KR20130117653A - 생물학적 물질의 검출 방법 및 장치 - Google Patents

생물학적 물질의 검출 방법 및 장치 Download PDF

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요르마 케스키넨
마티 풋키란타
삼포 사리
카티아 벵츠손
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엔바이로닉스 오이
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Abstract

본 발명은 기류 중의 생물학적 물질의 검출방법으로서, 본 방법에 있어서, 상기 기류(16)는 샘플링 장치(12)들을 이용하여 공급되고, 광선(17)은 상기 기류(16)쪽으로 방출되고, 입자(14)의 형광을 나타내는 형광 신호(24)가 생성되고, 입자(14)의 빛의 산란을 나타내는 산란 신호(32)가 생성되고, 상기 형광 신호(24) 및 상기 산란 신호(32)는 이산값들로 변환되고, 경보값이 정의되고, 상기 이산값들은 적어도 2 차원, 선택된 치수들을 가지는 측정 공간에서 히트 포인트들로서 누적되어 기록되고, 상기 측정 공간으로부터 적어도 하나의 지수 영역(56, 58, 60)이 사전선택되고, 누적 지수는 상기 각각의 사전선택된 지수 영역(56, 58, 60)상에 축적된 상기 히트 포인트들로부터 지수 주파수에서 계산되고, 선택된 생물학적 물질의 존재를 나타내는 경보값은 사전선택된 기준을 이용하여 상기 지수들로부터 정의된다.

Description

생물학적 물질의 검출 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR DETECTING BIOLOGICAL MATERIAL}
본 발명은 생물학적 물질 및/또는 생물학적 비활성 물질의 입자들을 함유하는 기류에 있어서 생물학적 물질의 검출방법에 관한 것으로, 본 방법에 있어서, - 상기 기류는 샘플링 장치들을 이용하여 챔버 내로, 샘플링이 이루어진 이후로는 상기 챔버 밖으로 공급되고, - 형광을 생성하기 위하여, 상기 기류 중에 상기 입자들을 활성화시키기 위하여 광원에 의하여 상기 기류 쪽으로 광선이 방출되고, - 상기 광선에 의하여 충돌되는 각각의 입자에 의하여 방출된 상기 형광은 제 1 측정 수단을 이용하여 측정되고 상기 입자의 형광을 나타내는 형광 신호가 생성되고, - 상기 광선에 의하여 충돌된 각각의 입자로부터 상기 산란된 빛은 제 2 측정 수단을 이용하여 측정되고 상기 입자의 빛의 산란을 나타내는 산란 신호가 생성되고, - 상기 형광 신호 및 산란 신호는 샘플링 주파수에서 이산값들로 변환되며, - 경보값은 상기 이산값들을 기초로 정의된다.
본 발명은 해당 생물학적 물질의 검출장치에 관한 것이기도 하다.
생물학적 전쟁 작용제는 예를 들면, 테러리스트 조직으로 인해 현저한 위협인, 대량 파괴의 위험한 무기이다. 생물학적 전쟁 작용제는 종종 검출하기 힘든 에어로졸 입자들로서 퍼진다. 이와 관련해서, 에어로졸은 공기 및 그 안에 부유하는 입자들을 가리킨다.
전쟁 작용제의 검출에 관한 선행 기술로는 생물학적 물질의 형광을 활용하는 장치를 개시하는 특허 간행물인 미국 특허 번호 5,701,012 호가 있다. 상기 장치에 있어서, 장치 쪽으로 향하는 각각의 입자는 레이저 빔에 의하여 활성화되는데, 그 다음에 측정 장치를 이용하여 상기 입자에 의하여 방출된 형광을 측정한다. 모든 입자의 형광 값들은 한 번에 하나씩 내부 데이터베이스와 비교되는데, 이를 기초로 하여 상기 입자의 생물학적 생존도(viability)에 대하여 결정이 이루어 진다.
상기 미국 특허에 따른 장치에 있어서, 상기 결정은 개별 입자로부터 이루어진다. 그러나, 개별 입자의 형광 펄스의 차등 피크값들을 측정하는 전자 회로를 구현하는 것은 큰 노력을 요하고 비용이 많이 든다. 또한, 공기의 입자 함유량이 높은 상황에서는, 소위 일치 현상이라는 것은 일어날 가능성이 있으므로, 개별 입자들의 측정에 문제를 야기하게 된다. 이후 신호는 검출 챔버 내에서 동시에 존재하는 몇몇 입자들로부터 형성된다. 그러한 상황에 있어서, 개별 입자의 생물학적 생존도를 형광에 기초하여 어림잡는 것은 오류가 있을 수 있는데, 이는 형광은 반드시 단일 입자로부터 유래하는 것이 아닐 수 있기 때문이다.
또한, 입자에 의하여 방출된 형광뿐만 아니라 입자에 의하여 산란된 빛을 측정할 수 있는 장치를 개시하고 있는 미국 특허 번호 7,738,099 B2는 선행기술로서 공지되어 있다. 이러한 경우에 있어서도, 각각의 펄스의 피크값은 측정되는데, 이를 기초로 가능한 생물학적 입자가 검출된다. 그러한 해결책이 작용하기 위하여는 높은 입자 함유량에서 약하게 작동하는 펄스들의 피크 높이들을 측정하고 분석하는 복잡한 전자 부분품을 필요로 한다.
본 발명은 선행 기술보다 더 간단한 생물학적 물질의 검출방법을 생성하려고 한다. 또한, 본 발명은 선행 기술보다 더 간단하고 더 양호한 생물학적 물질의 검출장치를 제작하려고 한다. 본 발명에 따른 방법 및 장치는 생물학적 입자들의 검출/동정에 특히 적합하다.
본 발명에 따른 방법의 특징들은 첨부한 청구항 1 항에 기재되어 있으며 장치의 특징들은 첨부한 청구항 12 항에 기재되어 있다.
