KR20120087563A - 생물 독성 시험 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시료 속에서 시험중인 생물의 유영 저해와 사멸된 생물의 숫자 중 적어도 어느 하나를 시험기간 동안 카메라를 통해 촬영하고 그 촬영된 영상을 분석한 데이터를 제공하는 생물 독성 시험 모니터링 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 미리 설정된 시험기간 동안 시험 생물을 이용한 시료의 독성 시험이 수행되도록 시험 환경을 제어하고, 용기에 수용된 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 제공하는 생물 독성 시험부; 및 상기 생물 독성 시험부로 상기 독성 시험을 수행하기 위한 시험 환경 제어 신호를 출력하고, 상기 생물 독성 시험부로부터 제공되는 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 분석하여 상기 시험 생물의 유영 저해 및 사멸 정보를 검출하며, 상기 검출된 결과와 이미지 정보를 저장하는 생물 독성 모니터링부를 포함한다. 따라서 본 발명은 카메라를 사용하여 관찰자가 시험에 방해를 주지 않고 실시간으로 시험 생물의 상태를 모니터링 할 수 있으며, 시험의 모든 과정을 신속하게 확인할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 생물 독성 시험 모니터링 시스템 및 방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 시료 속에서 시험중인 생물의 유영 저해와 사멸된 생물의 숫자 중 적어도 어느 하나를 시험기간 동안 카메라를 통해 촬영하고 그 촬영된 영상을 분석한 데이터를 제공하는 생물 독성 시험 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
환경 혹은 생태 독성을 측정하는 방법으로서, 측정 대상 시료(액)를 투입하여 물벼룩이나 어류 등의 사멸 여부를 관찰하는 방법이 가장 많이 쓰이고, 그 외에 이들의 섭생 또는 수영 활동과 같은 행동 양식에 영향을 미치는 정도를 측정하는 방법도 사용된다.
물벼룩이나 어류 외에 미생물을 이용한 독성도의 측정도 가능한데, 이 경우 독성도에 따른 미생물의 대사 부산물의 변화 정도를 측정하는 방법이 사용된다.
독성 물질에는 유기물, 무기물, 친수성 물질, 소수성 물질 등 매우 다양한 물질이 포함되며, 이 모든 물질에 민감한 대상 생물로 가장 대표적인 생물이 신경계를 가지고 있는 물벼룩이기 때문에 독성을 측정하는 지표 생물로 널리 사용되고 있다.
물벼룩을 이용한 독성측정 방법은 연속적인 방법과 정적인 방법의 두 가지로 나눌 수 있다.
정적인 방법은 주로 물벼룩을 일정시간 독성물질에 접촉시킨 후, 그 사멸 여부를 측정하는 것이고, 연속적인 방법은 물벼룩의 운동특성을 관찰하여 측정하는 것이다.
연속적인 방법은 독성물질이 유입되면 물벼룩의 움직임이 더 빨라지거나 더 느려지는 원리를 이용하여 측정하는 것으로, 이와 같은 연속적인 시험법은 국외에서 이미 장치화되어 사용되고 있다.
그러나 이러한 종래의 시험방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫 번째, 시험기간(예를 들어 24시간 또는 48시간)동안 시험 생물의 상태를 모니터링하지 않고 시험기간이 종료된 후에 육안으로 시험 생물의 유영 저해, 사멸 등을 관찰하게 되면, 물벼룩 등과 같이 미세한 크기의 생물일 경우 완벽하게 유영 저해를 확인할 수 없으며, 단기간의 관찰로서 판단해야 하기 때문에 시험생물이 일시적인 이상 행동(예를 들어 정지상태, 탈피 등)을 보이면 유영 저해로 잘못 판단할 수 있는 문제점이 있다.
두 번째, 관찰자의 주관이 개입되어 관찰자에 따른 편차가 크게 발생하고, 시험과정 및 관찰 결과에 대한 객관적인 증거가 없어서 신뢰성에 문제가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
세 번째, 장기간의 시험의 경우(예를 들어 96시간 등) 수질이 나쁜 시료는 시험이 일찍 종료될 수 있지만, 사람이 직접 관찰해야 하는 경우에는 시험기간 동안 관찰자가 지켜봐야 하는 문제점이 있다.
네 번째, 두 개의 시료 중에서 어느 하나는 예를 들면 12시간 만에 모두 사멸하고, 다른 하나는 24시간 만에 모두 사멸했을 경우 시험의 종료 후 두 시료에서 독성의 차이를 구분할 수 없는 문제점이 있다.
