(500)는 광이미지센서 및 라이트기구가 구비되고, 라이트기구는 측정라이트(Measuring light), 투과라이트(Actinic light) 및 광합성유도 라이트(Saturation pulse light)를 조사하여 엽록소 а 반응중심의 형광반응을 통한 Fv/Fm(최대 양자수율), ETRmax(최대전자전달효율) 등과 같은 파라미터를 사용하는 것이다.

상기 측정라이트(Measuring light)는 엽록소가 흡수한 빛 에너지 중 광합성에 이용되지 못하고 형광으로 방출하도록 유도하는 약한 광을 조사하게 되고, 상기 투과라이트(Actinic light)는 광합성이 일어나게 한다.

상기 디지털 카메라장치(500)는 하측의 컨베이어(200)에 의해 궤도 회전되도록 마련된 측정셀(300)측으로 근접되게 이동되도록 승강수단이 더 구비된다.

상기 승강수단은 공간부(110) 내에 수직으로 기립되게 설치되는 가이드블록과, 상기 가이드블록에 승강가능하게 가이드 연결되고 승강모터에 의해 승강되며 하부에 ccd 카메라가 장착된 승강몸체로 구성된다.

상기 가이드블록은 LM가이드를 채용할 수 있다.

상기 배양조(20)에는 조류 배양을 위해 산소 공급 및 순환을 위한 펌프가 구비되고 LED광원이 구비된다.

상기 정제수탱크(10)와 시료탱크(30) 및 배양조(20)는 상기 주사기 바늘(410)이 진출입되도록 상부가 개구되거나, 상부 모서리 부위에 상기 주사기 바늘(410)의 진출입을 위해 출입구가 마련된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명은 복수의 측정셀(300)을 구분하도록 조류배양액과 시료 분석수가 수용홈(310) 내에 주입되는 공정이 이루어지는 측정셀(300)을 제1측정셀(300a)이라 칭하고, 상기 제1측정셀(300a)로부터 근접된 궤도 회전의 진행방향에 위치하도록 근접된 측정셀(300)을 제2측정셀(300b)이라 칭하고, 컨베이어(200)의 하측으로 뒤집어진 상태로 위치한 측정셀(300)을 제3측정셀(300c)이라 칭하며, 상기 제3측정셀(300c)로부터 궤도 회전의 진행방향에 위치하도록 근접되고 뒤집어진 상태의 측정셀(300)을 제4측정셀(300d)이라 칭할 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 실린지 주입기(400)가 이동수단(800)에 의해 하강동작된 후에 실린지 주입기(400)의 피스톤(430)이 제3이동모터(865)에 의해 하강동작과 상승동작이 복수회 반복되면서 정제수를 주사기 몸체(420) 내에 흡입 및 배출시켜 주사기 몸체(420)를 세척하는 제1세척단계를 수행하게 된다.

이어서, 상기 이동수단(800)에 의해 실린지 주입기(400)가 상승 및 측방향(도 9의 우측방향)으로 이동하는 제1이동단계를 거친 후에, 실린지 주입기(400)의 하강 및 상승동작으로 제2주입조(25)로부터 시료 분석수를 흡입하여 주사기 몸체(420) 내에 일시 저장시키는 시료 분석수 흡입단계를 갖는다.

이후에 이동수단(800)에 의해 실린지 주입기(400)가 상승동작되고 제1측정셀(300a)의 상측으로 실린지 주입기(400)를 측방향 이동시키는 제2이동단계와, 실린지 주입기(400)가 하강동작되고 제3이동모터(865)에 의해 피스톤(430)이 승강동작되어 주사기 몸체(420)내의 시료 분석수를 제1측정셀(300a)의 수용홈(310) 중 제1,2수용홈(310a,310b) 내에 일부 투입하고 제1측정셀(300a)의 수용홈(310) 중 제3,4수용홈(310c,310d) 내에 나머지를 투입하게 된다.

이때, 주사기 몸체(420)에 담겨지는 시료 분석수가 4cc일 때 제1,2수용홈(310a,310b) 내에 2cc를 투입하고 제3,4수용홈(310c,310d) 내에 2cc를 정량 투입하게 된다.

이어서 실린지 주입기(400)를 상승 및 측방향 이동시켜 제1주입조(15)의 상측으로 복귀동작된 후에 실린지 주입기(400)를 하강동작 및 피스톤(430)의 하강 상승동작으로 정제수를 주사기 몸체(420) 내에 흡입 및 배출시켜 세척하는 제2세척단계를 수행하게 된다.