이러한 의도는 생물학적 물질 및/또는 생물학적 비활성 물질의 입자를 함유하는, 기류 중의 생물학적 물질의 검출방법에 의해 달성될 수 있는데, 이 방법에 있어서, 이산값들이 선택된 치수들을 가지는 적어도 2-차원 측정 공간에서 히트 포인트(hit point)들로서 누적되어 기록되고, 이 측정 공간의 적어도 하나의 지수 영역이 미리 선택된다. 누적 지수는 상기 축적된 히트 포인트들로부터 일정한 간격으로 미리 선택된 지수 영역 각각에 대하여 계산되고, 선택된 생물학적 물질의 존재를 나타내는 경보값은 사전선택된 기준들을 이용한 지수들로부터 정의된다. 상기 방법에 있어서, 상기 기류는 샘플링 수단들을 이용하여 챔버 내로, 샘플링이 이루어진 이후로는 상기 챔버 밖으로 공급되고, 광선은 형광을 생성하기 위하여, 상기 기류 중의 상기 입자들을 활성화시키기 위하여 광원에 의하여 상기 기류 쪽으로 방출된다. 광선에 의하여 충돌된 각각의 입자에 의하여 방출된 형광은 측정 수단을 이용하여 측정되고 상기 입자의 형광을 나타내는 형광 신호가 생성되고, 이에 따라 상기 광선에 의하여 충돌된 각각의 입자에 의하여 산란된 빛은 제 2 측정 수단을 이용하여 측정되며, 상기 입자에 의한 빛의 산란을 나타내는 산란 신호가 생성된다. 상기 형광 신호 및 상기 산란 신호는 분류 및 분석을 위한 샘플링 주파수에서 이산값들로 변환되며, 상기 이산값들을 기초로 하여 경보 수준이 정의된다.
상기 방법은 상기 형광 및 산란 신호들로부터 단일 피크값을 정의하지 않고 구현될 수 있어서, 상기 방법은 극히 간단하다. 이는 상기 방법이 선행 기술보다 더 상당히 양호한 일치 현상 및 이에 의하여 야기된 정확한 측정 오류들도 허용할 것이라는 것을 의미한다.
바람직하게는, 적어도 2 개의 지수 영역들이 있고, 이들 중 적어도 3 개의 지수 영역들이 있는 것이 가장 바람직하다. 더 많은 지수 영역들을 이용하게 되면 상기 방법 및 장치의 부정확함 및 잘못된 경보들을 줄일 수 있게 되는데, 특히, 곤란한 야외 조건들에서 그러하며, 이러한 조건에서, 굴뚝 기체들 및 다른 불순물들은 검출을 교란시킬 수 있다.
상기 지수들은 바람직하게는 상기 지수들의 적어도 일부에 대하여 각각의 지수 사이의 상대 조건들 및 절대 조건들과 비교되며, 이를 기초로 하여, 상기 조건들이 충족될 경우, 경보가 부여된다. 상기 지수들의 비교는 간단하고 신속하다.
측정 공간은 바람직하게는 기억장치(memory)이다. 따라서, 상기 이산값들은 불필요한 중간 단계들 없이 히트 포인트들로서 직접 상기 기억장치에 기록된다.
상기 광선은 상기 기류와 직교하는 광원을 이용하여 바람직하게 방출된다. 상기 광원은 정주파수를 이용하도록 배열될 수 있다.
상기 장치는 일정한 샘플링 주파수에서 상기 형광 신호 및 산란 신호를 연속적으로 표시하도록 바람직하게 배열된다. 연속 형광 및 산란 신호들의 처리 방법들은 간단하게 응용될 수 있다. 연속적인 표시를 이용하여, 대략 정확한 입자 함유량에 해당하는 데이터 포인트들의 개수는 바이오 입자들 및 배경 입자들에 특정한 영역들에 대하여 얻어진다. 상기 샘플링 주파수는 100 kHz 내지 2 MHz일 수 있으며, 바람직하게는 300 kHz 내지 800 kHz일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 적어도 2 차원 기억장치에 있어서, 상기 치수들은 상기 입자들의 형광 및 상기 입자들에 의하여 산란된 빛이다. 이러한 치수들은 컴퓨터 연산 없이 이산값들로부터 직접 얻어진다.
제 2 실시예에 따르면, 적어도 2 차원 기억장치에서, 상기 치수들은 상기 입자들에 의하여 산란된 빛, 및 상기 입자들의 형광과 상기 입자들에 의하여 산란된 빛의 도착의 곱이다.
누적 지수들의 계산 간격은 0.1 내지 10 초일 수 있으며, 바람직하게는 0.8 내지 1.5 초이다. 이후, 상기 기억장치 중에 축적되는 데이터의 양은 합당하게 유지될 것이며, 계산은 신속하게 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 이산값들의 상관 관계는 상기 지수들의 계산에 사용된다. 따라서, 결과를 생성하는 경우, 사용된 신호값들은 적어도 상기 제 2 신호의 적어도 장기 평균값(또는 소위 DC 성분)이 소거되는 방식으로 상호 곱해진다. 이러한 소거는 예를 들면, 2 신호들을 곱하기 이전에 대상이 되는 해당 신호에 대해 소위 고주파 필터링(high-pass filtering)을 수행함으로써 간단하고 그렇게 공지된 방식으로 수행될 수 있다.
제 2 실시예에 따르면, 상기 이산값들의 평균승적(mean product)은 상기 지수들의 계산에 사용된다. 그러한 처리 방법들의 결과들은 실제 알고리즘들을 위한 지도로서 더 용이하게 배열될 수 있거나, 처리가능한 매개변수들, 예를 들면, 상관 계수들, 상기 산란의 시간 적분, 또는 상기 형광의 시간 적분을 용이하게 형성하도록 적분될 수 있다.
또한, 상기 형광 및 산란 신호들로부터 계산된 다른 도함수 값들도 상기 지수의 계산에 사용될 수 있다. 그러한 도함수 값들은 상기 신호들 사이의 상관 값들, 또는 상기 신호들의 상호 비율들일 수 있다. 예를 들면, 상기 형광 신호의 값을 상기 산란 신호의 값으로 나눔으로써, 숫자를 얻게 될 것인데, 이는 상기 입자들 중에 함유된 생물학적 물질의 양을 나타낸다.
일 실시예에 따르면, 생물학적 물질을 검출하기 위하여 상기 분석 평균들을 배열하여 상기 신호들을 기초로 분류 지도들을 형성할 수 있다. 상기 분류 지도들의 해석은 간단하고 신속하다.
상기 경보값이 상기 사전선택된 기준을 초과하는 경우, 상기 경보 및 표시 수단은 바람직하게는 경보를 부여한다. 상기 경보는 하기 스테이지들의 하기 3 단계들로 부여될 수 있다: 생물학적 물질은 기류 중에 검출되고, 상기 경보 수준이 상기 사전선택된 기준을 초과하는 경우, 상기 경보 및 표시 수단은 경보를 부여하고 더 상세한 분석을 위하여 상기 기류로부터 표본들을 취하게 된다.