다섯 번째, 시험기간이 중요하기 때문에 관찰자는 시험이 종료될 때까지 관찰에 주의를 기울여야 하지만, 관찰자의 부주의로 관찰 시간이 지연된 경우 중간에 발생된 결과를 알 수 없게 되어 시험이 무의미해 지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 시료 속에서 시험중인 생물의 유영 저해와 사멸된 생물의 숫자 중 적어도 어느 하나를 시험기간 동안 카메라를 통해 촬영하고 그 촬영된 영상을 분석한 데이터를 제공하는 생물 독성 시험 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 카메라를 통해 촬영된 영상을 분석하여 시료 속에서 시험중인 생물의 유영 저해와 사멸 데이터를 분석하여 제공하는 생물 독성 시험 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 생물 독성 시험 모니터링 시스템으로서,
미리 설정된 시험기간 동안 시험 생물을 이용한 시료의 독성 시험이 수행되도록 시험 환경을 제어하고, 용기에 수용된 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 제공하는 생물 독성 시험부; 및 상기 생물 독성 시험부로 상기 독성 시험을 수행하기 위한 시험 환경 제어 신호를 출력하고, 상기 생물 독성 시험부로부터 제공되는 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 분석하여 상기 시험 생물의 유영 저해 및 사멸 정보를 검출하며, 상기 검출된 결과와 이미지 정보를 저장하는 생물 독성 모니터링부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 생물 독성 시험부는 내부에 수납공간을 형성하고 일측에 개폐용 도어부가 형성된 본체부; 상기 본체부에 설치되고, 상기 용기에 수용된 시험 생물의 움직임을 촬영하여 이미지 정보로 출력하는 적어도 하나 이상의 카메라; 상기 본체부에 설치되고, 상기 시험 환경 제어 신호에 따라 시험 생물의 생장 제어용 조명이 온/오프되도록 하는 조명부; 및 상기 본체부에 설치되고, 상기 시험 환경 제어 신호에 따라 시험 생물의 생장 제어용 온도 및 습도가 조절되도록 하는 온도/습도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 본체부의 내측면 길이방향 양측에 설치되어 상기 용기의 크기 또는 시험 생물의 종류에 따라 카메라의 설치 위치가 상하방향으로 조절되도록 안내하는 가이드 레일을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 생물 독성 모니터링부는 독성 시험을 수행하기 위한 시험 환경 설정 정보가 입력되면 해당 시험 환경의 유지를 위한 시험 환경 제어 신호를 상기 생물 독성 시험부로 출력하고, 상기 생물 독성 시험부로부터 제공되는 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 미리 저장된 물체 인식 프로그램을 통해 분석하여 상기 시험 생물의 유영 저해 및 사멸 정보를 검출하며, 상기 검출된 결과와 이미지 정보가 표시 및 저장되도록 하는 제어부; 관찰자로부터 상기 독성 시험을 수행하기 위한 시험 환경 설정 정보를 입력받아 상기 제어부로 제공하는 입력부; 상기 제어부로부터 출력되는 이미지 정보와 검출 결과 정보가 표시되도록 하는 디스플레이부; 및 상기 제어부로부터 출력되는 이미지 정보와 검출 결과 정보가 저장되도록 하고, 생물에 따라 미리 설정된 온도, 습도 및 조도를 포함한 시험 환경 정보를 저장하는 데이터 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제어부는 상기 입력부에서 제공되는 시험 환경 설정 정보를 분석하여 상기 데이터 저장부에 저장된 시험 환경 정보를 검출한 후 상기 검출된 시험 환경 제어 정보에 따라 일정 시간 동안 상기 생물 독성 시험부의 온도, 습도 및 조도를 제어하기 위한 시험 환경 제어 신호를 출력하는 환경 설정부; 및 상기 생물 독성 시험부에서 제공되는 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보가 저장되도록 하고, 상기 물체 인식 프로그램을 통해 인식된 시험 생물의 크기 정보, 운동성 정보 및 속도 정보를 분석하여 상기 시험 생물의 유영 저해 및 사멸 정보를 검출하며, 상기 검출된 정보를 미리 설정된 문자 및 그래프 중 적어도 어느 하나의 포맷으로 출력되도록 하는 영상 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 영상 분석부는 상기 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 시험기간 동안 모두 저장하거나 또는 시험 시작 후 일정 시간과 시험 종료 전 일정 시간 동안 저장되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 생물 독성 시험 모니터링 방법으로서,
