KR20150005736A - Hyper-spectral imaging and analysis of a sample of matter, for identifying and characterizing an object of interest therein - Google Patents

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KR20150005736A
KR20150005736A KR20130078104A KR20130078104A KR20150005736A KR 20150005736 A KR20150005736 A KR 20150005736A KR 20130078104 A KR20130078104 A KR 20130078104A KR 20130078104 A KR20130078104 A KR 20130078104A KR 20150005736 A KR20150005736 A KR 20150005736A
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대니 에스. 모세
블라드미르 웨인스테인
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그린 비전 시스템즈 엘티디.
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Abstract

The present invention relates to a method for hyper-spectral imaging and analyzing interested samples for identifying and characterizing an interested object among the interested samples. The method for hyper-spectral imaging and analyzing the interested samples of the present invention comprises the steps of: preparing a test solution or a suspension of interested samples by adding a unique spectrum marker to an interested object among the interested samples and making the spectrum marker marked interested object as an active target when the interested object is existed in the test solution or suspension, thereby being able to be hyper-spectrally detected and confirmed from the test solution or suspension; producing and collecting hyper-spectral image data and information of the test solution or suspension; and processing and analyzing the same. Indicative interested objects are: biologics - bacteria (Bacillus Anthracis), virus, fungus, toxicity, or chemicals - nervines (sarin, tabun, soman), and chemical toxicants.

Description

관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위한 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석{HYPER-SPECTRAL IMAGING AND ANALYSIS OF A SAMPLE OF MATTER, FOR IDENTIFYING AND CHARACTERIZING AN OBJECT OF INTEREST THEREIN}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to hyper-spectral imaging and analysis of samples of interest for identifying and characterizing objects of interest in interest samples. ≪ Desc / Clms Page number 2 >

관련 출원Related application

본 출원은 2007년 2월 15일 출원된 미국 특허 가출원 번호 60/901,320호를 우선권 주장하여 2008년 2월 14일 국제출원된 PCT 특허출원번호 PCT/IL2008/000205호의 국내단계인 2009년 8월 14일 출원된 미국 특허출원 번호 12/527,206호의 일부 계속(CIP) 출원이다. 상술한 출원의 모든 내용은 본 명세서에 참조에 의해 포함되어 있다. This application claims priority to U.S. Provisional Patent Application No. 60 / 901,320, filed February 15, 2007, and is a continuation-in-part of U.S. Patent Application No. PCT / IL2008 / 000205 filed on February 14, 2008, (CIP) application of commonly assigned U. S. Patent Application No. 12 / 527,206. The entire contents of the above-mentioned applications are incorporated herein by reference.

발명의 분야Field of invention

본 발명은 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징(hyper-spectral imaging) 및 분석에 관한 것이고, 더욱 자세하게는, 관심 샘플 중의 관심 대상물(object of interest)을 확인하고 특징화하기 위한 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 관한 것이다. 본 발명은 관심 샘플로부터 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 과정을 포함하여서, 상기 시험 용액 또는 현탁액은 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리하기에 특히 적합하다. 본 발명은 다양하게 상이한 유형 또는 종류의 관심 샘플을 온-라인(on-line)(예컨대, 실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인(off-line) 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 적용가능하며, 상기 관심 샘플 중의 관심 대상물, 및 적어도 하나의 관심 대상물은 고체(예컨대 미립자) 상, 액체(예컨대 용액 또는 현탁액) 상, 및/또는 가스(예컨대, 에어로졸) 상의 유기 및/또는 무기 물질(material/substances)로 구성되거나 또는 이루어진다. 본 발명은 고정확도, '및' 고정밀도(고재현성), '및' 고해상도, '및' 고감도, '및' 고속(단시간 스케일)의 고도로 바람직한 성능 변수의 '궁극적' 조합을 온-라인 또는 오프-라인 동안 한꺼번에(즉, 동시에) 최적으로 고도로 효과적인 방식으로 달성하는 능력을 제공한다. The present invention relates to hyper-spectral imaging and analysis of samples of interest, and more particularly to hyper-spectral imaging and analysis of samples to identify and characterize an object of interest in a sample of interest Analysis. The present invention includes a process for preparing a test solution or suspension from a sample of interest, wherein the test solution or suspension is particularly suitable for treating hyper-spectral imaging and analysis. The present invention is applicable to on-line (e.g., real-time or near real-time) or off-line hyperspectral imaging and analysis of a variety of different types or classes of samples of interest, The object of interest in the sample of interest, and the at least one object of interest, can be an organic and / or inorganic material (s) on a solid (e.g., particulate) phase, a liquid (e.g., solution or suspension) phase, and / ≪ / RTI > The present invention provides an 'ultimate' combination of highly desirable performance variables of high accuracy, 'high precision (high reproducibility),' and 'high resolution,' and 'high sensitivity,' and 'high speed (short time scale) - Provides the ability to achieve in an optimal and highly effective manner all at once (ie, simultaneously) during a line.