본 발명에 따른 장치의 의도는 입자들로서 생물학적 물질 및/또는 생물학적 비활성 물질을 함유하는 공기중의 생물학적 물질을 검출하는 장치를 이용함으로써 달성될 수 있는데, 상기 장치는 분류 수단 및 기억장치를 포함하되, 이 중에서 상기 분류 수단은 적어도 2 차원의 선택된 치수들을 가지는 상기 기억장치 내에서 상기 이산값들을 히트 포인트들로서 누적하여 기록하도록 배열되어 있다. 상기 장치에 있어서, 상기 분석 수단은 각각의 사전선택된 지수 영역에 대하여 축적된 히트 포인트들로부터 지수 주파수에서 지수를 계산하도록 배열되고, 이 지수들로부터 상기 분석 수단은 사전선택된 기준을 이용하여, 선택된 생물학적 물질의 존재를 나타내는 경보값을 정의하도록 배열되어 있다. 다시 말하면, 개별 기억장치 위치들은 히트 포인트 카운터(counter)들로서 작용한다, 즉, 단일 기억장치 위치의 함유량은 상기 샘플링 주파수에서 증가하게 된다. 대상이 되는 기억장치 위치는 상기 이산 신호값들에 해당한다.
상기 장치는 기류를 챔버 내로 공급하고 샘플링 이후에는 상기 챔버 밖으로 상기 기류를 인도하는 샘플링 수단, 상기 기류에 집중되며, 형광을 생성하기 위하여 상기 기류 중의 상기 입자들을 활성화시키기 위하여 광선을 방출시키도록 배열되는 광원, 및 상기 광선에 의하여 충돌된 상기 입자들에 의하여 방출된 상기 형광을 측정하고 상기 형광을 나타내는 형광 신호를 생성하는 측정 수단을 더 포함한다. 상기 장치는 상기 광선에 의하여 충돌된 상기 입자들에 의하여 산란된 빛을 측정하고 상기 산란된 빛을 나타내는 산란 신호를 생성하는 제 2 측정 수단, 상기 샘플링 주파수에서 이산값들로서 상기 형광 신호 및 상기 산란 신호를 샘플링하는 적어도 하나의 AD 변환기 및 생물학적 물질을 검출하기 위한 분석 수단도 포함한다.
본 발명에 따른 장치의 선택된 치수들은 10 x 10 내지 30 x 30, 바람직하게는 15 x 15 내지 20 x 20일 수 있다. 상기 장치는 바람직하게는 상기 경보값을 기초로 하여 경보를 발령하는 경보 및 표시 수단도 더 포함한다.
상기 경보 및 표시 수단은 바람직하게는 상기 경보값을 조건들과 비교하도록 배열되어 있는데, 이 조건들은 적어도 2 개의 다른 시간의 기간의 지속으로부터 결정된 지수들의 검사를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 장치는 상기 지수의 검사를 위해 다른 길이의 두 개의 시간의 기간들을 결정하기 위한 적어도 2 개의 소프트웨어 타이머들을 포함하는 소프트웨어 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 장치의 구현은 상기 장치를 이용하는 샘플링 및 기록이 선행 기술의 장치에 있어서의 경우에서와 같이, 개별 신호들의 피크값들 또는 이들 신호를 나타내는 일부 다른 변수들을 측정하기 위하여, 어려운 전자기기 및/또는 논리 없이도 수행될 수 있기 때문에 경제적이다. 본 발명에 따른 장치를 이용함으로써, 측정은 상기 측정의 결과에 영향을 주는 대량의 샘플-흐름 없이도, 상당히 더 큰 샘플-흐름 범위들에서 수행될 수 있다. 달리 말하면, 상기 장치의 샘플 흐름의 정확하고도 시간-소비적인 측정 및 규정은 불필요하다.
상기 신호들의 샘플링 주파수는 형광 및 산란의 양 신호들이 본질적으로는 동시에 측정된다고 해도 종료 결과에 영향을 주지 않고 가변적일 수 있으며 심지어 랜덤할 수 있다. 그러므로, 상기 장치는 하드웨어 및 소프트웨어의 양 수준 모두에서 구현하기 용이하다.
본 발명에 따른 장치는 강고하고 생물-에어로졸 입자들의 검출에 있어서 민감하며, 이 장치를 이용하여 유해한 생물-에어로졸 입자들은 꾸준히 모니터링되고 이에 접근하지 않도록 경고가 부여될 수 있다. 이러한 강고한 구조는 상기 장치를 광범위한 조건들에 사용될 수 있게 한다.
이하, 본 발명은 본 발명의 일부 실시예를 나타내는 첨부 도면들을 참조하여 더 상세히 기술된다.
도 1은 입자들로부터 측정된 형광 및 산란 신호들을 이용하여 선행 기술의 장치들의 처리 원리를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 간단한 블록도 및 개략적인 이미지를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 레이저 빔의 통상적인 빔 프로파일(beam profile)을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 장치에 의하여 측정된 피크값들 및 연속적인 샘플링 포인트들을 형광-산란 공통 좌표들의 로그 세트로 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 장치의 분류 지도를 도시한다.
도 1은 선행 기술에 따른 장치를 이용하여 측정된 형광 신호(24) 및 산란 신호(32)를 도시한다. 양쪽 곡선에 있어서, 피크(90)와 같은 개별 피크들은 상기 장치에 의하여 검출된 개별 입자들을 나타낸다. 강한 산란 피크들은 큰 입자들에 의한 것인 반면에, 크기가 더 작은 피크들은 작은 입자들에 의한 것이다. 상기 형광 그래프에서 강한 피크는 많은 형광을 포함한 물질을 함유하는 입자를 나타낸다. 도 1에 도시된 곡선들의 곡선 SC는 산란, FL은 형광 및 THD는 트리거(trigger) 레벨 66, 즉, 상기 신호들이 측정되는 것을 초과한 수준을 말한다. 선행 기술의 장치들에 있어서, 생물학적 입자들의 검출은 상기 형광 및 산란 신호들의 피크값들의 측정을 기초로 한 것이다. 개별 피크값은 개별 생물학적 입자를 나타내는 것으로 추정된다. 피크값은 상기 트리거 레벨 66을 초과할 때에만 측정된다.