a) 생물 독성 모니터링부는 관찰자로부터 입력되는 시험 환경 설정 정보에 대응하여 시험 환경 제어 신호를 생물 독성 시험부로 출력하고, 상기 생물 독성 시험부는 시험 환경의 유지와 시험 생물의 움직임을 촬영하는 단계; b) 상기 생물 독성 시험부가 촬영한 이미지 정보를 제공하면, 상기 생물 독성 모니터링부는 상기 제공된 이미지 정보를 미리 설정된 물체인식 프로그램을 통해 특징점 추출에 의한 물체의 패턴 정보를 분석하여 시험 생물을 인식하는 단계; c) 상기 생물 독성 모니터링부가 시험 생물을 인식하면, 그 인식된 시험 생물의 크기 정보, 운동성 정보 및 속도 정보를 분석하고, 그 분석 결과를 저장하는 단계; 및 d) 상기 생물 독성 모니터링부는 시험기간이 종료되면 상기 분석된 시험 생물의 크기 정보, 운동성 정보 및 속도 정보와 상기 분석 결과에 근거한 시험 생물의 유영 저해 및 사멸 정보를 산출하여 출력하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 d)단계는 상기 시험기간이 경과함에 따라 조도가 순차적으로 낮아져서 어두워지고, 순차적으로 밝아지도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 생물 독성 모니터링부는 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 시험기간 동안 모두 저장하거나 또는 시험 시작 후 일정 시간과 시험 종료 전 일정 시간 동안 저장되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 c)단계의 시험 생물의 크기 정보, 운동성 정보 및 속도 정보는 인식된 시험 생물이 점유한 픽셀의 개수, 상기 시험 생물의 움직임 벡터, 상기 움직임 벡터에 근거한 시간당 이동 거리로부터 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 카메라를 사용하여 관찰자가 시험에 방해를 주지 않고 실시간으로 시험 생물의 상태를 모니터링 할 수 있으며, 시험의 모든 과정을 신속하게 확인할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 시험의 모든 과정을 연속적인 측정 데이터 및 동영상 정보를 통해 확인함으로써 시험 결과의 판정을 객관적이고 정확하게 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 시험 직후 일시적인 상태의 관찰에 의해 시험 생물의 유영 저해 및 사멸을 판단하지 않고, 시험기간 동안 시험 생물의 유영저해 및 사멸에 대한 정보를 확인할 있어서 관찰자에 의한 편차를 배제하고, 정밀한 결과를 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 연속적인 카메라의 관찰을 통해 산출된 시험 생물의 평균속도, 속도분포, 프랙탈 등의 정보를 통해 독성 정도를 용이하게 구분할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 생물 독성 시험 모니터링 시스템을 개략적으로 나타낸 예시도.
도 2 는 도 1에 따른 생물 독성 시험 모니터링 시스템의 구성을 나타낸 블록도.
도 3 은 도 1에 따른 생물 독성 시험 모니터링 시스템에서 영상 분석 과정을 나타낸 예시도.
도 4 는 본 발명에 따른 생물 독성 시험 과정을 나타낸 흐름도.
도 2 는 도 1에 따른 생물 독성 시험 모니터링 시스템의 구성을 나타낸 블록도.
도 3 은 도 1에 따른 생물 독성 시험 모니터링 시스템에서 영상 분석 과정을 나타낸 예시도.
도 4 는 본 발명에 따른 생물 독성 시험 과정을 나타낸 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 생물 독성 시험 모니터링 시스템 및 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 생물 독성 시험 모니터링 시스템을 개략적으로 나타낸 예시도이고, 도 2는 도 1에 따른 생물 독성 시험 모니터링 시스템의 구성을 나타낸 블록도이며, 도 3은 도 1에 따른 생물 독성 시험 모니터링 시스템에서 영상 분석 과정을 나타낸 예시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 생물 독성 시험 과정을 나타낸 흐름도이다.
(생물 독성 시험 모니터링 시스템)
도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 생물 독성 시험 모니터링 시스템은 물벼룩, 물고기 등의 다양한 시험 생물을 이용하여 시험수의 수질을 시험기간 동안 일정한 환경 조건을 유지하도록 제어하는 생물 독성 시험부(100)와, 상기 생물 독성 시험부(100)의 동작 제어와 시험 생물의 유영 저해 및 사멸 정보를 모니터링하는 생물 독성 모니터링부(200)를 포함한다.
상기 생물 독성 시험부(100)는 미리 설정된 시험기간 동안 시험 생물(510, 및 520)을 이용한 시료의 독성 시험이 수행되도록 시험 환경을 제어하고, 용기(300)에 수용된 시험 생물(510 및 520)의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 제공하는 구성으로서, 본체부(110)와, 카메라(120)와, 조명부(130)와, 온도/습도 조절부(140)를 포함한다.