본 발명의 예시적 특정 적용분야는 공기의 샘플(즉, 공기 샘플) 중의 관심 대상물을 확인하고 또 특징화하기 위한 공기 샘플의 온-라인(실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 포함하며, 상기 관심 대상물은 (위험할 수 있는) 생물제 또는 (위험할 수 있는) 화학제이다. 일반적으로, 공기 샘플 중의 관심 대상물(즉, 생물제 또는 화학제)은 고체(예컨대, 미립자) 상, 액체(예컨대, 용액 또는 현탁액) 상, 및/또는 가스(예컨대, 에어로졸) 상의 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어진다. 바람직하게는, 공기 샘플 중의 관심 대상물(즉, 생물제 또는 화학제)은 미립자 형태의 고체상이거나 및/또는 공기 샘플의 입자 상에 (예컨대 흡수되거나 및/또는 흡착되어) 존재하는 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어진다. 상기 공기 샘플은 실내 공기원(예컨대, 우체국, 공항, 지하철역, 쇼핑몰, 스포츠 경기장, 또는 사무실 건물)으로부터, 또는 실외 공기원으로부터 수집되거나 얻을 수 있다(예컨대 표준 수법의 공기 샘플링 방법 또는 수집 시스템을 통하여). 예시적 생물제는 세균, 바이러스, 진균 및 독소이다. 예시적 화학제는 신경제(예컨대, 사린, 타분, 및 소만), 및 화학 독극물(예컨대 시아나이드 화합물, 및 유기인 화합물)이다. 관심 대상물은 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 통하여 관심 샘플을 확인하고 또 특징화하기 위한 관심 샘플, 즉 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(과정)의 일부로서, 화학적으로 표식된(예컨대, 삼염화 테르븀[TbCl3]을 통하여), 또는 생물학적으로 표식된 (예컨대 면역분석 수법의 항체를 통하여) (극히 유해한) 포자형성 세균 탄저균(Bacillus anthracis)과 같은 생물제일 수 있다.Exemplary specific applications of the present invention are on-line (real-time or near-real-time) or off-line hyper spectral imaging of air samples to identify and characterize an object of interest in air samples Analysis, which is a biological agent (which can be dangerous) or a chemical agent (which can be dangerous). Generally, a subject of interest (i.e., a biological or chemical agent) in an air sample can be an organic and / or a carrier gas on a solid (e.g., particulate) phase, a liquid (e.g., solution or suspension) phase, and / Or made of inorganic material. Preferably, the object of interest (i. E., Biological or chemical) in the air sample is a solid phase in the form of a particulate and / or an organic and / or inorganic species present in the air sample (e. G., Absorbed and / or adsorbed) Or made of a material. The air sample may be collected or obtained from an indoor air source (e.g., a post office, an airport, a subway station, a shopping mall, a sports arena, or an office building), or from an outdoor air source ). Exemplary biological agents are bacteria, viruses, fungi, and toxins. Exemplary chemicals are new agents (e.g., sarin, tartar, and suffix), and chemical poisons (such as cyanide compounds and organophosphorus compounds). The object of interest may be a chemically labeled (e.g., non-toxic) substance as part of the main step of preparing a test sample or suspension of the sample of interest to identify and characterize the sample of interest through hyperspectral imaging and analysis, (Via terbium trichloride [TbCl 3 ]) or biologically-labeled (eg, through antibodies in immunoassays) spore-forming bacterial anthrax ( Bacillus anthracis ).

관심 샘플Samples of interest

관심 샘플은 일반적으로 비교적 대량, 다량의 물질의 대표적인 및 일례(즉, 샘플)인 비교적 소량의 물질을 지칭하며, 상기 물질은 일반적으로 덩어리져있거나 부피를 차지하며, 또 고체, 액체, 가스, 또는 이들의 조합으로 존재하는 것(즉, 부분, 물질, 성분)을 지칭한다. 관심 샘플은 또한 관심 시편(즉, 예)으로도 간주될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 용어 "대상물(object)"은 일반적으로 소정 물질의 적어도 일부를 지칭하고 또 그와 등가 및 동의어로 간주되므로, 관심 샘플 중에 존재한다. 따라서 용어 '대상물'은 일반적으로 덩어리져 있거나 부피를 차지하며 관심 샘플에 존재하는 고체, 액체, 가스, 또는 이들의 조합으로 존재하는 것(즉, 부분, 물질, 성분)의 적어도 일부를 지칭하고, 그와 등가이며 또 동의어로 간주된다. 또한 각 대상물(즉, 소정 물질의 적어도 일부)은 다양 다종의 수많은 가능한 생물학적, 화학적, 및/또는 물리적 특성, 특징 및 거동 세트에 의해 정의되고 특징화될 수 있다. A sample of interest generally refers to a relatively small amount of material that is a relatively large, representative and an example (i.e., sample) of a large quantity of material, which material is generally lumpy or bulky, and may be a solid, liquid, Quot; refers to those present in combination (i. E., Part, substance, component). The sample of interest may also be considered a sample of interest (i. E., An example). As used herein, the term "object" refers generally to at least a portion of a given material and is considered to be equivalent to and synonymous with it, and thus is present in the sample of interest. Thus, the term " object " refers generally to at least a portion of what is present as a solid, liquid, gas, or combination thereof (i.e., part, material, component) It is equivalent to it and is considered synonymous. Also, each object (i. E., At least a portion of a given material) can be defined and characterized by a variety of various possible biological, chemical, and / or physical properties, characteristics, and behavior sets.

관심 샘플의 분석Analysis of samples of interest

거의 모든 과학 및 기술 분야에 있어서, 관심 샘플 중에 있는 다수의 상이한 유형 또는 종류의 물질(즉, 부분, 물질, 성분) 중에서 적어도 하나의 관심 대상물(즉, 부분, 물질, 성분)을 확인하고 또 특징화하는 주된 목적 또는 목표를 위해 관심 샘플을 온-라인(실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 분석할 필요성을 기본으로 하거나 또는 그러한 필요성을 포함하는 분야가 존재한다. 이러한 특징화는 관심 샘플 중의 적어도 하나의 관심 대상물의 생물학적, 화학적 및/또는 물리적 특성, 특징, 특색, 변수 및/또는 거동의 수와 유형 또는 종류를 결정하는 것을 포함할 수 있다. In almost all scientific and technical disciplines, at least one object of interest (i.e., part, substance, component) among a number of different types or classes of materials in a sample of interest There exists a need or basis for, or necessity to analyze on-line (real-time or near-real-time) or off-line analysis of samples of interest for the main purpose or goal of making them. Such characterization can include determining the number, type or kind of biological, chemical and / or physical characteristics, characteristics, traits, variables and / or behaviors of at least one subject of interest.