그러나, 이 절차에 있어서 문제점은 공기의 입자 함유량이 크면, 소위 일치 현상의 확률이 증가하여, 개별 입자들의 측정에 있어서 문제들을 야기한다는 것이다. 예를 들면, 신호 피크(88)에서, 상기 신호는 상기 검출 챔버 내에서 동시에 존재하는 몇몇 입자들에 의하여 형성된다. 그러나, 상기 신호의 피크값의 측정은 이것을 유일한 단일 피크값으로 처리한다. 만약 그러한 피크가 형광 신호 내에 존재한다면, 개별 입자의 생물학적 생존도를 어림잡는 것은 오류가 있을 수 있는데, 이는 형광이 항상 단일 입자로부터 유래하는 것이 아니기 때문이다. 달리 말하면, 일치 상황에 있어서, 상기 검출 챔버 내에서 동시에 존재하는 몇몇 입자들이 있을 수 있어서, 상기 입자들로부터 개별 펄스들은 더 이상 서로 확실히 구분될 수 없지만, 종종 부분적으로 중첩된다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 일 실시예를 도시한다. 상기 장치(10)는 샘플링 수단(15)을 포함하는 측정부(11), 광원, 분할 수단(28), 제 1 측정 수단(23) 및 제 2 측정 수단(30)을 포함한다. 상기 광원은 도시되어 있어 있지 않은데, 이는 상기 광원(17)이 보는 방향(view)으로부터 도 2의 평면까지 또는 그 반대로 상기 평면에 직교하면서 지나가기 때문이다. 상기 광선(17)만이 표시되어 있다. 상기 도면에 따르면, 샘플링 수단(12)은 집광기(40), 흡입-흐름 연결(42) 및 보호 공기 연결(44)을 포함할 수 있는데, 이들을 이용하여 상기 공기 샘플은 측정을 위해 처리된다. 상기 기류는 우선 가상 충격기형 집광기(40)로 가게 된다. 상기 집광기(40) 내에, 상기 기류(16)를 원 기류의 10 분의 1로 감소시키는 흡입-흐름 연결(42)이 있다. 동시에, 강하게 회전하는 흡입 흐름은 상기 기류(16) 내에서 크기가 더 큰 입자들의 농도를 증가시킨다.
농축된 샘플은 광-밀집 광학 챔버, 즉, 상기 산란 및 형광이 측정되는 챔버(18)로 향하게 된다. 상기 광학 챔버(18)로의 기류(16)는 좁은 상부 노즐(48)의 말단으로부터 유래하며 상기 챔버가 청정한 상태로 유지되도록, 보호-공기 연결(44)로부터 유래하는 청정한 보호 공기에 의하여 둘러 쌓여있다. 입자(14)들의 흐름은 상기 광학 챔버를 자유롭게 통과하며, 하부 노즐(50)에서 종료하여, 여기로부터 배출된다. 상기 입자(14)들의 광학 측정은 상기 상부 노즐(44) 및 상기 하부 노즐(50) 사이에서 이루어진다. 상기 광학 챔버에 있어서, 입자(14)들의 흐름은 산란 빛과 가능하다면 광선에 의하여 유도된 형광 빛이 발생하는 경우 광선(17)과 충돌한다. 상기 광선은 바람직하게는 다이오드 레이저 유형이고, 그 파장은 405 nm이다. 지금부터, 명칭 레이저-빔 원도 상기 광원을 위해 사용될 수 있다. 상기 레이저-빔 원은 정주파수를 이용하도록 배열될 수 있다. 상기 레이저 빔은 UV 레이저 빔일 수 있으며, 그 출력은 예를 들면, 200 mW일 수 있다.
상기 입자(14)들로부터 유래하는 빛의 세기가 충분하도록, 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 광증폭관(PMT), 즉, 제 1 측정 수단(23) 및 제 2 측정 수단(30)보다 상대적으로 큰 입체각을 갖는 타원 거울(46)을 이용하여 집광된다. 상기 타원 거울(46)의 집광각은 예를 들면, 상기 입체각 및 광학 배율(9)의 1/4일 수 있다. 바람직하게는 상기 산란광을 제 2 광증폭관(PMT SC), 즉, 제 2 측정 수단(30)에 반사시키는 이색성 거울(52)을 포함하는 광증폭관 앞에 분할 수단(28)이 존재한다. 상기 반사광은 440 nm 미만의 파장을 가질 수 있다. 440 nm를 초과하는 파장을 가질 수 있는 더 긴 파장의 빛은 상기 이색성 거울(52)을 관통하고 형광을 측정하는 광증폭관(PMT FL), 즉, 제 1 측정 수단(23)으로 계속 이동하게 된다. 상기 제 1 측정 수단(23)은 예를 들면, 파장 대역 442 nm 내지 600 nm로부터 상기 형광을 측정하는데 사용될 수 있으며, 상기 제 2 측정 장치(30)들은 상기 파장 405 nm로부터 산란을 측정하는데 사용될 수 있다. 또한, 상기 제 1 측정 장치(23)들 내에, 442 nm 초과의 파장에 따른 형광만을 통과시키는 상기 분할 수단(28)에 속하는 고주파 필터(54)가 존재할 수 있다. 따라서, 상기 형광 및 산란 빛들은 서로 분리될 수 있다.
상기 레이저 빔의 처리는 상기 장치의 성능을 최적화하는데 중요한 역할을 한다. 상기 레이저 빔은 챔버로 들어가기 전에 적당한 형태 및 크기로 형성된다. 우선, 상기 레이저 빔은 소위 콜리메이터(collimator) 렌즈를 이용하여 평행하게 시준된다. 이후, 상기 빔은 입자 흐름에서 실린더형 렌즈에 의하여 집중되며, 이 때 매우 평평하고 넓은 빔 프로파일을 얻게 될 것이다. 상기 실린더형 렌즈 이후에, 떠돌이 방사선(stray radiation)이 챔버로 들어가는 것을 방지하는 2 개의 갭 리미터(gap limiter)들이 여전히 존재한다. 상기 레이저 빔을 형태잡고 채집하는데 필요한 수단은 도시되지 않았지만, 그것들은 기술계에서 광범위하게 사용되는 수단일 수 있다. 도 3은 그 치수가 본 명세서에서 약 2000 x 100 μm인 입자 흐름에서 통상적인 빔 프로파일(62)을 도시한다. 상기 빔과 충돌하는 입자들의 수 및 상기 레이저 빛의 세기는 상기 빔의 형태에 있어서 최적화된다.