상기 본체부(110)는 내부에 수납공간을 형성한 사각 형상의 부재이고, 내부에 카메라(120)와 조명부(130)와 온도/습도 조절부(140)가 설치되도록 한다.
또한, 상기 본체부(110)의 일측에는 개폐 가능한 도어부(111)가 형성되어 시험장치들의 설치와, 시험기간 동안에 본체부(110)의 내부가 외부 공기 및 영향으로부터 차단되도록 한다.
상기 카메라(120)는 카메라 거치대(121)를 통해 본체부(110)에 적어도 하나 이상 설치되고, 거치대(112)에 놓여진 용기(300)의 상부에 배치되어 용기(300)에 수용된 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 생물 독성 모니터링부(200)로 출력한다.
본 실시예에서는 용기(300)의 상부에 카메라(120)를 배치하여 설명하였지만 상기 카메라(120)의 위치가 이에 한정되지 않고 다양한 위치에 설치될 수도 있다.
또한, 상기 카메라(120)는 CCD 타입의 카메라 또는 CMOS 타입의 카메라 중 어느 타입의 카메라를 사용해도 무방하고, 유/무선 인터페이스를 통해 촬영한 이미지 정보를 출력하며, 바람직하게는 USB 인터페이스를 이용한다.
한편, 상기 카메라(120)가 용기(300)의 크기나 시험 생물의 종류에 따라 카메라(120)의 위치가 상하방향으로 가변되도록 본체부(110)의 내측면 길이방향 양측에 가이드레일(122)이 설치된다.
상기 가이드레일(122)은 카메라 거치대(121)의 양측단부와 치합되어 용기(300)의 크기나 시험 생물의 종류에 따라 카메라(120)가 일정 위치로 이동되도록 경로를 안내하고, 상기 카메라(120)가 이동한 위치에 고정될 수 있도록 고정수단(미도시)을 포함한다.
상기 조명부(130)는 본체부(110)의 내부면 일측에 설치되어 생물 독성 모니터링부(200)에서 출력되는 시험 환경 제어 신호에 따라 용기(300)에 수용된 시험 생물의 생장 제어용 조명이 제공되도록 온/오프되고, 백열등, 형광등, LED 등으로 구성되며 바람직하게는 다수의 LED로 이루어진다.
또한, 상기 조명부(130)는 상기 시험 환경 제어 신호에 따라 미리 설정된 주간 및 야간 조도를 유지하도록 점등되고, 시험 생물이 시료(시험수) 이외에 다른 외적 간섭이 최소화될 수 있도록 일정시간 동안 천천히 조도를 증가시켜 주간 조도에 도달시키며 천천히 조도를 감소시켜 야간 조도에 도달되도록 한다.
상기 온도/습도 조절부(140)는 본체부(110)의 하부에 설치되고, 생물 독성 모니터링부(200)에서 출력되는 시험 환경 제어 신호에 따라 용기(300)에 수용된 시험 생물이 최적의 온도 및 습도 환경을 제공받을 수 있도록 생물 독성 시험부(100)의 온도와 습도를 조절한다.
상기 생물 독성 모니터링부(200)는 생물 독성 시험부(100)로 독성 시험을 수행하기 위한 시험 환경 제어 신호를 출력하고, 상기 생물 독성 시험부(100)로부터 제공되는 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 분석하여 상기 시험 생물의 유영 저해 및 사멸 정보를 검출하며, 상기 검출된 결과와 이미지 정보를 저장하는 구성으로서, 바람직하게는 컴퓨터이고 제어부(210)와, 입력부(220)와, 디스플레이부(230)와 데이터 저장부(240)를 포함하여 구성된다.
상기 제어부(210)는 독성 시험을 수행하기 위한 시험 환경 설정 정보가 관찰자로부터 입력되면 해당 시험 환경의 유지를 위한 시험 환경 제어 신호가 생물 독성 시험부(100)로 출력되도록 한다.
또한, 상기 제어부(210)는 상기 생물 독성 시험부(100)로부터 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보가 제공되면, 미리 저장된 물체 인식 프로그램을 통해 그 이미지 정보를 분석하여 상기 시험 생물의 유영 저해 및 사멸 정보를 검출하고, 상기 검출된 결과가 디스플레이부(230)를 통해 표시되도록 하며, 상기 검출된 결과와 제공되는 이미지 정보는 데이터 저장부(240)에 저장되도록 하며, 이를 위해 환경 설정부(211)와 영상 분석부(212)로 이루어진다.
