KR20010064828A

KR20010064828A - 수중의 미생물 실시간 연속 모니터링 장치

Info

Publication number: KR20010064828A
Application number: KR1019990059176A
Authority: KR
Inventors: 이영재
Original assignee: 이영재
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2001-07-11
Also published as: KR100352210B1

Abstract

개시된 미생물 실시간 연속 모니터링 장치는 수중의 미생물을 실시간으로 연속 모니터링하고, 또한 실시간으로 연속 모니터링한 수중의 미생물을 실시간으로 연속 전송하여 원격 관찰할 수 있도록 한다.

수중의 미생물 상태를 조명하면서 관찰하는 광학부; 상기 광학부에 조명 광을 발생하여 전송함과 아울러 광학부가 관찰하는 미생물의 영상을 확대하여 촬영 및 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 촬영부; 상기 촬영부가 발생하는 조명 광을 상기 광학부로 전송함과 아울러 광학부가 관찰하는 미생물의 영상을 상기 촬영부로 전송하는 광 전송수단; 및 상기 촬영부가 출력하는 전기적인 신호를 영상신호로 변환하여 모니터링하는 모니터링 수단을 구비하고, 또한 상기 광학부에는; 렌즈 및 반사경을 소정의 시간 간격으로 세척하는 세척 구동부를 포함한다.

Description

수중의 미생물 실시간 연속 모니터링 장치{Real time monitoring apparatus of microbe in under water}

본 발명은 수중에서 생활하는 미생물이나 미생물의 발효 공정에서 미생물의 발효 상태 등을 간단히 모니터링할 수 있도록 하는 수중의 미생물 실시간 연속 모니터링 장치에 관한 것이다.

일상생활에서 물은 다양한 형태로 이용되고, 그 이용목적에 따라 요구되는 수질(quality of water)도 다르다. 상기 수질을 알기 위하여 수질분석·수질시험과 수질검사 등을 비롯하여 각종 검사를 수행하고 있다.

상기 수질분석·수질시험은 물에 함유되어 있는 불순물을 분석·측정하여 그 질과 양을 밝히기 위한 것이다. 상기 수질검사는 물에 함유되어 있는 화학적 성분 및 미생물 등을 검사하여 그 물이 목적으로 하는 기준에 적합 즉, 구체적으로는 수돗물이 수질기준에 합격인가의 여부, 우물물이 음료수로 적당한가의 여부, 공장 폐수가 폐수기준에 적합한가의 여부 및 수영장물이 기준에 맞는가의 여부 등을 판정하는 것이다.

수질검사의 방법으로는 이화학적 시험방법, 세균학적 시험방법 및 생물학적시험방법의 3가지가 있는데 이들은 동일 시료(試料)를 각각의 분야에서 시험하는 것으로서 최종적으로는 각 결과를 종합하여 판정한다.

상기 이화학적 시험방법은 물 속의 부유물(浮遊物)과 용해성분(溶解成分)의 종류 및 양을 판정하는 것으로 비교적 단시간에 값이 나온다. 특히 독물(毒物)의 확인에는 효과적인 방법이므로 물이 독물로 오염되어 있는가를 검사할 때에 중요하다. 또한 하천 등이 하수나 공장폐수로 오염된 때에는 오염원이 되는 성분과 양을 판정할 수 있다.

상기 세균학적 시험방법은 물 속에 혼입된 세균류(예를 들면, 대장균 군)의 존재 여부나 양을 측정하는 것으로 하수나 시뇨(屎尿)에 의한 오염을 탐지할 때에 빼놓을 수 없는 방법이다. 대장균 군은 전염병의 원인균은 아니지만 대장균이 검출되는 물에는 분뇨(糞尿)가 혼입된 것으로 추정되며, 소화기계 전염병의 원인균인 적리균(赤痢菌) 및 장티푸스균에 의한 오염이 예상된다. 따라서 대장균 군이 검출된 물은 음료수로는 부적합한 것으로 판정된다. 정수 처리과정에서의 세균제거 효율(細菌除去效率)의 측정에도 응용된다.