상기 측정부(11)에 더하여, 도 2를 더 참조하면, 상기 장치(10)는 적어도 하나의 신호 증폭기(70), 적어도 하나의 A/D 변환기(68), 분류 수단(36), 분석 수단(92) 및 경보 및 표시 수단(74)을 포함한다. 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 상기 형광 신호(24) 및 상기 산란 신호(32) 양쪽 모두를 위한 별도의 신호 증폭기(70)들 및 A/D 변환기(68)들이 존재한다.
도 2에 도시된 실시예의 분류 수단(36)은 A/D 변환기(68)들 및 기억장치(22)를 포함한다. 상기 장치(10)는 바람직하게는 상기 신호들을 연속적으로 표시하도록 배열된다. 이는 상기 형광 및 산란 신호들은 이들이 개별적으로 조사되지 않고 연속적으로 측정된다는 것을 의미한다. 상기 광증폭관들 내에, 조정가능한 증폭기 전압들(Gain)이 존재하는데, 이를 이용하여, 그 출력 신호들은 증폭될 수 있다. 또한, 상기 측정 장치(23 및 30)들 이후에, 도 2에 따른 신호 증폭기(70)들이 존재할 수 있다.
도 2의 실시예에 있어서, 상기 측정 장치(23 및 30)들로부터 유래하는 연속적인 형광 신호(24) 및 산란 신호(32)는 샘플링 주파수에서 이산값들로서 표시된다. 상기 샘플링 주파수는 100 kHz 내지 2 MHz일 수 있으며, 바람직하게는 300 kHz 내지 800 kHz일 수 있다. 바람직한 일 실시예에 따르면, 동시에 측정된 이산값들은 측정된 전압의 크기를 기초로 한 공통좌표 값들을 수취하며, 이를 기초로 하여, 개별 히트 포인트는 사전선택된 치수들을 가지는 측정 공간에 기록된다. 이 실시예에 있어서, 측정 공간이라는 용어는 상기 기억장치(22) 내에서 개별 기억장치 위치(76)들을 가리킨다. 상기 측정 공간의 하나의 치수, 즉, 상기 기억장치의 공통좌표축은 형광일 수 있으며, 다른 하나의 치수는 산란일 수 있다. 상기 측정 장치(23 및 30)들을 사용하여 측정된 신호들 모두는 A/D 변환기(68)를 이용하여 이산값들로 변환되고 상기 기억장치(22) 내에 저장된다. 상기 방법에 있어서, 생물학적 물질의 검출은 디지털적으로 수행된다.
도 4는 로그 그래프 내에서 샘플링 주파수로 도 1에서 측정된 연속적인 형광 및 산란 신호들의 표시된 이산값들을 도시한다. 상기 그래프 내에서, 개별 히트 포인트(86)는 시간에 있어서 특정 순간에 형광 및 산란 신호의 이산값을 도시한다. 상기 도면은 측정된 피크값(84)들도 도시한다. 그러한 표시로부터, 기저 수준(82)이 배경 입자들로 형성되는 방식을 알 수 있다. 실제적으로, 도 4의 그래프는 도 5의 그래프와 동일한 사항을 도시하지만, 도 5에 있어서, 상기 히트 포인트들은 상기 도면에서 서로 관련되어 있으며, 상기 축들의 간격은 상이하다.
분석 수단(92)은 경험적으로 사전정의된 조건들을 기초로 하여 경계가 결정된 적어도 2 개의 지수 영역들로 구성된 검사 프레임(72)을 포함한다. 이 경우, 3 가지 지수 영역(56, 58 및 60)들이 존재한다. 상기 지수 영역들은 표시된 생물학적 입자들의 성질에 따라서 정의된다. 규칙적인 간격, 예를 들면, 일초 간격으로, 상기 검사 프레임(72)은, 상기 기억장치(22) 내에서 축적된 히트 포인트들을 이용하여 상기 지수 영역(56, 58 및 60)들에 대하여 각각의 지수 영역(56, 58 및 60)을 나타내는 지수가 계산되는 경우, 상기 기억장치(22)를 검사하는데 사용된다. 상기 지수들은 예를 들면, 기억장치 위치들 내에 기록되는 상기 히트 포인트들의 산술 합계에 의하여 계산될 수 있다. 규칙적인 간격은 0.1 내지 10 초, 바람직하게는, 0.8 내지 1.5 초일 수 있는 지수 주파수라고 칭해질 수도 있다. 상기 검사 프레임(72)은 유사한 표면적 및 전체 치수들을 갖는 검사 프레임(72)이 그 지수 영역(56, 58 및 60)들 내부에 상기 기억장치(22)의 기억장치 위치들을 모두 함유할 경우, 상기 기억장치(22)의 상단에 위치하게 된다. 또한, 상기 검사 프레임은 상기 지수 영역(56, 58 및 60)들의 외부에 있으며, 상기 지수들의 계산에는 사용되지 않는 기저 수준을 나타내는 장소(77)를 포함한다.
각각의 지수 영역(56, 58 및 60)들을 나타내는 지수들은 바람직하게는 각각의 지수의 상대적 조건들 및 상기 지수들의 적어도 일부의 절대값들과 비교된다. 실제적으로, 이는 각각의 지수는 지수-특정 경계값과 비교되고 상대적으로는 그 외 다른 지수들의 값들과 비교될 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 각각의 지수는 동일한 지수 영역의 이전 지수들로부터 모니터링 될 수 있으며, 상기 지수의 시간-의존적 전개는 모니터링 될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 분석 수단(92)은 생물학적 물질을 검출하기 위하여 상기 신호들을 기초로 도 5에 따라서 분류 지도(37)들을 형성하도록 배열된다. 상기 측정 장치들에 의하여 측정된 입자-함유량 데이터는 상기 기억장치 내에 저장되며 검사 프레임이 상기 기억장치의 상단에 위치하게 되고, 이때 분류 지도(37)가 획득될 것이다. 상기 검사 프레임의 지수 영역 또는 영역들은 상기 분류 지도에 있어서 적어도 하나의 지수 영역, 이 경우에 적어도 3 개의 지수 영역(56, 58 및 60)들을 형성한다. 적어도 2 개의 지수 영역 및 바람직하게는 3 개의 지수 영역을 사용함으로써 상기 방법에 있어서 상기 지수 영역들을 더 많이 비교할 수 있어서 경보에 대한 조건을 생성할 수 있게 됨에 따라, 상기 방법 및 장치의 부정확성을 줄이고 오류가 있는 경보들을 회피할 수 있다. 이는 어려운 측정 조건들에 있어서 특히 중요할 수 있는데, 여기서 공기 샘플은 예를 들면, 굴뚝 기체들, 모래 또는 기타 불순물들을 함유할 수 있다.
