KR20120075836A - 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법 및 이에 사용되는 장치 - Google Patents

석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법 및 이에 사용되는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석면섬유의 계수를 위한 시료가 고정되는 고정대와, 고정대를 이송시키도록 하는 이송부와, 고정대의 이송을 위해 이송부를 움직이도록 조절하는 구동부와, 시료의 상측에 설치되며, 이송부에 의해 이송되는 시료에 대한 영상을 획득하는 촬영수단과, 촬영수단에 의해 획득한 영상을 처리하여 시료에 존재하는 석면섬유를 데이터로 추출하여 계수하도록 하는 영상처리부를 포함하도록 한 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경 장치와 이를 이용하는 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 석면의 영상을 단시간에 대량으로 획득하여 계수를 위한 분석에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고, 검사자가 눈으로 계수하는 대신 이미지 분석에 의해 자동으로 계수되어 노동력을 절감할 수 있다.

Description

석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법 및 이에 사용되는 장치{High-throughput microscopy for automated counting of asbestos fibers}
본 발명은 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디지털 현미경과 소프트웨어를 통해 자동으로 구동되는 이송장치를 결합한 고속탐색장치를 개발하고, 이를 이용한 새로운 석면섬유 자동계수법인 고효율 현미경법(High-Throughput Microscopy; HTM)의 개발을 위한 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 석면이란 상업적으로 채취하고 이용된 자연계에 존재하는 6종의 섬유상 광물질을 칭하는 용어로 크게 사문석계와 각섬석계의 2가지 광물군으로 구분할 수 있다.
이와 같은 석면의 분석은 목적에 따라 필터에 채취된 공기 중 석면섬유의 계수분석과 건축자재 등 고형시료 중의 석면 함유율 분석으로 구분할 수 있는데, 공기 중 석면섬유의 계수분석에 널리 사용되고 있는 분석기술로는 위상차현미경법(PCM), 투과전자현미경법(TEM), 주사전자현미경법(SEM) 등이 있으며, 이 중에서 위상차현미경법이 보편적으로 널리 사용되고 있다.
종래의 석면섬유의 계수분석에 사용되는 위상차현미경법은 공기 중 시료를 채취하고, 시료 전처리를 거친 후 위상차 현미경을 이용하여 일정 규격 이상의 석면섬유를 현미경 계수자를 사용하여 직접 계수하고 있다.
그러나 이러한 방식에서는 섬유상 물질의 검출과 정확한 크기를 파악하는데 어려운 한계가 있다. 또한, 시야면적이 좁아 충분한 면적을 검토하기 어렵고, 시간이 많이 소요되며, 전문화된 노동력을 필요로 함으로써 숙련되지 않은 실험자들이 이용하기에는 어려움이 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 자동 이송장치를 이용하여 석면섬유의 검출을 위한 시료를 이동시키면서 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 영상 처리에 의하여 분석하여 석면섬유 물질을 자동으로 계수하고 정량하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 석면섬유의 계수를 위한 시료가 고정되는 고정대와, 상기 고정대를 이송시키도록 하는 이송부와, 상기 고정대의 이송을 위해 상기 이송부를 움직이도록 조절하는 구동부와, 상기 시료의 상측에 설치되며, 상기 이송부에 의해 이송되는 상기 시료에 대한 영상을 획득하는 촬영수단과, 상기 촬영수단에 의해 획득한 영상을 처리하여 상기 시료에 존재하는 석면섬유를 데이터로 추출하여 계수하도록 하는 영상처리부를 포함하는 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경 장치가 제공된다.
상기 촬영수단은 상기 시료의 상측에 위치하는 렌즈와, 상기 렌즈의 초점을 조절하기 위한 경통과, 상기 경통의 상단에 상기 렌즈를 통한 상기 시료를 촬영하도록 설치되는 CCD 카메라와, 상기 CCD 카메라를 지면으로부터 이격되도록 고정시키는 스탠드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 촬영수단은 상기 경통의 하단에 설치되며, 원반형태로 이루어지는 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 석면섬유의 계수를 위한 시료를 이송시키면서 상기 시료에 대한 영상을 획득하는 단계와, 상기 시료의 영상을 처리하여 상기 시료에 존재하는 석면섬유를 데이터로 추출하는 단계와, 상기 데이터로부터 상기 석면섬유를 계수하는 단계를 포함하는 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법이 제공된다.
본 발명에 따른 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법 및 이에 사용되는 장치에 의하면, 석면의 영상을 단시간에 대량으로 획득하여 계수를 위한 분석에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고, 검사자가 눈으로 계수하는 대신 이미지 분석에 의해 자동으로 계수되어 정확도를 높이도록 함과 아울러 노동력을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경 장치를 도시한 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 실시예는 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경 장치를 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경 장치(100)는 시료(10)가 고정되는 고정대(110)와, 고정대(110)를 이송시키는 이송부(120)와, 이송부(120)를 움직이는 구동부(130)와, 시료(10)의 상측에 설치되는 촬영수단(140)과, 촬영수단(140)의 획득 영상을 처리하는 영상처리부(150)를 포함한다.