상기 환경 설정부(211)는 관찰자가 입력부(220)를 통해 입력한 시험 환경 설정 정보를 분석하고, 상기 입력된 시험 환경 설정 정보에 대응하는 시험 환경 정보를 데이터 저장부(240)에서 검출한 후 상기 검출된 시험 환경 정보에 따른 제어 신호가 생물 독성 시험부(100)에 출력되도록 한다.
또한, 상기 환경 설정부(211)는 생물 독성 시험부의 온도 및 습도 조절 신호는 생물 독성 시험부의 온도/습도 조절부(140)로 출력되도록 하고, 상기 생물 독성 시험부의 조도 제어 신호는 조명부(130)로 출력하며 상기 제어 신호에 의해 시험기간 동안 생물 독성 시험부(100)의 시험 환경이 일정하게 유지되도록 한다.
상기 영상 분석부(212)는 생물 독성 시험부의 카메라(120)를 제어하는 신호를 출력하고, 상기 카메라(120)가 제공하는 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 수신하여 데이터 저장부(240)에 저장되도록 한다.
또한, 상기 영상 분석부(212)는 물체 인식 프로그램을 통해 수신된 이미지 정보에서 특징점 추출에 의한 물체의 패턴 정보를 분석하여 시험 생물(510 및 520)을 인식하고, 상기 인식된 시험 생물의 크기 정보, 운동성 정보 및 속도 정보를 분석한다.
상기 시험 생물의 크기는 예를 들면 이미지 화면(500) 상의 픽셀에서 밝기 값이 다른 픽셀 정보들을 검출하고, 그 검출된 픽셀의 개수를 미리 설정된 시험 생물의 크기에 따른 픽셀의 개수(예를 들면, 몸길이가 1.0mm인 물벼룩인 경우 4개의 픽셀 영역에서 검출)와 대비하여 인식된 시험 생물의 크기를 결정할 수 있으며, 인식된 모든 시험 생물의 크기를 검출한 후 각 시험 생물별 크기와 그 시험 생물들의 평균 크기 등을 산출하여 제공한다.
또한, 상기 영상 분석부(212)는 시간이 경과함에 따라 인식된 시험 생물의 움직임 벡터를 검출하여 운동성 정보를 검출한다.
즉 임의의 시점에서 촬영된 이미지 정보와 그 임의의 시점으로부터 일정 시간 경과된 후 촬영된 이미지 정보에서 예를 들면 특성(밝기값)이 가장 유사한 특성을 갖는 픽셀을 검출한 후 임의의 시점에서 촬영된 이미지 정보의 픽셀 위치와 일정 시간 경과 후 촬영된 이미지 정보에서의 픽셀 위치를 비교하여 시간의 경과에 따른 시험 생물(510 및 520)의 움직임 벡터를 검출한다.
이는 시험 생물(510 및 520)이 일정 시간 이상 움직임이 없는 일시적인 이상 행동(예를 들면, 정지상태 또는 탈피 등)을 보이면 유영 저해나 사멸로 잘못 판단하는 것을 방지할 수 있도록 한다.
또한, 상기 영상 분석부(212)는 상기 움직임 벡터와 시간 정보와 이미지 화면(500)에서의 시험 생물(510 및 520)이 이동한 픽셀의 위치 정보를 이용하여 시험 생물(510 및 520)의 이동 속도와 각 시험 생물별 이동 속도와 전체 시험 생물의 평균 이동 속도 등을 산출한다.
또한, 상기 영상 분석부(212)는 검출된 시험 생물(510 및 520)의 크기 정보, 운동성 정보 및 속도 정보를 수집하여 통계 정보를 산출한 후 미리 설정된 문자 또는 그래프 등의 데이터 포맷에 따라 정리하여 데이터 저장부(240)에 저장한다.
또한, 상기 영상 분석부(212)는 상기 검출된 시험 생물(510 및 520)의 운동성 정보 및 속도 정보와 미리 설정된 유영 저해 판단 및 사멸 판단용 기준 정보와 대비하여 해당 시험 생물(510 및 520)의 유영 저해 및 사멸 여부를 판단하고, 그 결과를 시간 정보와 함께 데이터 저장부(240)에 저장한다.
또한, 상기 영상 분석부(212)는 카메라(120)로부터 제공되는 이미지 정보를 데이터 저장부(240)에 시간 정보와 함께 저장하고, 입력부(220)를 통해 시험 생물(510 및 520)의 정보 제공이 요청되면 데이터 저장부(240)에 저장된 해당 시험 생물(510 및 520)의 크기, 운동성, 관련 속도, 유영 저해 및 사멸 정보를 검출하여 디스플레이부(230)를 통해 미리 설정된 포맷에 따라 출력되도록 한다.