상기 제2세척단계 후에 다시 실린지 주입기(400)를 상승시키고 상승된 실린지 주입기(400)를 조류 배양액이 담겨진 제3주입조(35)의 상측으로 측방향 이동시키는 제3이동단계를 수행하고, 제3이동단계 후에 실린지 주입기(400)를 하강동작시키고 주사기 바늘(410)을 통해 제3주입조(35) 내의 조류 배양액을 흡입하여 주사기 몸체(420) 내에 일시 저장하는 조류 배양액 흡입단계를 수행하게 된다.

상기 조류 배양액 흡입단계 후에 이동수단(800)을 이용하여 실린지 주입기(400)를 상승시키고 상기 제1측정셀(300a)의 상측으로 측방향 이동시키는 제4이동단계를 수행하고, 실린지 주입기(400)를 하강동작시키고 피스톤(430)의 하강동작으로 시료 분석수가 담겨진 제1측정셀(300a)의 제1,2수용홈(310a,310b) 내에 조류 배양액의 일부를 투입하고, 제1측정셀(300a)의 제3,4수용홈(310c,310d) 내에 조류 배양액의 나머지를 투입하게 된다.

이때, 주사기 몸체(420)에 담겨지는 조류 배양액이 4cc일 때 제1,2수용홈(310a,310b) 내에 2cc를 투입하고 제3,4수용홈(310c,310d) 내에 2cc를 정량 투입하게 된다.

이후에, 실린지 주입기(400)를 상승시키고 측방향으로 이동시켜 정제수가 담겨진 제1주입조(15)의 상측으로 복귀시킨 후에 앞서의 동작과 동일하게 정제수를 주사기 몸체(420) 내에 흡입 배출시켜 주사기 몸체(420)를 세척하는 제3세척단계를 수행하게 된다.

상기한 제1측정 위치에서 측정셀(300)에 실린지 주입기(400)를 이용하여 시료 분석수와 조류 배양액을 투입하는 단계는 앞서 설명한 순서대로 반복적으로 수행된다.

이후에 컨베이어(200)의 궤도 회전시 도 4에 도시된 바와 같이, 제1측정셀(300a)을 정지된 상태의 제2측정셀이 위치한 제2측정 위치까지 궤도 회전시켜 제1측정셀(300a)을 디지털 카메라장치(500)의 하측인 제2측정 위치로 회전시키며, 제2측정셀(300b)을 정지된 상태의 제3측정셀이 위치한 제3측정 위치까지 단계적으로 궤도 회전시키게 된다.

조류 배양액과 시료 분석수가 제1,2,3,4수용홈(310a,310b,310c,310d) 내에 투입된 제1측정셀(300a)이 일시 정지된 상태로 조류 배양액과 시료 분석수의 혼합 상태에서 발생되는 독성 변화가 발생하도록 대기하게 된다.

이때, 제2측정셀(300b)은 컨베이어(200)의 궤도 회전시 상기 제2측정 위치(디지털 카메라장치(500)의 하측)에 위치하게 됨에 따라 승강수단(900)에 의해 하강동작되어 조류 배양액과 시료 분석수가 혼합된 제1,2,3,4수용홈(310a,310b,310c,310d) 측에 엽록소 반응이 일어나도록 디지털 카메라장치(500)의 라이트를 제2측정셀(300b)에 담겨진 조류 배양액과 시료 분석수측에 조사하여 발생된 형광반응을 통해 광이미지센서로 독성 변화값을 직관적으로 측정할 수 있으며 모니터로 출력된 이미지를 이용하여 실시간으로 모니터링할 수 있다.

또한, 제3측정셀(300c)은 컨베이어(200)에 의해 뒤집어진 제3측정 위치에서, 제1,2,3,4수용홈(310a,310b,310c,310d) 내에 담겨진 조류 배양액과 시료 분석수가 퇴수조(40) 내에 쏟아지게 된다.

이후에, 청소노즐(252)로부터 청소용 정제수가 뒤집어진 상태의 제3측정셀(300c)의 제1,2,3,4수용홈(310a,310b,310c,310d) 측에 분사되어 제1,2,3,4수용홈(310a,310b,310c,310d)을 세척하게 되며 세척된 청소용 정제수는 퇴수조(40) 내에 담겨져 있다가 배수구를 통해 외부로 배수된다.

제4측정셀(300d)은 뒤집어진 상태에서 제1측정위치의 하측에 마련된 제4측정위치에 위치하게 되고, 상기 컨베이어(200)의 궤도 회전시 제1,2,3,4수용홈(310a,310b,310c,310d)이 상측을 향하도록 복귀되도록 궤도 회전되는 과정에서 에어노즐(254)을 이용하여 제4측정셀(300d)측에 에어를 분사함으로써, 제1,2,3,4수용홈(310a,310b,310c,310d) 내에 잔존하는 청소용 정제수를 에어 분사 압력으로 제거하게 된다.