상기 생물학적 시험방법은 주로 현미경을 이용하여 수중 생물(水中生物)의 종류와 수를 측정하는 것으로서 생물에 의한 장애의 해결 이외에도 처리방식이 생물을 이용하는 경우에는 작업관리의 적합 여부, 처리 효율의 점검 및 개선 등에 이용된다. 또한 수중 생물은 환경 수질에 의해서 그 종류와 수가 달라지기 때문에 생물학적 시험으로 오탁(汚濁)의 정도를 측정할 수도 있다.

한편, 소정 미생물의 발효로 젖산발효(lactic acid fermentation)가 널리 알려져 있다. 상기 젖산발효는 탄수화물이 미생물의 작용을 받아 젖산을 생성하는 현상으로서 알코올 발효와 함께 생물의 주요 발효 형식이다. 젖산발효를 일으키는 대표적인 미생물은 젖산균으로서 젖산균이 인체의 장애 유해 세균의 발육을 억제한다는 사실이 밝혀지면서 세계 각국으로 널리 보급되고 있다.

탄수화물이 젖산으로 전환되는 반응은 일찍부터 알려져 있었으나 1857년 L.파스퇴르는 이것이 젖산균의 작용에 의한 것이라고 지적하였다. 동물의 조직에서 일어나는 젖산발효를 해당작용(解糖作用)이라 하는데 특히 근육에서 활발하게 일어난다. 해당작용에 포함되는 여러 반응은 근육 추출액을 사용해서 밝혀졌으며 생성물은 L―젖산이다. 젖산균의 종류에 따라 L―젖산, D―젖산 또는 DL―젖산 중 하나로 생성된다. 이들 균은 라세마아제(라세미化酵素)를 가지고 있는 경우가 많다.

공업적으로 젖산 생산에 이용할 수 있는 것은 젖산균 외에 사상균이 알려져 있는데, 이 경우 생성되는 것은 L―젖산뿐이다. 또 젖산만을 생성하는 정상발효(호모 젖산발효)와 젖산을 주요 생성물로 하지만 동시에 다른 여러 가지 생성물(에틸알코올, 아세트산, 탄산가스 등)을 상당량 생성하는 혼합발효(헤테로 젖산발효) 형식으로 분류된다. 이들은 모두 청주, 간장 및 된장의 양조, 여러 가지 채소 절임, 요구르트 등의 젖산음료나 치즈 제조 등에 중요한 구실을 하고 있으며 식생활과 가장 밀접한 관계를 가진 발효라고 할 수 있다.

상기한 수질검사 방법들 중에서 생물학적 시험방법으로 수중의 미생물을 검사하거나 또는 미생물을 발효시키는 공정에서 발효되는 미생물의 상태를 관찰할 경우에 종래에는 검사할 물 또는 발효액 등의 표본을 채집하고, 수작업으로 채집한표본의 미생물을 현미경 등으로 관찰하였다.

그러나 상기 표본을 채집 및 수작업으로 현미경을 통해 미생물을 관찰하는 것은 시험하는데 많은 시간과 인력을 필요로 하고, 또한 환경 변화에 따라 가변되는 미생물의 종류 및 수를 실시간으로 관찰할 수 없었다.