고정대(110)는 석면섬유의 계수를 위한 시료(10)가 고정되는 것으로서, 상면에 시료(10)가 안착되거나 장착되기 위한 장소를 제공한다.
이송부(120)는 고정대(110)를 전후 및 좌우, 예컨대 X축과 Y축 방향으로 이송시키도록 하고, 이를 위해 다양한 구성을 가질 수 있으며, 일례로 설치면으로부터 Y축 방향으로 직선 운동을 하도록 설치되는 제 1 스테이지(121)와, 제 1 스테이지(121) 상에 X축 방향으로 직선 운동을 하도록 설치되는 제 2 스테이지(122)를 포함할 수 있으며, 이로 인해 고정대(110)가 시료(10)와 함께 X축 방향과 Y축 방향으로 각각 이동할 수 있도록 한다. 여기서, 제 1 스테이지(121)와 설치면 사이, 그리고, 제 2 스테이지(122)와 제 1 스테이지(121) 사이에 직선 운동을 가이드하기 위한 가이드부가 각각 마련될 수 있다.
구동부(130)는 고정대(110)의 이송을 위해 이송부(120)를 움직이도록 조절하는데, 이를 위해 다양한 구동장치가 사용될 수 있으며, 예컨대 모터(131,132)의 회전력을 리드스크루와 볼스크루에 의해 직선 운동으로 전환하여 제 1 및 제 2 스테이지(121,122)가 각각 직선 운동을 하도록 할 수 있으며, 제 1 및 제 2 스테이지(121,122)마다 각각 마련될 수 있다. 일례로 구동부(130)는 제 1 및 제 2 스테이지(121,122)에 각각 고정되는 볼스크루가 제 1 및 제 2 스테이지(121,122)의 이동방향을 따라 놓여지는 리드스크루에 나사결합되고, 모터(131,132)가 설치면과 제 1 스테이지(121)에 각각 설치되어 리드스크루를 각각 회전시킴으로써 리드스크루의 회전 방향에 따라 볼스크루가 제 1 또는 제 2 스테이지(121,122)와 함께 직선 왕복 운동하게 된다.
구동부(130)는 고정대(110)에 시료(10)를 올려놓고 이송부(120)를 움직이면 구동부(130)로부터 나오는 신호를 받아서 후술하게 될 CCD 카메라(143)가 시료(10)의 영상을 촬영하도록 한다.
촬영수단(140)은 시료(10)의 상측에 설치되며, 이송부(120)에 의해 이송되는 시료(10)에 대한 영상을 획득하는데, 이를 위해, 일례로 시료(10)의 상측에 설치되는 렌즈(141)와, 렌즈(141)의 초점을 조절하기 위한 경통(142)과, 경통(142)의 상단에 렌즈(141)를 통한 시료(10)를 촬영하도록 설치되는 CCD 카메라(143)와, CCD 카메라(143)를 지면으로부터 이격되도록 고정시키는 스탠드(144)를 포함할 수 있다.
영상처리부(150)는 촬영수단(140)에 의해 획득한 영상을 처리하여 시료(10)에 존재하는 석면섬유를 데이터로 추출하여 계수하도록 한다. 영상처리부(150)에 의해 계수된 값은 모니터 등을 통해서 외부로 디스플레이할 수 있다. 한편, 영상처리부(150)에 의한 석면섬유의 계수는 시료(10)의 영상 처리 과정에서 석면섬유라고 판단되는 영상을 데이터로 추출하고, 추출된 석면섬유의 규격이 정해진 규격을 만족하는 경우, 예컨대 길이가 5㎛ 이상이며, 길이 대 직경비가 3:1을 초과하는 경우 이를 카운트하여 계수하도록 설정할 수 있다.
촬영수단(140)은 광의 조사를 통해 선명한 영상을 획득하기 위하여 경통(142)의 하단에 설치되는 광원(145)을 더 포함할 수 있다. 광원(145)은 원반형태로 이루어질 수 있고, 일례로 경통(142) 주위로 다수로 배열되도록 설치되는 LED가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경 장치를 이용한 방법을 본 발명에 따른 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법과 함께 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법을 도시한 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법은 시료 영상 획득 단계(S11)와, 영상 처리 단계(S12)와, 석면섬유 계수 단계(S13)를 포함할 수 있다.
시료 영상 획득 단계(S11)에 의하면, 석면섬유의 계수를 위한 시료(10)를 고정대(110)에 고정시킨 다음, 구동부(130)의 구동에 의해 이송부(120)가 시료(10)를 X축과 Y축 방향으로 이송시키면서 CCD 카메라(143)가 시료(10) 전체에 대한 영상을 획득하도록 한다.
영상 처리 단계(S12)에 의하면, 영상처리부(150)에 의해서 시료(10)의 영상을 처리하여 시료(10)에 존재하는 석면섬유를 데이터로 추출한다.
석면섬유 계수 단계(S13)에 의하면, 영상처리부(150)의 영상 처리에 의해 획득한 석면섬유에 대한 데이터로부터 석면섬유를 계수하는데, 이때, 데이터를 통해서 석면섬유가 정해진 규격, 예컨대 길이가 5㎛ 이상이며, 길이 대 직경비가 3:1을 초과하는 경우 이를 계수하여 외부로 디스플레이되도록 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법 및 이에 사용되는 장치에 의하면, 섬유상 물질의 정확한 크기를 파악하는데 어려웠던 문제를 해결하기 위한 수단으로서, 영상분석 소프트웨어를 사용하는 영상처리부(150)를 이용하여 자동으로 분석하여 석면섬유에 대한 정확한 크기 정보를 파악할 수 있도록 한다.
또한, CCD 카메라(143)의 시야 면적이 좁아 충분한 면적을 검토하기 어려워서 많은 시간이 소요되던 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 이송부(120)와 구동부(130)의 자동 이송장치를 이용하여 시료(10)를 이동시키면서 현미경 시야보다 넓은 면적을 촬영하여 영상을 획득할 수 있도록 한다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법 및 이에 사용되는 장치를 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 시료 110 : 고정대
120 : 이송부 121 : 제 1 스테이지
122 : 제 2 스테이지 130 : 구동부
131 : 모터 140 : 촬영수단
141 : 렌즈 142 : 경통
143 : CCD 카메라 144 : 스탠드
145 : 광원 150 : 영상처리부