이어서, 정지된 상태의 제1측정셀(300a)은 위치하는 제1측정 위치까지 회전된 후에 앞서 설명한 순서대로 다시 조류 배양액과 시료 분석수가 다시 제4측정셀(300d)의 제1,2,3,4수용홈(310a,310b,310c,310d)에 담겨지도록 투입되며 앞서의 공정들이 반복 진행되면서 연속적인 측정시험을 수행할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 외부로부터 공급된 시료 분석수가 조류 배양액과 혼합된 상태에서 엽록소 형광반응을 유도하는 라이트를 조사하면서 독성 변화값을 이미지화할 수 있는 광이미지센서가 부착된 디지털 카메라장치(500)를 이용하여 직관적으로 독성 변화값을 모니터 상에서 실시간으로 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라, 컨베이어(200)를 이용하여 연속적인 측정 시험을 자동으로 수행할 수 있으므로 보다 정확한 시험 데이터를 얻을 수 있는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명의 컨베이어(200)는 궤도 회전됨에 따라 측정셀(300)을 180°뒤집어지도록 회전시킬 수 있으므로, 수용홈(310) 내에 담겨진 조류 배양액과 시료 분석수를 퇴수조(40) 내에 간편하게 쏟아 버릴 수 있으며, 청소노즐(252)과 에어노즐(254)을 이용하여 뒤집어진 측정셀(300)의 수용홈(310) 내부를 용이하게 청소할 수 있는 이점을 갖는다.

본 발명의 컨베이어(200)는 복수의 측정셀(300)이 일정 간격으로 배치되어 궤도 회전되므로, 주사기 몸체(420)의 세척과 시료 분석수 및 조류 배양액의 투입, 시료 분석수와 조류 배양액의 혼합, 디지털 카메라장치(500)의 측정, 측정셀(300)의 청소 공정을 각각 연속적으로 수행할 수 있는 이점을 갖는다.

본 발명 이동수단(800)은 실린지 주입기(400)의 상,하 승강동작과 좌,우 측방향 이동이 가능할 뿐만 아니라 제3이동모터(865)를 이용하여 피스톤(430)의 승강동작이 가능하므로, 정제수를 이용한 주사기 몸체(420)의 세척작업과 조류 배양액과 시료 분석수의 정량을 제1,2,3,4수용홈(310a,310b,310c,310d)에 투입할 수 있는 이점을 갖는다.

본 발명 드레인수단(900)은 제1,2,3주입조(15,25,35)의 내용물이 반복적인 사용 후에 각각의 내용물이 오염될 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 드레인관(910)의 중공(915)을 통해 간편한 방식으로 외부에 배수시킬 수 있고, 제1,2,3정량펌프(12,22,32)를 통해 새로운 내용물(정제수, 시료 분석수, 조류 배양액)을 각각 제1,2,3주입조(15,25,35) 내에 각각 주입하여 반복적인 실험을 수행할 수 있는 이점을 갖는다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 앞서 설명된 실시 예에 국한되어 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 이상에서와 같이 설명한 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10 : 정제수 탱크 12,22,32 : 제1,2,3정량펌프
15,25,35 : 제1,2,3주입조 20 : 배양조
30 : 시료탱크 40 : 퇴수조
100 : 본체 105 : 점검구
110 : 공간부 200 : 컨베이어
250 : 세척수단 252 : 청소노즐
254 : 에어노즐 300 : 측정셀
300a,300b,300c,300d : 제1,2,3,4측정셀
310 : 수용홈
310a,310b,310c,310d : 제1,2,3,4수용홈
400 : 실린지 주입기 410 : 주사기 바늘
420 : 주사기 몸체 430 : 피스톤
500 : 디지털 카메라장치 800 : 이동수단
810 : 가이드부재 820 : 이동블록
830 : 가이드레일 840 : 승강블록
850 : 실린지 홀더 855 : 승강홀더
900 : 드레인수단 910 : 드레인관
915 : 중공 920 : 커버관
925 : 연통공 930 : 개폐밸브
940 : 연결호스

Claims (4)