그러므로 미생물의 상태를 짧은 시간 및 적은 인력을 사용하면서 실시간으로 연속 모니터링하면서 데이터를 저장 및 분석할 수 있는 기술이 요구되고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 수중의 미생물을 실시간 및 연속으로 모니터링하는 수중의 미생물 실시간 연속 모니터링 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 실시간 및 연속으로 모니터링한 수중의 미생물을 실시간 및 연속으로 전송하여 원격 관찰할 수 있는 수중의 미생물 실시간 연속 모니터링 장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수중의 미생물 실시간 연속 모니터링 장치에 따르면, 수중의 미생물 상태를 조명하면서 관찰하는 광학부; 상기 광학부에 조명 광을 발생하여 전송함과 아울러 광학부가 관찰하는 미생물의 영상을 확대하여 촬영 및 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 촬영부; 상기 촬영부가 발생하는 조명 광을 상기 광학부로 전송함과 아울러 광학부가 관찰하는 미생물의 영상을 상기 촬영부로 전송하는 광 전송수단; 및 상기 촬영부가 출력하는 전기적인 신호를 영상신호로 변환하여 모니터링하는 모니터링 수단으로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 광학부는; 상기 광 전송수단의 일측에 구비되고 상기 촬영부에서 광 전송수단을 통해 전송되는 상기 조명 광을 조명함과 아울러 미생물의 영상을 관찰하여 광 전송수단을 통해 촬영부로 전송하는 렌즈; 및 상기 렌즈 전방의 초점거리 위치에 위치하는 반사경을 구비하고, 상기 촬영부는; 상기 광 전송수단의 타측이 2로 분기되어 분기된 일단에 설치되고 조명 광을 발생하는 광원; 상기 광 전송수단의 분기된 타단에 설치되고 광 전송수단을 통해 전송되는 미생물의 영상을 확대하는 현미경; 및 상기 현미경에 의해 확대된 미생물의 영상을 촬상하여 전기적인 신호로 변환 출력하는 촬상부를 구비하며, 상기 모니터링 수단은; 상기 촬영부에서 미생물 영상의 전기적인 신호를 영상신호로 변환하여 출력하는 영상신호 처리부; 상기 영상신호 처리부에서 출력되는 영상신호를 화면에 표시하여 모니터링할 수 있도록 하는 모니터; 및 상기 영상신호 처리부에서 출력되는 영상신호를 비디오 테이프나, 컴퓨터 시스템을 이용한 메모리 소자 등을 비롯한 각종 기록매체에 기록하고 재생하여 출력하는 기록/재생 수단으로 구성됨과 아울러 상기 촬영부에서 미생물 영상의 전기적인 신호를 영상신호로 변환하여 출력하는 영상신호 처리부; 상기 영상신호 처리부가 출력하는 영상신호를 통신망을 통해 원격지로 전송하는 제 1 컴퓨터 시스템; 및 상기 제 1 컴퓨터 시스템으로부터 통신망을 통해 전송되는 영상신호를 입력하여 모니터링하는 제 2 컴퓨터 시스템으로 이루어짐을 특징으로 한다.

또한 상기 광학부에는; 렌즈 및 반사경을 소정의 시간 간격으로 세척하는 세척 구동부를 포함하고, 세척 구동부는; 상기 렌즈 및 반사경으로 공기, 물 또는 세정 약품을 분사하는 분사 노즐; 공기, 물 또는 세정약품을 공급하는 펌프; 상기 펌프가 공급하는 공기 또는 물을 연결관을 통해 분사노즐로 공급하는 솔레노이드 밸브; 미리 설정된 소정의 시간 간격으로 구동신호를 출력하는 타이머; 및 상기 타이머가 미리 설정된 소정의 시간 간격으로 출력하는 구동신호에 따라 상기 솔레노이드 밸브를 구동시켜 개방시키는 솔레노이드 구동부로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 모니터링 장치의 전체 구성을 보인 도면이고,

도 2는 본 발명의 모니터링 장치에서 모니터링 수단의 일 실시 예를 보인 회로도이며,

도 3은 본 발명의 모니터링 장치에서 모니터링 수단의 다른 실시 예를 보인 회로도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 광학부 12 : 세척 구동부

14 : 촬영부 16 : 모니터링 수단

100 : 본체 101 : 렌즈

103 : 광 전송수단 105 : 반사경

107 : 분사노즐 109 : 연결관

121 : 펌프 123 : 솔레노이드 밸브

125 : 타이머 127 : 솔레노이드 구동부

141 : 광원 143 : 현미경

145 : 촬상부 161 : 영상신호 처리부

162 : 모니터 163 : 기록/재생 수단

165, 167 : 컴퓨터 시스템 166 : 통신망

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 수중의 미생물 실시간 연속 모니터링 장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 모니터링 장치의 전체 구성을 보인 도면이다.