또한, 상기 영상 분석부는 입력부(220)를 통해 관찰자가 설정한 저장 설정 정보에 따라 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 시험기간 동안 모두 데이터 저장부(240)에 저장하거나 또는 시험 시작 후 일정 시간과 시험 종료 전 일정 시간 동안 저장되도록 한다.
상기 입력부(220)는 관찰자로부터 독성 시험을 수행하기 위한 시험 환경 설정 정보와 저장된 정보의 확인 요청 정보 등을 입력받아 제어부(210)로 제공하고, 키 입력부, 키보드, 터치패드, 마우스 등을 포함한다.
상기 디스플레이부(230)는 제어부(210)로부터 출력되는 이미지 정보와 검출 결과 정보가 표시되도록 하고 LCD 등으로 이루어진 모니터이다.
상기 데이터 저장부(240)는 제어부(210)로부터 출력되는 이미지 정보와 시험과정의 검출 결과 정보를 저장하고, 시험 생물에 따라 미리 설정된 온도, 습도 및 조도를 포함한 시험 환경 정보와 시험에 필요한 각종 판단 정보들과 물체 인식 프로그램 등을 저장한다.
(생물 독성 시험 모니터링 방법)
다음은 본 발명에 따른 생물 독성 시험 모니터링 과정을 설명한다.
우선, 관찰자는 생물 독성 시험부(100)에 시료와 시험 생물이 포함된 용기(300)를 거치시키고, 카메라(120)가 적정한 위치에서 촬영할 수 있도록 배치한다.
이후, 생물 독성 모니터링부(200)는 입력부(220)를 통해 관찰자로부터 입력되는 시험 환경 설정 정보에 대하여 데이터 저장부(240)에 저장된 시험 환경 정보에 따라 생물 독성 시험부(100)가 동작되도록 시험 환경 제어 신호를 생물 독성 시험부(100)로 출력하고, 상기 생물 독성 시험부(100)는 시험 환경 제어 신호에 따라 시험 환경을 유지하면서 카메라(120)를 통해 용기(300)에 수용된 시험 생물의 움직임을 촬영(S100)한다.
상기 S100단계에서 생물 독성 시험부의 카메라(120)가 촬영한 이미지 정보를 제공하면, 생물 독성 모니터링부(200)는 상기 제공된 이미지 정보를 미리 설정된 물체인식 프로그램을 통해 특징점 추출에 의한 물체의 패턴 정보를 분석하여 시험 생물을 인식(S110)한다.
상기 S110단계에서 인식된 시험 생물은 생물 독성 모니터링부(200)가 그 인식된 시험 생물의 크기 정보, 운동성 정보 및 속도 정보를 분석(S120)한다.
즉 상기 S120단계에서는 이미지 화면(500) 상의 픽셀에서 밝기값이 다른 픽셀 정보들을 검출하고, 그 검출된 픽셀의 개수를 미리 설정된 시험 생물의 크기에 따른 픽셀의 개수와 대비하여 인식된 시험 생물의 크기를 결정할 수 있으며, 인식된 모든 시험 생물의 크기를 검출한 후 그 시험 생물들의 평균 크기를 산출한다.
또한, 상기 S120단계에서는 임의의 시점에서 촬영된 이미지 정보와 그 임의의 시점으로부터 일정 시간 경과된 후 촬영된 이미지 정보에서 예를 들면 특성(밝기값)이 가장 유사한 특성을 갖는 픽셀을 검출한 후 임의의 시점에서 촬영된 이미지 정보의 픽셀 위치와 일정 시간 경과후 촬영된 이미지 정보에서의 픽셀 위치를 비교하여 시간의 경과에 따른 시험 생물(510 및 520)의 움직임 벡터를 검출한다.
또한, 상기 S120단계에서는 상기 움직임 벡터와 시간 정보와 이미지 화면(500)에서의 시험 생물(510 및 520)이 이동한 픽셀의 위치 정보를 이용하여 시험 생물(510 및 520)의 시간당 이동 속도와 전체 시험 생물의 평균 이동 속도를 산출한다.
또한, 상기 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보는 시험기간 동안 모두 데이터 저장부(240)에 저장하거나 또는 시험 시작 후 일정 시간과 시험 종료 전 일정 시간 동안의 이미지 정보만 데이터 저장부(240)에 저장되도록 할 수 있다.
상기 S120단계를 수행한 후 생물 독성 모니터링부(200)는 그 분석 결과를 데이터 저장부(240)에 저장(S130)한다.