1 μm 미만의 상기 제 1 지수 영역(56)에 대한 히트 포인트들은 특히, 1 μm 미만의 작은 입자들을 함유하는 공기 샘플로부터 유래할 것이며, 상기 제 2 비-형광발생 지수 영역(58)에 대한 히트 포인트들은 특히, 비-형광, 즉, 1 μm 초과의 생물학적 비활성 입자들을 포함하는 공기 샘플로부터 유래할 것이며, 제 3 경보 지수 영역(60)에 대한 히트 포인트들은 생물학적 입자들을 포함하는 공기 샘플로부터 유래할 것이다. 상기 히트 위치(78)에서 축적하는 기저 수준은 주로 광증폭관들 및 매우 작은(200 nm 미만) 배경 입자들의 노이즈로 형성된다. 이보다 더 큰 입자들은 배경 노이즈와 구별되며 상기 지수 영역(56, 58 또는 60)들 중 어느 하나에 위치된다.
도 5의 분류 지도(37)에 있어서, 상기 기억장치(22)의 특정 기억장치 위치(76)들로 오는 상기 히트 포인트들은 5-단계 스케일로 상대적으로 도시되어 있다. 상기 스케일을 이용하여, 일부 히트 포인트들만이 존재하는 기억장치 장소들은 대부분의 히트 포인트들을 포함하는 기억장치 장소들이 더 선명하게 보일 수 있도록 소거될 수 있다. 측정 공간의 사전선택된 치수들은 10 x 10 내지 30 x 30, 바람직하게는 15 x 15 내지 20 x 20일 수 있다. 상기 기억장치(22)를 사용하는 경우, 해당 치수들은 상기 기억장치(22) 내에서 기억장치 위치(76)들의 수를 가리킨다.
일 실시예에 따르면, 상기 지수 영역으로 오는 히트 포인트들은 이동하는 정의된 시간의 기간(sliding defined period of time)으로부터 별도의 기억장치에 기록될 수 있다. 시간의 기간의 길이는 예를 들면, 10 분일 수 있다. 지수 영역으로부터 계산된 상기 지수들도 이동하는 정의된 시간의 기간으로부터 별도의 기억장치에 기록될 수 있다. 지수들만 기록하는 경우, 저장되는 데이터의 양은 기록 도중에 상기 지수 영역들로 들어오는 상기 히트 포인트들보다 상당히 더 작다. 상기 분류 지도 내에 나타나 있는 변수들은 예를 들면, 상기 입자들의 형광 및 상기 입자들에 의하여 산란된 빛 또는 상기 입자들의 형광 및 상기 입자들에 의하여 산란된 빛의 도착 및 상기 입자들에 의하여 산란된 빛일 수 있다.
상기 직접적으로 측정된 신호 값들 대신 및/또는 이들 외에도, 이들로부터 유래하는 변수들이 사용될 수 있다. 그러한 변수의 예로는 두 신호들 사이의 상관관계(또는 다른 용어로는 교차-상관관계)가 있다. 이는 단순히 이러한 신호들의 값들을 상호 곱하고 그 결과를 일시적으로 누적(또는 평균)함으로써 얻어지는 누적값을 의미한다. 그러한 경우, 적어도 제 2 출력 신호는 소위 DC 성분들을 포함하지 않도록 하여야 한다(다시 말하면, 상기 신호의 시간 평균값은 0이다). 이 DC 성분의 소거는 예를 들면, 고주파 필터에 의하거나(원칙적으로, 상기 AD 변환 이전에는 아날로그적으로 또는 그 이후에는 디지털적으로 수행될 수 있는) 상기 신호로부터 평균값을 계산적으로(다른 방법들로) 제거함으로써 달성될 수 있다. 만약 상기 상관관계가 실시간으로 계산되지 않으면, 상기 신호의 DC 성분은 상기 축적된 상관관계 결과로부터 이후 계산적으로 제거될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 분석 수단은 상기 상관관계들을 이용하여 상기 신호들을 분류하도록 배열될 수 있다. 이들을 이용하여, 다양한 분류 지도들이 형성될 수 있으면, 이에 의하여 제공된 정보는 활용될 수 있다. 이러한 분류 지도들은 일반적인 수학 연산들을 이용하여 상기 신호를 처리함으로써 상기 측정 공간의 히트 포인트들을 통하여 형성된다. 다른 실시예에 따르면, 상기 분석 수단도 상기 신호들을 분류하기 위하여 상기 신호들의 도착을 이용하도록 배열될 수 있다.
도 2에 도시된 분석 수단(92)을 이용함으로써, 상기 정의된 경보 수준은 상기 경보 수준을 사전선택된 기준과 비교하는, 경보 및 표시 수단(74)으로 이전된다. 각각의 기준은 하나 또는 수 개의 조건들로부터 생성될 수 있다. 상기 기준들이 충족되는 경우, 상기 경보 및 표시 수단(74)은 경보 절차를 시작한다. 사전선택된 기준도 실시간 측정 정보를 기초로 하여 자동적으로 변경될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 경보 절차는 하기와 같은 응용예의 방식으로 형성될 수 있다. 상기 경보 및 표시 수단은 적어도 두 개의 다른 길이의 시간의 기간들을 기초로 기록된 데이터로부터 정의된 지수들을 검사한다. 더 구체적으로는, 상기 경보 및 표시 수단은 이동 평균값을 이용함으로써 상기 기록된 데이터로부터 두 개의 상이한 기간 t의 지수들을 검사한다. 제 1 시간의 기간은 수 초, 예를 들면, 10 초로 측정될 수 있는데, 이 시간으로부터 상기 지수들의 평균값이 검사되며, 이는 상기 지수 영역(56, 58 및 60)들로부터 계산된다. 이러한 지수들은 예를 들면, (56a), (58a) 및 (60a)의 명칭으로 표시되며, 그 각각은 해당 지수 영역(각각 (56a) 내지 지수 영역(56) 등)을 가리킨다. 제 2 시간의 기간은 수 분, 예를 들면, 10 분으로 측정될 수 있는데, 이 시간으로부터 상기 지수들의 평균값도 검사되며, 이는 상기 지수 영역(56, 58 및 60)들로부터 계산된다. 이러한 지수들은 예를 들면, (56b), (58b) 및 (60b)의 명칭으로 표시된다.