여기서, 부호 10은 수중의 미생물을 관찰하는 광학부이다. 상기 광학부(10)는 본체(100)에 렌즈(101)가 구비되어 렌즈(101)에, 예를 들면, 광섬유 등과 같이 광을 전송하는 광 전송수단(103)의 일단이 연결된다. 그리고 렌즈(101)의 전방에는 반사경(105)이 구비된다. 상기 반사경(105)은 상기 렌즈(101)의 초점거리에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 렌즈(101)와 반사경(105)의 사이의 측면에는 공기, 물 또는 세정약품을 분사하여 렌즈(101)와 반사경(105)의 표면을 세척하는 분사노즐(107)이 구비되며, 분사노즐(107)에는 분사할 공기 또는 물을 공급하는 연결관(109)의 일단이 고정된다.

부호 12는 상기 연결관(109)을 통해 분사노즐(107)로 분사할 공기 또는 물을 공급하는 세척 구동부이다. 상기 세척 구동부(12)는, 공기 또는 물을 공급하는 펌프(121)와, 상기 펌프(121)가 공급하는 공기 또는 물을 상기 연결관(109)을 통해분사노즐(107)로 공급하는 솔레노이드 밸브(123)와, 미리 설정된 소정의 시간 간격으로 구동신호를 출력하는 타이머(125)와, 상기 타이머(125)가 미리 설정된 소정의 시간 간격으로 출력하는 구동신호에 따라 상기 솔레노이드 밸브(123)를 구동시켜 개방시키는 솔레노이드 구동부(127)로 이루어진다.

부호 14는 상기 광학부(10)를 통해 수중의 미생물을 촬영하는 촬영부이다.

상기 촬영부(14)는, 상기 광 전송수단(103)의 타단이 2로 분기되어 일측에는 광원(141)이 구비되고, 타측에는 상기 렌즈(101)를 통해 촬영되는 영상을 확대시키는 현미경(143)이 설치되며, 현미경(143)의 후단에는 상기 현미경(143), 광 전송수단(103) 및 렌즈(101)를 통해 소정의 영상을 촬상하여 전기적인 신호로 변환하는 CCD(Charge Coupled Device) 등의 촬상부(145)가 구비된다.

부호 16은 상기 촬상부(145)가 출력하는 전기적인 신호 즉, 촬영한 미생물의 영상을 모니터링하는 모니터링 수단이다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 모니터링 장치는 수중의 미생물을 촬영할 경우에 먼저 촬영부(14)의 광원(141)을 동작시켜 광을 출력한다. 상기 광원(141)이 출력하는 광은 광 전송수단(103)을 통하고, 렌즈(101)를 통해 조명하게 된다.

이와 같은 상태에서 반사경(105)에 위치하는 미생물의 영상은 렌즈(101) 및 광 전송수단(103)을 통해 현미경(143)으로 입력되어 확대되고, 촬상 수단(145)에 촬상되어 전기적인 신호로 변환 및 출력되며, 촬상 수단(145)의 출력신호 즉, 미생물을 촬영한 영상신호는 모니터링 수단(16)으로 입력되어 모니터링된다.

여기서, 상기 광 전송수단(103)은 예를 들면, 광섬유 등을 사용하는 것으로서 광원(141)이 출력하는 광은 손실됨이 없이 광 전송수단(103)을 통과하고, 렌즈(101)를 통해 조명하게 되며, 또한 촬영하는 미생물의 영상은 렌즈(101)를 통하고, 손실됨이 없이 광 전송수단(103)을 통해 현미경(143)으로 입력되어 깨끗한 미생물의 영상을 얻을 수 있다.