관심 샘플을 온-라인(실시간, 근 실시간) 또는 오프-라인 분석하기에 적합한 다양한 종류의 상이한 분석 방법과 수법, 및 관련된 분석 장치, 기구, 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 종래 기술의 가르침과 실시가 다수 존재한다. 분명히, 특정 관심 샘플을 분석할 때 어떤 특정 분석 방법 또는 수법 및 그와 관련된 분석 장치, 기구, 하드웨어 및 소프트웨어가 가장 적합한지, 그 다음으로 적합한지, 또는 경우에 따라 적합한지 적절히 결정하기 위하여 확인되고, 분석되고, 고려되고, 예상되고 또 가능하게는 시험되어야 할 필요가 있는 다수의 인자, 변수, 조건, 기준 및 요건이 포함된다. There are a number of prior art teachings and practices for various types of analytical methods and techniques, and related analytical devices, instruments, hardware, and software, suitable for on-line (real time, near real time) do. Obviously, when analyzing a particular sample of interest, it is determined to determine whether a particular analytical method or procedure and its associated analytical apparatus, instrument, hardware, and software are most suitable, then appropriate, Variables, conditions, criteria and requirements that need to be analyzed, considered, anticipated, and possibly tested.

하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석은 아주 독특하고, 특수하며, 정교하고, 조합된 분광학 및 분광학 및 이미징의 과학과 수법을 비롯한 분석 과학 및 수법의 더욱 포괄적 분야 또는 영역에서 분석 방법 또는 수법의 이미징(imaging) 유형으로 확립되어 왔다. 정의에 의해, 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석은 고도로 독특하고, 특수하며 또 정교한 방식으로 관심 샘플 분석에 이용될 수 있는 분광학 및 이미지 이론, 원리 및 실시의 조합을 기본으로 한다. Hyper-spectral imaging and analysis is an imaging type of analysis or technique in a more comprehensive field or area of analytical science and techniques, including science and techniques of spectral and spectroscopic and imaging, which are very unique, specific, . By definition, the hyperspectral imaging and analysis is based on a combination of spectroscopy and image theory, principles and practice that can be used in analyzing a sample of interest in a highly unique, specialized and elaborate manner.

하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석, 이론, 원리, 및 실시, 및 관련된 적용분야 및 스펙트랄 이미징의 더욱 일반적 대상과 같은 대상은 잘 알려져 있고 또 과학적, 기술적, 및 특허 문헌에 개시되어 있으며 또 다양한 다수의 상이한 과학 및 기술 분야 및 영역에서 현재 실시되고 있다. 이러한 가르침과 실시의 몇 가지(가장 최근) 예는 참고문헌 1-29(및 이들에서 인용된 문헌)에 개시되어 있다. 본 발명과 동일한 출원인/양도인에 의한 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석의 선택된 가르침과 실시는 참고문헌 30-36에 개시되어 있다. 출원의 범위, 의미 및 분야 또는 영역과 본 발명의 의미를 확립할 목적으로, 또 본 발명에 의해 해결된 과제를 이해하기 위하여, 다음과 같은 배경기술이 제공된다. Subjects such as hyperspectral imaging and analysis, theory, principles, and practices, and related applications and more general objects of spectral imaging, are well known and are described in the scientific, technical, and patent literature, and include a variety of different Science and technology fields and areas. Some (most recent) examples of such teaching and practice are set forth in references 1-29 (and references cited therein). Selected teachings and implementations of hyperspectral imaging and analysis by the same applicant / assignee as the present invention are disclosed in references 30-36. For the purpose of establishing the meaning of the present invention with the scope, meaning and scope of application, and to understand the problem solved by the present invention, the following background art is provided.

하이퍼스펙트랄Hyperspectral 이미징Imaging 및 분석 And analysis

'스펙트럼' 이미징 및 분석법의 정기적 또는 표준 분광학적 이미징 수법과 대조적으로, '하이퍼스펙트랄' 이미징 및 분석의 복잡하고 정교한 분광학적 이미징 수법은 하이퍼스텍트랄 이미지 및 스펙트럼(이후, 합쳐서, 일반적으로 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보라 칭함)을 온-라인(실시간, 근 실시간) 또는 오프-라인 생성하고 수집(취득)하고, 또 취득된 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하기 위한 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템의 이용으로 이루어진다. 하이퍼스펙트랄 이미징에서는, 관심 샘플(물질 및 그의 성분을 함유하는)이 전자기선에 노출되는 동안 관심 샘플의 다수의 시계(fields of view)가 '하이퍼스펙트랄적으로(hyperspectrally)' 스캐닝되어 이미지화된다. 상기 하이퍼스펙트랄 스캐닝 및 이미징 동안, 다수의 파장 및 주파수에서 전자선을 방출하는 대상물(및 그의 성분)의 다수의 스펙트럼(즉, 하이퍼스펙트랄) 이미지의 비교적 다수(백만 이하)를 '한번에 하나'이지만, 극히 빠르거나 또는 신속하게 순차적 방식으로 생성하고 수집하며, 상기 파장 및 주파수는 대상물(및 그의 성분)에 의해 방출된 전체 하이퍼스펙트럼의 상이하게 선택된(비교적 좁은) 부분 또는 밴드, 또는 그 안의 밴드와 관련된다. 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템은, 정기적 또는 표준 스펙트럼 이미징 및 분석 시스템을 이용하는 것에 의해서는 기본적으로 얻을 수 없는, 이미지화된(imaged) 관심 샘플의 고해상 스펙트럼 및 공간 데이터 및 정보를 아주 고 정확도 및 고 정밀도(재현성)로 제공하도록 극히 빠르거나 또는 신속한 방식으로 동작될 수 있다. In contrast to the regular or standard spectroscopic imaging techniques of 'spectral' imaging and analysis, the complex and sophisticated spectroscopic imaging techniques of 'hyper spectral' imaging and analysis are based on hyperthermal images and spectra (hereinafter collectively referred to as hyper spec (Real-time, near-real-time) or off-line generation and acquisition (acquisition) of acquired hyper-spectral image data and information, And an analysis system. In hyper-spectral imaging, a plurality of fields of interest of the sample of interest are " hyperspectrally " scanned and imaged while the sample of interest (containing the material and its components) is exposed to the electron beam . During the hyper-spectral scanning and imaging, a relatively large number (less than one million) of multiple spectra (i.e., hyperspectral) images of objects (and their components) that emit electron beams at multiple wavelengths and frequencies are " one at a time & (Very narrow) portion or band of the entire hyperspectrum emitted by the object (and its components), or a band within it . The HyperSpectral Imaging and Analysis System provides high resolution spectral and spatial data and information of imaged interest samples that can not be obtained basically by using regular or standard spectral imaging and analysis systems with very high accuracy and high precision (Reproducible) in a very fast or fast manner.