Claims (4)

  1. 석면섬유의 계수를 위한 시료가 고정되는 고정대;
    상기 고정대를 이송시키도록 하는 이송부;
    상기 고정대의 이송을 위해 상기 이송부를 움직이도록 조절하는 구동부;
    상기 시료의 상측에 설치되며, 상기 이송부에 의해 이송되는 상기 시료에 대한 영상을 획득하는 촬영수단; 및
    상기 촬영수단에 의해 획득한 영상을 처리하여 상기 시료에 존재하는 석면섬유를 데이터로 추출하여 계수하도록 하는 영상처리부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 촬영수단은
    상기 시료의 상측에 위치하는 렌즈;
    상기 렌즈의 초점을 조절하기 위한 경통;
    상기 경통의 상단에 상기 렌즈를 통한 상기 시료를 촬영하도록 설치되는 CCD 카메라; 및
    상기 CCD 카메라를 지면으로부터 이격되도록 고정시키는 스탠드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 촬영수단은,
    상기 경통의 하단에 설치되며, 원반형태로 이루어지는 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경 장치.
  4. 석면섬유의 계수를 위한 시료를 이송시키면서 상기 시료에 대한 영상을 획득하는 단계;
    상기 시료의 영상을 처리하여 상기 시료에 존재하는 석면섬유를 데이터로 추출하는 단계; 및
    상기 데이터로부터 상기 석면섬유를 계수하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 석면섬유 자동계수를 위한 고효율 현미경법.
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