상기 경보 및 표시 수단은 사전 정의된 조건 A가 충족되면 경보를 부여한다. 상기 조건 A는 예를 들면, [(60a)> (60-b) + p]일 수 있는데, 여기서 p는 이 경우에 있어서 실험적으로 정의된 상수를 가리킨다. 상기 조건 A가 충족되면, 상기 지수(60b)의 값은 동결된다. 이후 상기 장치는 경고 상태로 이동하게 되는데, 여기서 하기 일 때까지 머무르게 된다.
a) 상기 장치가 기저 상태로 회귀하는 경우, 상기 경고의 조건 A는 더 이상 유효하지 않다.
b) 상기 지수들 (56a) 및 (58b)의 값들이 이에 상당하게 동결되는 경우, 일부 예외, 즉 조건 B 또는 조건 C가 실현되며, 상기 경고의 기간은 시간 창 q 초가 재개방되고 상기 경고 상태가 유지되는 경우 초기상태로 되돌아 간다, 또는
c) 상기 조건 A는 경보가 도달되는 경우 특정 시간 동안 효력이 있다.
여기서, 조건 B는 예를 들면, [(56a)>(56b)*s]일 수 있으며, 조건 C는 예를 들면, [(58a)>(58b)*v]일 수 있는데, 여기서, s 및 v는 실험적으로 정의된 상수이다.
경보는, 예를 들면, 상기 경고가 사전 정의된 시간 r 동안에 예외들(조건 B 또는 조건 C) 없이 유효한 경우에 발생한다. 이 시간은 예를 들면, 10 초일 수 있다. 상기 경보는 하기의 경우까지 유효할 수 있다.
a) 기저 상태로 회귀하는 경우, 조건 A는 더 이상 유효하지 않거나,
b) 기저 상태로 회귀하는 경우에 상기 예외들, 즉, 조건 B 또는 조건 C의 일부가 실현된다.
상기 조건들은 필요한 바와 같이 조정될 수 있으며, 이 경우에 상기 측정 수단의 증폭에 있어서의 변화는 활용될 수 있다. 경보가 있는 동안에, 상기 장치는 더 정확한 분석을 위하여 상기 기류로부터 자동으로 샘플을 취할 수 있다.
상기한 경보 알고리즘도 예를 들면, 파고법(pulse-height method) 또는 해당 방법의 경보와 연관하여 독립적으로 이용될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 상기 지수의 검사를 위해 다른 길이의 두 개의 시간의 기간들을 결정하기 위하여 적어도 2 개의 소프트웨어 타이머들을 포함하는 소프트웨어 수단을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 장치는 3 가지 단계들로 작동할 수 있는데, 즉, 본 발명에 따른 방법을 이용하여, 생물학적 물질을 검출하기 위하여 기류를 모니터링하고, 경보 수준이 사전선택된 기준을 초과하는 경우, 이는 경보를 부여하며, 더 상세한 분석을 위하여 상기 기류로부터 샘플들을 취하게 된다. 물질을 분석한 이후에 생물학적 작용제에 대한 정확한 데이터를 부여하는 데이터뱅크도 상기 장치에 첨가될 수 있다.
사용 중에 마모되는 성분들은 상기 장치의 제작에 있어서 최소화되어 장기간 감독 및 정비 없이 상기 장치를 작동할 수 있도록 한다. 상기 장치는 건물들에서 영구적으로 설치되는 감시 장치로 사용될 수 있거나 또는 이동식 형태로 사용될 수 있는데, 이 경우에 상기 장치는 몇몇 상이한 영역들을 검사하는데 사용될 수 있다. 상기 장치가 응용될 수 있는 장소로는 공항, 항구, 철도 및 지하철 역, 및 수 많은 사람들이 존재하는 유사한 장소들을 포함한다.
본 발명에 따른 장치는 모듈식일 수 있으며, 다른 분석기들 또는 장치들은 이에 연결될 수 있다. 본 발명에 따른 장치의 제어는 외부 제어부를 통해 또는 더욱 바람직하게는 인터페이스 소프트웨어를 이용하여 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의하여 이용되는 샘플링 주파수들은 상당 수의 히트 포인트들이 상기 지수 주파수에서 생성될 수 있도록 매우 높다. 이는 상기 지수 주파수에서 상기 지수 영역에 축적하는 히트 포인트들을 기초로 하여 형성된 지수의 계산은 본 발명에 따른 장치의 분석 수단이 대량의 연산력을 갖기를 요한다는 것을 의미한다. 그러나, 충분한 연산력은 상대적으로 저렴한 성분들을 이용하여 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 일 실시예의 기본 데이터는 이하에 항목으로 기재되어 있다. 제시된 기본 데이터는 일 실시예의 단지 일례의 기본 데이터를 부여하며 여기에만 한정되지 않는다.