일반적으로, 태양에 의해 또는 하이퍼스펙트랄 이미징 동안 이용되는 것과 같은 조명 또는 에너지원의 인간이 만든 이미지 유형에 의해 공급된 것과 같은 광 형태의 전자기 복사선이 대상물 위에 입사되면, 상기 전자기 복사선은 대상물을 구성하는 하나 이상의 생물학적, 화학적, 및/또는 물리적 종 또는 성분에 의해, 전자기 복사선 흡수, 확산, 반사, 회절, 산란, 및/또는 투과, 메카니즘의 조합에 의해 영향을 받는다. 또한, 조성이 유기 화학종 또는 성분을 포함하는 대상물은 자외선(UV), 가시광(VIS), 또는 적외선(IR) 유형의 광과 같은 일부 유형의 전자기 복사선 또는 광에 의해 조사될 때 어느 정도의 형광 및/또는 인광 특성, 특징, 및 거동을 통상적으로 나타낸다. 대상물에 의해 방출되거나 및/또는 대상물로부터 방출된 확산된, 반사된, 회절된, 산란된 및/또는 전송된 전자기 복사선 형태의 영향을 받은 전자기 복사선은 물질, 일반적으로 또 그 대상물을 이루는 화학종 또는 성분의 생물학적, 화학적, 및/또는 물리적, 특성, 특징, 및 거동에 직접적으로 또 독특하게 관련되므로, 특히 대상물의 확인 및 특징화를 위한 스펙트럼('지문' 또는 '서명') 패턴 유형을 나타낸다. Generally, when electromagnetic radiation of the form of light, such as that provided by a human-made image type of an illumination or energy source, such as that used by the sun or during hyperspectral imaging, is incident on the object, Diffusion, reflection, diffraction, scattering, and / or transmission, mechanism by one or more biological, chemical, and / or physical species or components making up the biological system. In addition, objects in which the composition comprises an organic chemical species or component may have some degree of fluorescence when irradiated by some type of electromagnetic radiation or light, such as ultraviolet (UV), visible (VIS), or infrared (IR) And / or phosphorescence properties, characteristics, and behavior. Electromagnetic radiation that is affected by the form of diffused, reflected, diffracted, scattered and / or transmitted electromagnetic radiation emitted by and / or emitted from an object may be a material, typically a chemical species, ('Fingerprint' or 'signature') pattern types for identification and characterization of objects, as they are directly and uniquely related to the biological, chemical, and / or physical properties, characteristics, and behavior of the components.

따라서, 관심 샘플에 의해 생성되고 또 그로부터 수집된 하이퍼스펙트랄 이미지는 관심 샘플의 방출 스펙트럼과 관련되며, 상기 방출 스펙트럼은 관심 샘플 중의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 대상물(및 그의 성분)의 확인 및 특징화의 스펙트럼 '지문' 또는 '서명' 패턴 유형 형태의 스펙트럼 표시에 상응한다. 이러한 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보는 관심 샘플 중의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 대상물(및 그의 성분)의 물리적, 화학적, 및/또는 생물학적, 특성, 특징, 및 거동을 확인하고, 특징화하며 및/또는 분류하기 위한 하이퍼스펙트랄 이미징 데이터 및 정보 처리 및 분석의 자동 패턴 인지(APR) 및/또는 광학 문자 인지(OCR) 유형을 사용하는 것에 의해 처리되고 분석된다. Thus, the hyperspectral image produced by and collected from the sample of interest is related to the emission spectrum of the sample of interest, and the emission spectrum is determined by the identification and characterization of the hyperspectral imaged object (and its components) Corresponds to the spectral representation of the spectrum pattern 'fingerprint' or 'signature' pattern type. These hyperspectral image data and information can be used to identify, characterize, and / or quantify the physical, chemical, and / or biological, characteristic, characteristic, and behavior of the hyperspecifically imaged object (and its components) Or by using automatic pattern recognition (APR) and / or optical character recognition (OCR) types of information processing and analysis, as well as hyper spectral imaging data for classification.

관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석Hyperspectral Imaging and Analysis of Samples of Interest

관심 샘플의 제공에 이어, 또는 관심 샘플의 취득 또는 수집에 이어, 기본적으로 임의 분석 방법 또는 수법에 의해 관심 샘플을 분석하는 것과 유사한 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 통하여 관심 샘플을 분석하는 것은 3개의 별도이되, 주요 활동 및 과정의 집적된 일반적 도메인 또는 단계를 포함한다. 특히, 관심 샘플의 제공에 이어, 또는 관심 샘플의 취득 또는 수집에 이어, 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석은 전형적으로 3개의 별도이되, 주요 활동 및 과정의 집적된 일반적 도메인 또는 단계를 포함한다: (i) 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리하기에 적합한 관심 샘플의 적절한 시험 형태(보통, 고체 또는 액체 형태)를 제조하는 도메인 또는 단계, (ii) 관심 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하는 도메인 또는 단계, 및 (iii) 생성되고 수집된 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 도메인 또는 단계.Following the delivery of the sample of interest or following the acquisition or collection of the sample of interest, analyzing the sample of interest through hyper-spectral imaging and analysis similar to analyzing the sample of interest basically by any analytical method or technique, And includes an integrated general domain or step of the main activities and processes. In particular, following the provision of the sample of interest, or following the acquisition or collection of the sample of interest, the hyperspectral imaging and analysis of the sample of interest typically involves three separate, integrated, general domains or steps of the main activities and processes : (i) a domain or step that produces an appropriate test form (usually a solid or liquid form) of a sample of interest that is suitable for processing in a hyperspectral imaging and analysis, (ii) a hyperspectral image data And domains or steps for generating and collecting information, and (iii) domains or steps for processing and analyzing the generated and collected hyper-spectral image data and information.