즉 상기 S130단계는 검출된 시험 생물(510 및 520)의 크기 정보, 운동성 정보 및 속도 정보를 미리 설정된 문자 또는 그래프 등의 데이터 포맷에 따라 정리하여 데이터 저장부(240)에 저장하고, 상기 검출된 시험 생물(510 및 520)의 운동성 정보 및 속도 정보와 미리 설정된 유영 저해 판단 및 사멸 판단용 기준 정보와 대비하여 해당 시험 생물(510 및 520)의 유영 저해 및 사멸 여부를 판단하며 그 결과를 시간 정보와 함께 데이터 저장부(240)에 저장되도록 한다.
상기 S130단계를 수행한 후 생물 독성 모니터링부(200)는 시험기간이 경과함에 따라 상기 S100단계에서 설정된 시험 환경이 유지되도록 제어(S140)하고, 시험기간이 종료되었는지 여부를 판단(S150)한다.
상기 S140 단계에서 생물 독성 모니터링부(200)는 시험기간이 경과함에 따라 미리 설정된 주간 및 야간 조도를 유지하도록 점등 제어 신호를 출력하고, 시험 생물이 시료(시험수) 이외에 다른 외적 간섭이 최소화될 수 있도록 일정시간 동안 천천히 조도를 증가시켜 주간 조도에 도달시키며 천천히 조도를 감소시켜 야간 조도에 도달되도록 한다.
한편, 상기 S150단계의 판단 결과 시험기간이 종료되면 생물 독성 모니터링부(200)는 관찰자가 입력부(220)를 통해 분석 결과 및 수질 판단 결과 정보의 출력을 요청하면, 데이터 저장부(240)에 저장된 시험 생물의 크기 정보 운동성 정보 및 속도 정보와, 분석 결과에 근거한 시험 생물의 유영 저해 및 사멸 정보를 촬영 이미지 정보와 함께 문자 또는 그래프 중 적어도 어느 하나의 포맷에 따라 디스플레이부(230)를 통해 출력(S160)한다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 생물 독성 시험부 110 : 본체부
111 : 도어부 112 : 거치대
120 : 카메라 121 : 카메라 거치대
122 : 가이드 레일 130 : 조명부
140 : 온도/습도 조절부 200 : 생물 독성 모니터링부
210 : 제어부 211 : 환경 설정부
212 : 영상 분석부 220 : 입력부
230 : 디스플레이부 240 : 데이터 저장부
300 : 용기 400 : 케이블
500 : 이미지 화면 510 : 시험 생물 1
520 : 시험 생물 2
111 : 도어부 112 : 거치대
120 : 카메라 121 : 카메라 거치대
122 : 가이드 레일 130 : 조명부
140 : 온도/습도 조절부 200 : 생물 독성 모니터링부
210 : 제어부 211 : 환경 설정부
212 : 영상 분석부 220 : 입력부
230 : 디스플레이부 240 : 데이터 저장부
300 : 용기 400 : 케이블
500 : 이미지 화면 510 : 시험 생물 1
520 : 시험 생물 2
Claims (10)
- 생물 독성 시험 모니터링 시스템으로서,
미리 설정된 시험기간 동안 시험 생물을 이용한 시료의 독성 시험이 수행되도록 시험 환경을 제어하고, 용기에 수용된 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 제공하는 생물 독성 시험부; 및
상기 생물 독성 시험부로 상기 독성 시험을 수행하기 위한 시험 환경 제어 신호를 출력하고, 상기 생물 독성 시험부로부터 제공되는 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 분석하여 상기 시험 생물의 유영 저해 및 사멸 정보를 검출하며, 상기 검출된 결과와 이미지 정보를 저장하는 생물 독성 모니터링부를 포함하는 생물 독성 시험 모니터링 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 생물 독성 시험부는 내부에 수납공간을 형성하고 일측에 개폐용 도어부가 형성된 본체부;
상기 본체부에 설치되고, 상기 용기에 수용된 시험 생물의 움직임을 촬영하여 이미지 정보로 출력하는 적어도 하나 이상의 카메라;
상기 본체부에 설치되고, 상기 시험 환경 제어 신호에 따라 시험 생물의 생장 제어용 조명이 온/오프되도록 하는 조명부; 및
상기 본체부에 설치되고, 상기 시험 환경 제어 신호에 따라 시험 생물의 생장 제어용 온도 및 습도가 조절되도록 하는 온도/습도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물 독성 시험 모니터링 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 본체부의 내측면 길이방향 양측에 설치되어 상기 용기의 크기 또는 시험 생물의 종류에 따라 카메라의 설치 위치가 상하방향으로 조절되도록 안내하는 가이드 레일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생물 독성 시험 모니터링 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 생물 독성 모니터링부는 독성 시험을 수행하기 위한 시험 환경 설정 정보가 입력되면 해당 시험 환경의 유지를 위한 시험 환경 제어 신호를 상기 생물 독성 시험부로 출력하고, 상기 생물 독성 시험부로부터 제공되는 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 미리 저장된 물체 인식 프로그램을 통해 분석하여 상기 시험 생물의 유영 저해 및 사멸 정보를 검출하며, 상기 검출된 결과와 이미지 정보가 표시 및 저장되도록 하는 제어부;