검출 방법: 자외선 형광 및 탄성 산란
입자 크기: 0.5 내지 10 μm
민감도: 100 ACPLA
10 반응 시간: 30 초 미만
공기-샘플 흐름 2 l/분
광원: 405 nm의 파장에서 CW 레이저
2차 공기 혼합: 2차-공기 혼합
상용성 성분들: 확장가능한 PTFE 및 젤라틴 필터들과 같은 1 회용 37-mm 3 부분 필터 카세트들 37-mm 필터들
데이터 연결: RS-232, RS-485, 이더넷(Ethernet), 유에스비(USB)
전력: 입력 85 - 264 VAC, 9 - 36 VDC
전력 소비: 50 W
대기 습도 0 % 내지 90 %(미봉입)
범위:
온도 범위: 작동: -35 내지 +50°C
저장: -40 내지 +70°C
환경 요건: MIL-STD-810 F 및 MIL-STD-4-61 F에 부합하도록 설계됨
크기: 57 cm x 44 cm x 19.5 cm(H x W x D)

Claims (15)

  1. 생물학적 물질 및/또는 생물학적 비활성 물질의 입자(14)들을 함유하는 기류(16) 중의 생물학적 물질의 검출 방법으로서,
    - 상기 기류(16)는 샘플링 장치(12)들을 이용하여 챔버(18)로 공급되고 샘플링 이후에는 상기 챔버(18) 밖으로 공급되며,
    - 형광을 생성하기 위하여, 상기 기류(16) 중에 상기 입자(14)들을 활성화시키기 위하여 광선(17)이 광원에 의하여 상기 기류(16)쪽으로 방출되며,
    - 상기 광선(17)에 의하여 충돌된 각각의 입자(14)에 의하여 방출된 상기 형광이 제 1 측정 수단(23)을 이용하여 측정되고 상기 입자(14)의 형광을 나타내는 형광 신호(24)가 생성되며,
    - 상기 광선(17)에 의하여 충돌된 각각의 입자(14)로부터 산란된 빛이 제 2 측정 수단(30)을 이용하여 측정되고 상기 입자(14)의 빛의 산란을 나타내는 산란 신호(32)가 생성되며,
    - 상기 형광 신호(24) 및 상기 산란 신호(32)는 샘플링 주파수에서 이산값들로 변환되며,
    경보값은 상기 이산값들을 기초로 정의되며,
    상기 방법에 있어서,
    - 상기 이산값들은 선택된 치수들을 가지는 적어도 2-차원 측정 공간 내에서 히트 포인트(hit point)들로서 누적되어 기록되고, 적어도 하나의 지수 영역(56, 58, 60)은 상기 측정 공간으로부터 사전선택되며,
    - 누적 지수는 상기 각각의 사전선택된 지수 영역(56, 58, 60)상에서 축적된 상기 히트 포인트들로부터 지수 주파수에서 계산되며,
    - 선택된 생물학적 물질의 존재를 나타내는 경보값은 사전선택된 기준을 이용함으로써 상기 지수들로부터 정의되는 것을 특징으로 하는 기류 중의 생물학적 물질의 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 적어도 2 개 및 바람직하게는 적어도 3 개의 지수 영역(56, 58, 60)들이 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 지수들은 각각의 지수 사이에서는 상대 조건들 및 상기 지수들의 적어도 일부에 대해서는 절대 조건들과 비교되고, 이를 기초로 하여, 상기 조건들이 충족되는 경우, 경보가 부여되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플링 주파수는 100 kHz 내지 2 MHz, 바람직하게는 300 내지 800 kHz인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지수 주파수는 0.1 내지 10 초, 바람직하게는 0.8 초 내지 1.5 초인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2 차원 기억장치 내에서, 상기 치수들은 상기 입자들의 형광 및 상기 입자들에 의하여 산란된 빛인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2 차원 기억장치 내에서, 상기 치수들은 상기 입자들에 의하여 산란된 빛, 및 상기 입자들의 형광 및 상기 입자들에 의하여 산란된 빛의 곱인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 이산값들의 상관관계들은 상기 지수들의 계산을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 분석 수단은 생물학적 물질을 검출하기 위한 상기 형광 신호(24) 및 상기 산란 신호(32)를 기초로 분류 지도(37)들을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경보는 하기 스테이지들과 같은 3 단계들로 부여되는 것을 특징으로 하는 방법.
    - 생물학적 물질은 상기 기류(16) 중에 검출됨.
    - 상기 경보값이 상기 사전선택된 기준을 초과하는 경우, 상기 경보 및 표시 수단(74)은 경보를 부여함.
    - 샘플들은 더 상세한 분석을 위해 상기 기류(16)로부터 채취됨.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경보 및 표시 수단(74)은 상기 경보값을 상기 조건들과 비교하며, 상기 조건들은 상이한 길이의 적어도 2 개의 시간의 기간으로부터 정의된 지수들의 검사를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 생물학적 물질 및/또는 비활성 생물학적 물질의 입자(14)들을 함유하는 공기로부터 생물학적 물질의 검출 장치에 있어서, 상기 장치(10)는
    - 기류(16)를 챔버(18)로 공급하고 샘플링 이후에는 상기 챔버(18) 밖으로 상기 기류를 인도하는 샘플링 수단,
    - 형광을 생성하기 위하여, 상기 기류(16) 중에 상기 입자(14)들을 활성화시키기 위하여 빔을 방출하도록 배열되어 있는, 상기 기류(16)로 향하는 광원,
    - 상기 광원으로부터 유래하는 상기 빔에 의하여 충돌되는 상기 입자(14)들에 의하여 방출된 상기 형광을 측정하고 상기 형광을 나타내는 형광 신호를 생성하는 제 1 측정 수단(23),
    - 상기 입자(14)들에 의하여 산란된 빛을 측정하고 상기 산란된 빛을 나타내는 산란 신호(32)를 생성하는 제 2 측정 수단(30),
    - 상기 샘플링 주파수에서 상기 형광 신호(24) 및 상기 산란 신호(32)를 이산값들로 샘플링하는 적어도 하나의 AD 변환기, 및
    - 생물학적 물질을 검출하는 분석 수단을 포함하며,
    상기 장치(10)는 분류 수단(36) 및 기억장치(22)를 더 포함하고, 여기서 상기 분류 수단(36)은 선택된 치수들을 가지는 적어도 2 차원 기억장치(22) 내에서 히트 포인트들로서 누적하여 상기 이산값들을 기록하도록 배열되고, 상기 장치(10) 내에서 분석 수단(92)은 상기 기억장치(22)의 각각의 사전선택된 지수 영역(56, 58, 60)에 대한 상기 축적된 히트 포인트들의 지수를 상기 샘플링 주파수에서 계산하도록 배열되며, 상기 지수들로부터 상기 분석 수단(92)은 사전선택된 기준을 이용하여 선택된 생물학적 물질의 존재를 나타내는 경보 수준을 정의하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 선택된 치수들은 10 x 10 내지 30 x 30, 바람직하게는 15 x 15 내지 20 x 20인 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 장치는 상기 경보값을 기초로 경보를 부여하는 경보 및 표시 수단(74)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(10)는 상기 지수의 검사를 위해 상이한 길이의 2 가지 시간의 기간을 측정하는 적어도 두 개의 소프트웨어 타이머들을 포함하는 소프트웨어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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