일반적으로, 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 적용의 주요 활동 및 과정의 이들 3개의 일반적 도메인 또는 단계 각각은 다양하고 상이한 레벨 또는 정도의 다음 성능 변수에 의해 특징화될 수 있다: 정확도, 정밀도(재현성), 감도, 해상도, 및 속도. 임의의 소정 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 적용에서, 앞서 말한 주요 활동 및 과정의 3개의 일반적 도메인 또는 단계는 충분히 통합되고 또 서로 상호 의존적이다. In general, each of these three generic domains or steps of the main activities and processes of hyper-spectral imaging and analysis applications can be characterized by the following performance parameters at various and different levels or degrees: accuracy, precision (reproducibility) Sensitivity, resolution, and speed. In any given hyper-spectral imaging and analysis application, the three general domains or steps of the main activities and processes mentioned above are fully integrated and interdependent.

하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 적용의 주요 활동 및 과정의 제1 일반적 도메인 또는 단계, 즉, 관련 샘플의 적절한 시험 형태의 제조에 관련된 정확도, 정밀도(재현성), 감도, 해상도, 및/또는 속도(시간 척도)의 성능 변수는, 주요 활동 및 과정의 후속하는 제2 및 제3의 일반적 도메인 또는 단계 각각의 정확도, 정밀도(재현성), 감도, 해상도, 및/또는 속도(시간 척도)의 성능 변수에 영향을 준다. 더욱 특히, 관심 샘플의 적절한 시험 형태를 제조하는 주요 활동 및 과정은 관심 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보 생성 및 수집에 영향을 주며, 이는 다시 생성되고 또 수집된 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는데 영향을 준다. Precision (reproducibility), sensitivity, resolution, and / or speed (time scale) associated with the manufacture of the first general domain or step of the major activities and processes of hyper spectral imaging and analysis applications, ) Influences performance variables of accuracy, precision (reproducibility), sensitivity, resolution, and / or speed (time scale) of the subsequent second and third generic domains or steps of the main activity and process give. More particularly, the main activities and processes for producing the appropriate test form of the sample of interest affect the generation and collection of hyperspectral image data and information of the test form of the sample of interest, And information processing and analysis.

관심 샘플의 적절한 시험 형태의 제조Preparation of the appropriate test form of the sample of interest

하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 적용의 주요 활동 및 과정의 이러한 일반적 도메인 또는 단계는 소정 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템의 장치 및 기구의 동작과 사용에 적합하고 화합할 수 있는 관심 샘플의 적절한 시험 형태의 제조를 포함한다. 전형적으로, 관심 샘플의 적절한 시험 형태는 원래 고체, 용액, 또는 현탁액 형태의 관심 샘플을 비교적 소량(예를 들어, 마이크로리터(㎕) 수준) 사용하는 것을 포함한다. 다르게는, 관심 샘플(관심 샘플에 존재하는 물질 및 그의 성분 포함)의 실제 조성 또는 구성에 따르면, 관심 샘플의 적절한 시험 형태는 용해, 현탁 및/또는 혼합을 포함할 수 있고, 즉 비교적 소량의 관심 샘플을 용액 또는 현탁액 형태로 재구성(reformulate)하는 것을 포함할 수 있다. 관심 샘플의 고체, 용액, 또는 현탁액 시험 형태의 일부 또는 등분량을 전형적으로 청정하고, 불활성인 금속 슬라이드 또는 플레이트 상에 배치하거나, 또는 청정하고, 불활성인 플라스틱(예컨대, Teflon®) 또는 유리 현미경 유형 슬라이드 또는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템에서 샘플 홀더로서 작용하기에 적합한 플레이트 상에 배치한다. 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액의 일부 또는 등분량을 갖는 슬라이드 또는 플레이트(샘플 홀더)는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템의 3차원적으로 이동가능한(즉, 병진성(translational)) 및 경우에 따라 각도에 따라(angularly) 이동가능한(즉, 회전성) 검사 스테이지 또는 플랫폼 위에 적절하게 배치되어 고정된다.These general domains or steps of the main activities and processes of hyper spectral imaging and analytical applications are the production of appropriate test forms of the sample of interest that are suitable and suitable for use in the operation and use of devices and instruments of a given hyperspectral imaging and analysis system . Typically, the appropriate test form of the sample of interest includes the use of a relatively small amount (e. G., Microliter (l) level) of sample of interest in the form of a solid, solution, or suspension. Alternatively, depending on the actual composition or configuration of the sample of interest (including the material and its components present in the sample of interest), the appropriate test form of the sample of interest may include dissolution, suspension and / or mixing, And reformulating the sample in the form of a solution or suspension. (E.g., Teflon ( R )) or a glass microscope type (e. G., A Teflon < ( R ) > type), in the form of a solid, Slide or hyper-spectral imaging and analysis system. A slide or plate (sample holder) having a test solution or a portion of suspension of the sample of interest or an equal amount of the sample (sample holder) is three-dimensionally movable (i.e., translational) (I.e., rotatable) inspection stage or platform that is angularly movable relative to the platform.

관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석의 이하에 기재된 중요한 현안 문제 및 한계를 충분히 이해할 목적으로, 다음은 관심 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상(scene)을, 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에 존재하는 대상물의 유형, 카테고리 또는 클래스 측면에서 간단히 설명한다. For the purpose of fully understanding the important pending issues and limitations of the hyperspectral imaging and analysis of the sample of interest, the following describes a hyperspectral imaged scene of a test form of the sample of interest, And is briefly described in terms of the type, category, or class of objects present in the imaged image.