관찰자로부터 상기 독성 시험을 수행하기 위한 시험 환경 설정 정보를 입력받아 상기 제어부로 제공하는 입력부;
상기 제어부로부터 출력되는 이미지 정보와 검출 결과 정보가 표시되도록 하는 디스플레이부; 및
상기 제어부로부터 출력되는 이미지 정보와 검출 결과 정보가 저장되도록 하고, 생물에 따라 미리 설정된 온도, 습도 및 조도를 포함한 시험 환경 정보를 저장하는 데이터 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물 독성 시험 모니터링 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 입력부에서 제공되는 시험 환경 설정 정보를 분석하여 상기 데이터 저장부에 저장된 시험 환경 정보를 검출한 후 상기 검출된 시험 환경 제어 정보에 따라 일정 시간 동안 상기 생물 독성 시험부의 온도, 습도 및 조도를 제어하기 위한 시험 환경 제어 신호를 출력하는 환경 설정부; 및
상기 생물 독성 시험부에서 제공되는 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보가 저장되도록 하고, 상기 물체 인식 프로그램을 통해 인식된 시험 생물의 크기 정보, 운동성 정보 및 속도 정보를 분석하여 상기 시험 생물의 유영 저해 및 사멸 정보를 검출하며, 상기 검출된 정보를 미리 설정된 문자 및 그래프 중 적어도 어느 하나의 포맷으로 출력되도록 하는 영상 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물 독성 시험 모니터링 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 영상 분석부는 상기 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 시험기간 동안 모두 저장하거나 또는 시험 시작 후 일정 시간과 시험 종료 전 일정 시간 동안 저장되도록 하는 것을 특징으로 하는 생물 독성 시험 모니터링 시스템. - 생물 독성 시험 방법으로서,
a) 생물 독성 모니터링부는 관찰자로부터 입력되는 시험 환경 설정 정보에 대응하여 시험 환경 제어 신호를 생물 독성 시험부로 출력하고, 상기 생물 독성 시험부는 시험 환경의 유지와 시험 생물의 움직임을 촬영하는 단계;
b) 상기 생물 독성 시험부가 촬영한 이미지 정보를 제공하면, 상기 생물 독성 모니터링부는 상기 제공된 이미지 정보를 미리 설정된 물체인식 프로그램을 통해 특징점 추출에 의한 물체의 패턴 정보를 분석하여 시험 생물을 인식하는 단계;
c) 상기 생물 독성 모니터링부가 시험 생물을 인식하면, 그 인식된 시험 생물의 크기 정보, 운동성 정보 및 속도 정보를 분석하고, 그 분석 결과를 저장하는 단계; 및
d) 상기 생물 독성 모니터링부는 시험기간이 종료되면 상기 분석된 시험 생물의 크기 정보, 운동성 정보 및 속도 정보와 상기 분석 결과에 근거한 시험 생물의 유영 저해 및 사멸 정보를 산출하여 출력하는 단계를 포함하는 생물 독성 시험 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 d)단계는 상기 시험기간이 경과함에 따라 조도가 순차적으로 낮아져서 어두워지고, 순차적으로 밝아지도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생물 독성 시험 모니터링 방법. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 생물 독성 모니터링부는 시험 생물의 움직임을 촬영한 이미지 정보를 시험기간 동안 모두 저장하거나 또는 시험 시작 후 일정 시간과 시험 종료 전 일정 시간 동안 저장되도록 하는 것을 특징으로 하는 생물 독성 시험 모니터링 방법. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 c)단계의 시험 생물의 크기 정보, 운동성 정보 및 속도 정보는 인식된 시험 생물이 점유한 픽셀의 개수, 상기 시험 생물의 움직임 벡터, 상기 움직임 벡터에 근거한 시간당 이동 거리로부터 산출하는 것을 특징으로 하는 생물 독성 시험 모니터링 방법.
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| KR101314633B1 (ko) | 2013-10-04 |
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