1. 정제수탱크(10)와 시료 분석수가 담겨지는 시료탱크(30)와 조류 배양액이 담겨진 배양조(20)를 구비하며, 내부에 공간부(110)가 마련된 본체(100)와;
   상기 본체(100)의 공간부(110) 내에 궤도 회전 가능하게 배치되는 컨베이어(200)와;
   상기 컨베이어(200)에 서로 일정 간격으로 이격되도록 복수개로 구비되고 상기 컨베이어(200)의 궤도 회전시 연동되는 측정셀(300)과;
   상기 본체(100)의 공간부(110) 내에 마련되고 제1정량펌프(12)에 의해 상기 정제수탱크(10)의 정제수 일부가 주입되는 제1주입조(15)와;
   상기 제1주입조(15)와 근접되게 배치되고 제2정량펌프(22)에 의해 상기 시료탱크(30)내의 시료 분석수가 일부 주입되는 제2주입조(25)와;
   상기 제2주입조(25)와 근접되게 배치되고 제3정량펌프(32)에 의해 상기 배양조(20)에 담겨진 내용물 일부가 내부에 주입되는 제3주입조(35)와;
   상기 본체(100)의 내부에 배치되고 이동수단(800)에 의해 좌,우 및 상,하 이동되며, 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 중 하나에 담겨진 내용물을 각각 내부에 주입 가능하며 상기 시료 분석수와 조류 배양액을 상기 복수의 측정셀(300) 중 어느 하나에 주입하는 실린지 주입기(400); 및
   상기 컨베이어(200) 상측에 배치되며 상기 측정셀(300)에 담겨진 조류 배양액이 혼합된 시료 분석수의 독성 변화를 측정하고 측정값을 모니터로 출력하는 디지털 카메라장치(500)와;
   상기 컨베이어(200)의 궤도 회전 중에 상기 디지털 카메라장치(500)의 측정이 완료된 측정셀(300)을 세척수와 에어로 세척하는 세척수단(250); 및
   상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 내의 내용물을 각각 기압차를 이용하여 외부로 드레인시키는 드레인수단(900);을 포함하고,
   상기 드레인수단(900)은 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 각각의 바닥에 상측으로 돌출되고 상,하로 개구되도록 중공(915)을 가지며 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 내의 수위가 일정 수위에 도달할 경우 상기 중공(915)을 통해 외부로 배수되도록 각각의 하부가 배수조와 연결된 드레인관(910)과, 상기 드레인관(910)의 상부 외측을 감싸도록 결합되고 하부에 상기 제1,2,3주입조(15,25,35)의 바닥과 연통되도록 연통공(925)이 형성된 커버관(920), 및 상기 제1,2,3정량펌프(12,22,32)를 이용하여 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 내에 각각의 내용물을 주입하도록 연결호스(940)의 유로를 개방하고 상기 제1,2,3주입조(15,25,35) 내의 내용물 수위가 일정 수위에 도달한 후에 연결호스(940)의 유로를 차단하는 개폐밸브(930)를 구비한 것을 특징으로 하는 미세조류를 이용한 수질 측정장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 세척수단(250)은 퇴수조(40)의 선단 상측에 설치되고 상기 컨베이어(200)의 궤도 회전시 뒤집어지는 측정셀(300)을 향해 청소용 정제수가 분사되는 청소노즐(252)과,
   상기 퇴수조(40)의 후단 상측에 설치되고 상기 컨베이어(200)의 궤도 회전시 상기 측정셀(300)을 향해 청소용 에어를 분사하는 에어노즐(254)을 구비한 것을 특징으로 하는 미세조류를 이용한 수질 측정장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 세척수단(250)은 상기 컨베이어(200)의 궤도 회전에 따른 측정셀(300)의 위치를 감지하는 위치감지센서가 더 구비된 것을 특징으로 하는 미세조류를 이용한 수질 측정장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 이동수단(800)은 상기 본체(100)의 공간부(110) 내에 가로방향으로 설치되는 가이드부재(810)와,
   상기 가이드부재(810)에 가이드되고 제1이동모터(862)의 구동력에 의해 좌,우로 슬라이딩 이동되는 이동블록(820)과,
   상기 이동블록(820)의 전면에 상,하방향으로 마련된 가이드레일(830)에 가이드되고 제2이동모터(864)의 구동력에 의해 상,하로 슬라이딩 동작되는 승강블록(840)과,
   상기 승강블록(840)의 전면에 마련되고 수직방향으로 기립된 실린지 주입기(400)의 주사기 몸체(420)를 클램핑 파지하는 실린지 홀더(850)와,
   상기 실린지 주입기(400)의 피스톤(430)을 파지하고 제3이동모터(865)의 구동력에 의해 상기 피스톤(430)을 상,하로 승강시키는 승강홀더(855)로 구성된 것을 특징으로 하는 미세조류를 이용한 수질 측정장치.

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