관심 샘플의 Of interest samples 하이퍼스펙트랄적으로Hyperspectral 이미지화된 화상, 및 관심 샘플 중의 대상물의 유형, 카테고리 또는 분류 The type of image, the category, or the classification of the object in the sample of interest

일반적으로, 관심 샘플(관심 샘플에 존재하는 물질 및 그의 성분 포함)의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서, 대상물(즉, 부분, 물질, 성분)은 2개의 주요하고 상이한 형태, 카테고리 또는 분류에 따라서 유형화되고, 카테고리화되거나, 또는 분류될 수 있다. 즉, '비관심 대상물', 및 '관심 대상물'은 각각 기본적으로 다음과 같이 정의된다. '비관심 대상물'은 관심 샘플을 포함하는 공정의 인간 동작자(관찰자, 뷰어, 분석자, 및/또는 조정자)가 흥미를 갖지 않는 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에 존재하거나 또는 함유된 대상물에 상응한다. '관심 대상물'은 관심 샘플을 포함하는 공정의 인간 동작자가 흥미를 갖는 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에 존재하거나 또는 함유된 대상물에 상응한다. 본 발명의 내용에서 비관심 대상물 및 관심 대상물의 현저히 상이한 의미 및 속성을 더욱 이해하기 위하여, 비관심 대상물은 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상의 내부 또는 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상의 '배경'의 일부로 간주되는 반면에, 관심 대상물은 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상의 '표적'이거나 또는 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상의 내부로 간주된다. 따라서, 하이퍼스펙트랄 이미징에서, 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에 존재하거나 또는 함유된 몇 개의 대상물(즉, 부분, 물질, 성분)의 복수의 수집 또는 앙상블 중에서 개별 대상물은 대상물의 상술한 2개의 주요한 상이한 유형, 카테고리 또는 분류, 즉 비관심 대상물(즉, 배경), 및 관심 대상물(즉, 표적)에 따라서 유형화되고, 카테고리화되거나, 또는 분류될 수 있다. In general, in a hyperspritally imaged image of a test form of a sample of interest (including a substance present in the sample of interest and its components), the object (i.e., part, substance, component) is divided into two major and different forms, Or may be typed, categorized, or classified according to classification. That is, the 'unattended object' and the 'object of interest' are basically defined as follows. An " unattended object " is one in which a human operator (observer, viewer, analyst, and / or coordinator) of the process that includes the sample of interest is present in a hyperspritifically imaged image of an interest sample of interest, Corresponds to the object. An " object of interest " is present in, or corresponds to, an object contained in a hyperspectrally imaged image of a sample of interest in which the human operator of the process including the sample of interest is interested. To further understand the significantly different meanings and attributes of the objects of interest and the objects of interest in the context of the present invention, the object of interest may be a hyper-spectrally imaged image of the sample of interest, Is considered a part of the 'background', while the object of interest is the 'target' of the hyperpectively imaged image of the sample of interest or is considered to be the interior of the hypersprecally imaged image. Thus, in hyper spectral imaging, a plurality of collections or ensembles of a number of objects (i.e., portions, materials, components) present or contained in a hyperpectively imagewise image of a sample of interest, May be typed, categorized, or classified according to one of two major different types, categories, or classifications: an unattached object (i.e., background), and an object of interest (i.e., a target).

전형적으로, 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상 각각은 대상물의 이전에 정의한 2개의 주요한 상이한 유형, 카테고리 또는 분류의 상이한 상대적 숫자(즉, 비, 비율)의 분포를 포함하거나 또는 함유한다. 예를 들어, 소정의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상은 비교적 적은 수의 관심 대상물(표적) 및 비교적 다수의 비관심 대상물(비교적 높거나 또는 '노이지(noisy)' 배경에 상응)의 분포를 포함하거나 또는 함유할 수 있다. 반대로, 소정 이미지화된 화상은 비교적 다수의 관심 대상물(표적) 및 비교적 소수의 비관심 대상물(비교적 낮은 또는 '조용한(quiet)' 배경)의 분포를 포함하거나 또는 함유할 수 있다. Typically, each hyperspectrally imaged image of a sample of interest includes or contains a distribution of different relative numbers (i.e., ratios, ratios) of the two previously defined major types, categories, or classes of objects. For example, a given hyperspectral imaged image includes a distribution of a relatively small number of objects of interest (targets) and a relatively large number of unattractive objects (corresponding to a relatively high or noisy background) Or may contain. Conversely, a given imaged image may contain or contain a distribution of a relatively large number of objects of interest (targets) and a relatively small number of unattractive objects (relatively low or 'quiet' backgrounds).

또한, 예를 들어, 대다수의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상이 비교적 다수의 비관심 대상물(높거나 또는 노이지 배경)에 비하여 비교적 '예외적으로' 소수의 관심 대상물(표적)을 포함하거나 또는 함유하는 다수의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 적용이 존재한다. 예를 들어, 이러한 적용은 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에 존재하거나 또는 함유된 모든 대상물[관심(표적) 및 비관심(배경)]의 개수에 대한 관심 대상물(표적)의 개수가 1% [1 pph(part per hundred] 또는 10-1 % [1 ppt(part per thousand)], 또는 10-4 % [1 ppm(part per million)], 10-7 % [1 ppb(part per billion)], 또는 10-10 % [1 pptr(part per trillion)] 만큼 낮은 비 또는 비율에 상응하는 경우이다. It is also possible, for example, that a majority of hyperspritifically imaged images contain or " contain " a relatively small number of objects of interest (targets) relative to a relatively large number of unattended objects (high or noisy backgrounds) There are a number of hyperspectral imaging and analytical applications. For example, such an application may be based on the assumption that the number of objects of interest (targets) for all objects (interest (target) and unfocused (background)) are present in a hyperspectrally imaged image or 1% 1 pph (part per hundred] or 10 -1% [1 ppt (part per thousand)], or 10 -4% [1 ppm (part per million)], 10 -7% [1 ppb (part per billion)] , Or 10 - 10 % [1 pptr (part per trillion)].