그리고 세척 구동부(12)의 타이머(125)는 미리 설정된 시간을 카운트하고, 미리 설정된 시간의 카운트가 완료될 경우에 소정의 시간동안 구동신호를 출력하며, 출력한 구동신호에 따라 솔레노이드 구동부(127)가 솔레노이드 밸브(123)를 구동시켜 개방시키게 된다.

그러면, 펌프(121)의 구동에 따라 공급되는 공기 또는 깨끗한 물이 솔레노이드 밸브(123)를 통하고, 연결관(109) 및 분사노즐(107)을 통해 렌즈(101) 및 반사경(105)으로 분사되어 렌즈(101) 및 반사경(105)을 깨끗하게 세척하게 된다.

도 2는 본 발명의 모니터링 장치에서 모니터링 수단의 일 실시 예를 보인 회로도이다.

이에 도시된 바와 같이 촬영부(14)의 촬상부(145)에서 출력되는 촬영한 미생물 영상의 전기적인 신호를 영상신호로 변환하여 출력하는 영상신호 처리부(161)와, 상기 영상신호 처리부(161)에서 출력되는 영상신호를 화면에 표시하여 모니터링할 수 있도록 하는 모니터(162)와, 상기 영상신호 처리부(161)에서 출력되는 영상신호를 비디오 테이프 등을 비롯한 각종 기록매체에 기록하고 재생하여 출력하는 기록/재생 수단(163)으로 이루어진다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 모니터링 수단(16)의 일 실시 예는,촬영부(14)의 촬상부(145)에서 출력되는 촬영한 미생물 영상의 전기적인 신호를 영상신호 처리부(161)가 입력하여 NTSC 방식 및/또는 PAL 방식 등의 영상신호로 변환하여 출력하게 된다.

여기서, 영상신호 처리부(161)가, 촬영부(14)의 촬상부(145)에서 출력되는 전기적인 신호를 NTSC 방식 및/또는 PAL 방식 등의 영상신호로 변환하는 본 기술분야의 숙련자라면 쉽게 이해할 수 있다.

상기 영상신호 처리부(161)에서 출력되는 영상신호는 모니터(162)로 입력되어 화면상에 표시되는 것으로서 미생물의 현재 상태를 실시간적으로 간단히 모니터링할 수 있다.

또한 상기 영상신호 처리부(161)에서 출력되는 영상신호는 기록/재생 수단(163)으로 입력되어 비디오 테이프, 컴퓨터 시스템을 이용한 메모리 소자 등의 기록매체에 연속적으로 기록되는 것으로서 추후에 기록매체에 기록된 미생물의 영상신호를 재생하여 시청하면서 미생물의 변화 상태를 모니터링할 수 있다.

이에 도시된 바와 같이 영상신호 처리부(161)에 연결되는 컴퓨터 시스템(165)과, 원격지에 설치되는 컴퓨터 시스템(167)을 구비하고, 이들 컴퓨터 시스템(165, 167)은 소정의 통신망(166)을 통해 연결하여 상호간에 소정의 데이터를 전송할 수 있도록 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 모니터링 수단의 다른 실시 예는 영상신호 처리부(161)에서 출력되는 촬영한 미생물의 영상신호를 컴퓨터 시스템(165)이 입력하고, 이를 디지털 영상신호로 변환한 후 내장된 모뎀 등의 인터페이스 수단(도면에 도시되지 않았음)을 사용하여 소정의 통신망(166)을 통해 원격지에 설치되어 있는 컴퓨터 시스템(167)으로 전송하는 것으로서 미생물을 관찰하는 작업자는 컴퓨터 시스템(165)으로부터 통신망(166)을 통해 전송되는 미생물의 영상을 컴퓨터 시스템(167)을 통해 실시간으로 관찰할 수 있다.