대상물의 2개의 상이한 유형, 카테고리 또는 분류의 상이한 상대적 수(비, 비율)의 분포를 비롯한 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상 이외에, 각 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 대상물(즉, 부분, 물질, 성분)은 다종 다양한 가능한 생물학적, 화학적, 및/또는 물리적, 특성, 특징, 및 거동의 세트에 의해 정의될 수 있고 또 특징화될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 소정 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서, '하이퍼스펙트랄' 이미지 데이터 및 정보(특히 스펙트럼 지문 또는 서명 패턴 유형의 확인 및 특징화 형태의 스펙트럼 표시에 상응하는 방출 스펙트럼 포함)가 아주 유사하거나, 거의 동일한, 즉 간신히 구별할 수 있거나 또는 분석할 수 있지만 '생물학적, 화학적, 및/또는 물리적' 데이터 및 정보(특성, 특징, 및/또는 거동 측면에서)는 현저하게 상이하며, 또 전혀 유사하거나 또는 거의 동일하지 않은, 즉 전혀 용이하게 구별할 수 없거나 또는 분석할 수 없거나, 또는 그 역도 동일한 대상물의 상이한 상대적인 수 및 유형 종류가 존재할 수 있다. In addition to the hypersprecially imaged images, including the distribution of the two different types, categories, or different relative numbers (ratio, ratio) of objects of the object, each hypersprospectively imaged object (i.e., ) Can be defined and characterized by a wide variety of possible biological, chemical, and / or physical, characteristic, characteristic, and behavioral sets. For example, in a given hyperspectrally imaged image, the 'hyperspectral' image data and information (including the emission spectrum corresponding to the spectral representation of the identification and characterization type of the spectral fingerprint or signature pattern type) Biological, chemical, and / or physical 'data and information (in terms of characteristics, characteristics, and / or behavior) are significantly different, and even though they are similar, nearly identical, i.e. barely distinguishable or analytical, There may be different relative numbers and types of types of similar or less nearly identical, i. E., Not readily distinguishable or non-analytical, or vice versa.

관심 샘플의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서 관심 대상물(표적) 및 비관심 대상물(배경)의 상이한 관련 수(즉, 비, 비율)의 실제 분포에도 불구하고, 임의의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 적용은 궁극적으로 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서 비관심 대상물(배경)로부터 관심 대상물(표적)을 확인하고, 구별하며, 또 분석할 필요를 포함한다. 이는 비관심 대상물(배경)의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보로부터 관심 대상물(표적)의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 확인하고, 구별하며 또 분석할 필요를 포함한다. 또한, 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상 중의 관심 대상물(표적) 및 비관심 대상물(배경)의 생물학적, 화학적, 및/또는 물리적 데이터 및 정보와 관련하여 확인하고, 구별하며, 또 분석하는 것과 같은 실시가 필요하다.Despite the actual distribution of the different related numbers (i.e., ratio, ratio) of the object of interest (target) and the object of interest (background) in the hyperspectrally imaged image of the sample of interest, any hyper- spectral imaging and analysis The application ultimately involves the need to identify, distinguish, and analyze the object of interest (background) from the object of interest (background) in a hyperspectral imaged image. This includes the need to identify, identify and analyze hyper-spectral image data and information of the object of interest (hyper-spectral image data and information) of the object of interest (background). It is also possible to perform such operations as identifying, discriminating, and analyzing biological, chemical, and / or physical data and information of a subject of interest (target) and an unattended object (background) in a hyperspritifically imaged image .

관심 샘플의 Of interest samples 하이퍼스펙트랄Hyperspectral 이미징Imaging 및 분석의 중요한 현안 문제 및 한계  And critical issues and limitations of analysis

일반적으로, 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석의 중요한 현안 문제 및 한계는 보통 고 정확도, 및/또는 고 정밀도(고 재현성), 및/또는 고 감도, 및/또는 고 해상도, 및/또는 높은 속도(단시간 척도)의 실시 변수의 몇 개 조합을 온-라인(실시간, 근 실시간) 또는 오프-라인 동안 최적으로 또 고도의 효과적인 방식이 되게 하면서, 주요 활동 및 과정의 앞서 기재한 3개의 별도이나 통합된 일반적인 도메인 또는 단계 (i), (ii) 및 (iii)를 실시하거나 또는 실시하려 할 때 생기는 이론적 및/또는 실제적 어려움과 복잡함을 기본으로 하거나, 포함하거나, 및/또는 관련된다. 고 정확도, '및' 고 정밀도(고 재현성), '및' 고감도, '및' 고 해상도, '및' 높은 속도(단시간 척도)의 고도로 바람직한 실시 성능의 '궁극적' 조합이 항상(즉, 동시에) 온-라인(실시간, 근 실시간) 또는 오프-라인 동안 최적으로 또 고도로 효과적인 방식으로 실시되게 하면서 주요 활동 및 과정의 일반적 도메인 또는 단계, (i), (ii) 및 (iii)을 실시할 때 또는 실시하려 할 때 특히 어려움과 복잡함이 생긴다. In general, the major pending issues and limitations of hyperspectral imaging and analysis of samples of interest are usually high accuracy and / or high precision (high reproducibility), and / or high sensitivity, and / or high resolution, and / (Real-time, near-real-time), or off-line, of the main activities and processes, while making several combinations of the operational variables Include, and / or relate to the theoretical and / or practical difficulties and complexities that arise when implementing or attempting to implement the generic domain or steps (i), (ii) and (iii) Ultimate 'combination of highly desirable performance with high accuracy, high precision, high reproducibility, and high sensitivity, and high resolution, and high speed (short time measure) (I), (ii) and (iii) of the main activities and processes, while allowing the on-line (real-time, near-real-time) or off-line to be performed in an optimal and highly effective manner Especially when it comes to carrying out difficulties and complications.

관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 실시할 때 생기는 어려움 및 복잡함의 주요 원인 또는 기원은 흔히 관심 샘플 중에 비관심(배경) 대상물(부분, 물질, 성분)이 문제적이고 복잡한 공간적 및/또는 일시적으로 변동적으로 존재하는 것이고, 이것이 관심 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상 중에 비관심 대상물(배경)의 상응하는 문제적이고 복잡한 공간적 및/또는 일시적으로 변동적으로 존재하게 직접적으로 옮겨지는(translating) 것이다. 관심 샘플 중에 비관심 대상물이 공간적 및/또는 일시적으로 변동적으로 존재하는 것은 관심 샘플 중의 관심 대상물(부분, 물질, 성분)(표적)의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 다양한 정도(몇 개의 상호 의존적인 인자에 따라)로 부정적으로 간섭한다. 따라서, 관심 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상 중에 비관심 대상물(배경)이 공간적 및/또는 일시적으로 변동적으로 존재하는 것은 관심 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서 관심 대상물(표적)의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 대하여 다양한 정도로 부정적으로 간섭한다. The main causes or origins of the difficulty and complexity of performing hyper-spectral imaging and analysis of the sample of interest are often the fact that unattractive (background) objects (parts, materials, components) in the sample of interest are problematic and complex spatial and / Which is variable and which is transferred directly to the corresponding problematic and complex spatial and / or temporally variable presence of the un-interested object (background) in the hyperspectrally imaged image of the test form of the sample of interest lt; / RTI > The spatial and / or temporal variation of the unattached object in the sample of interest may be determined by performing a hyper-spectral imaging and analysis of the object of interest (moiety, material, component) (target) in the sample of interest to varying degrees Depending on the factor). Thus, the spatial and / or temporal variation of the unspecific object (background) in the hyperspritifically imaged image of the test form of the sample of interest can be used to determine whether a hyperspritifically imaged image In various degrees negatively with respect to the hyperspectral imaging and analysis of the object of interest (target).