촬영한 미생물의 영상신호 전송은 그 영상신호를 컴퓨터 시스템(165)이 디지털 영상신호로 변환하고, MPEG-1(Moving Picture Expert Group - 1) 또는 MPEG-2의 스펙에 따라 압축한 후 전송하고, 컴퓨터 시스템(167)은 MPEG 1 또는 MPEG-2의 스펙에 따라 압축하여 전송된 미생물의 영상을 원래의 디지털 영상신호로 복원하여 화면에 표시하는 것이 바람직하다.

여기서, 촬영한 미생물의 영상신호의 압축 및 복원은 본 기술분야에 숙련된 자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

한편, 상기에서는 세척 구동부(12), 촬영부(14) 및 모니터링 수단(16)을 모두 구비하여 미생물을 모니터링하는 것을 예로 들어 설명하였다. 본 발명을 실시함에 있어서는 이에 한정되지 않고, 여러 가지로 변형 실시할 수 있다. 예를 들면, 깨끗한 수중의 미생물을 관찰할 경우에는 렌즈(101) 및 반사경(105)이 오염되지 않아 세척할 필요가 없으므로 세척 구동부(12)를 구비하지 않고, 미생물을 관찰할 수 있는 등 본 발명의 기술 분야에서 여러 가지로 변형 실시할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 미생물의 상태를 촬영하고, 촬영한 미생물의 영상을 모니터에 표시하여 실시간으로 미생물의 상태를 관찰할 수 있음은 물론 원격지로 전송하여 원격지에서 간단히 미생물의 상태를 관찰할 수 있고, 또한 촬영한 미생물의 영상신호를 기록매체나 컴퓨터 시스템을 이용한 메모리 소자 등의 기록매체에 기록하여 필요시마다 모니터링할 수도 있으며, 저장된 데이터를 분석하여 어느 시간대에 어떠한 문제점들이 발생하였는지 등에 관련된 미생물의 상태를 정확하게 분석할 수 있다.

Claims

수중의 미생물 상태를 조명하면서 관찰하는 광학부;

상기 광학부에 조명 광을 발생하여 전송함과 아울러 광학부가 관찰하는 미생물의 영상을 확대하여 촬영 및 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 촬영부;

상기 촬영부가 발생하는 조명 광을 상기 광학부로 전송함과 아울러 광학부가 관찰하는 미생물의 영상을 상기 촬영부로 전송하는 광 전송수단; 및

상기 촬영부가 출력하는 전기적인 신호를 영상신호로 변환하여 모니터링하는 모니터링 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 수중의 미생물 실시간 연속 모니터링 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 광학부는;

상기 광 전송수단의 일측에 구비되고 상기 촬영부에서 광 전송수단을 통해 전송되는 상기 조명 광을 조명함과 아울러 미생물의 영상을 관찰하여 광 전송수단을 통해 촬영부로 전송하는 렌즈; 및

상기 렌즈 전방의 초점거리 위치에 위치하는 반사경을 구비하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 수중의 미생물 실시간 연속 모니터링 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광학부에는;

렌즈 및 반사경을 소정의 시간 간격으로 세척하는 세척 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중의 미생물 실시간 연속 모니터링 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 세척 구동부는;

상기 렌즈 및 반사경으로 공기, 물 또는 세정약품을 분사하는 분사 노즐;

공기, 물 또는 세정약품을 공급하는 펌프;

상기 펌프가 공급하는 공기, 물 또는 세정약품을 연결관을 통해 분사노즐로 공급하는 솔레노이드 밸브;

미리 설정된 소정의 시간 간격으로 구동신호를 출력하는 타이머; 및

상기 타이머가 미리 설정된 소정의 시간 간격으로 출력하는 구동신호에 따라 상기 솔레노이드 밸브를 구동시켜 개방시키는 솔레노이드 구동부로 구성됨을 특징으로 하는 수중의 미생물 실시간 연속 모니터링 장치.