비관심 대상물(배경)이 공간적 및/또는 일시적으로 변동적으로 존재하는 것에 관련된 상술한 문제적이고 복잡한 관점은 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보의 생성과 수집에 부정적으로 영향을 줄 수 있고, 이는 다시 생성되고 수집된 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는데 부정적으로 영향을 준다. 또한, 상응하는 부정적 영향과 함께 이러한 문제적이고 복잡한 관점은 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위한 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 통하여 관심 샘플을 분석하는 것을 기본으로 하는 것과 같은 전반적 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 적용의 정확도, 정밀도(재현성), 감도, 해상도, 및/또는 속도(시간 척도)의 성능 변수의 고도화를 달성하기 어렵게 만든다. The above-described problematic and complex aspects relating to the spatial and / or temporal variation of an object of interest (background) may negatively impact the generation and collection of hyperspectral image data and information of interest samples, This negatively affects the processing and analysis of re-generated and collected hyper-spectral image data and information. In addition, this problematic and complex view, along with the corresponding negative impacts, can be addressed by overall hyperspectral imaging, such as based on analyzing a sample of interest through hyper-spectral imaging and analysis to identify and characterize an object of interest Making it difficult to achieve performance parameters of accuracy, precision (reproducibility), sensitivity, resolution, and / or speed (time scale) of the analytical application.

관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 부정적으로 영향을 주는 비관심 대상물(배경)의 공간적 및/또는 일시적으로 변동적인 존재와 관련된 상술한 문제적이고 복잡한 관점은 공기 샘플 중의 관심 대상물(표적)을 확인하고 특징화하기 위하여 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 통하여 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)을 분석하는 온-라인(실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인을 포함한 적용에 특히 관련된다. 특히, 이러한 적용의 경우, 상기 공기 샘플은 실내 공기원(예컨대 우체국, 공항, 지하철역, 쇼핑몰, 스포츠 경기장, 또는 사무실 건물) 또는 실외 공기원으로부터 수집되거나 또는 얻을 수 있다. 이러한 적용에서, 간섭성 비관심 대상물(배경)은 공기 샘플에 존재하는 다수의 상이한 (비표적: non-target) 성분(즉, 부분, 물질, 성분)이다. 공기 샘플에서, 관심 대상물(표적)은 (위험할 수 있는) 생물제(예컨대, 세균[포자형성 세균 탄저균과 같은], 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 (위험할 수 있는) 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 제조될 수 있고 또 바람직하게는 고체(예컨대, 미립자) 상의 화학독극물[예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물]일 수 있다. The above described problematic and complex aspects associated with the spatial and / or temporally variable presence of an unattended object (background) that negatively impacts the hyperspectral imaging and analysis of the sample of interest can be achieved by identifying the object of interest (target) (Real-time or near-real-time) or off-line for analyzing a sample of air (i.e., an air sample) through hyper-spectral imaging and analysis to characterize and characterize the air. In particular, for such applications, the air samples may be collected or obtained from indoor air sources (e.g., post offices, airports, subway stations, shopping malls, sports arenas, or office buildings) or outdoor air sources. In this application, the coherent un-interested object (background) is a number of different (non-target) components (i.e., moieties, materials, components) present in the air sample. In an air sample, the object of interest may be a biological agent (such as a bacterium [such as a spore forming bacterial anthrax], a virus, a fungus, or a toxin), or a (possibly dangerous) Or a chemical additive (e.g., a cyanide compound, or an organic compound) on a solid (e.g., a particulate), which may be composed or prepared from an organic and / or inorganic substance Phosphorus compound].

수집된 공기 샘플에서, 간섭성 비관심 대상물(배경)은 공기원에 존재하는 다수의 공간적으로 다양한(즉 위치 또는 장소에 따라 다양하거나 또는 변화하는) 및/또는 일시적으로 다양한(즉, 시간에 따라 다양하거나 또는 변화하는) 상이한 유형 및 농도의 (비표적) 성분(즉, 부분, 물질, 성분)에 기원한다. 실내 또는 실외 공기원은 전형적으로 먼지(관심을 두고 있는 미세, 건조 입자), 화분(식물로부터 생산된 화분 과립으로 이루어진 미립자 또는 분말상 물질), 미네랄, 생물학적 물질의 비표적 유형(곰팡이(진균), 세균), 및 비표적 유형의 미립자 화학적 물질과 같은 다수의 공간적으로 및/또는 일시적으로 다양하고 상이한 유형 및 농도의 (비표적) 성분을 포함한다. 이러한 공기원 중에 있는 (비표적) 성분은 (실내 또는 실외) 공기원을 통하여 순환하는 미세 고체 또는 액체 입자의 가스 현탁액인 에어로졸 형태일 수 있다. 이러한 (비표적) 성분은 실내 또는 실외 공기원의 국소적 대기 분위기 및 기후 조건에서 공간적 및/또는 일시적 변화에 따라서, 및 공기 샘플이 공기원으로부터 수집되거나 또는 얻어지는 장소 및 시간에 따라서 전형적으로 공간적으로 다양하거나 변화하거나(즉, 위치 및 장소에 따라 다양하거나 변화하는) 및/또는 일시적으로 다양하거나 변화하는(즉, 시간에 따라 다양하거나 변화하는) 상대적 농도를 갖는다. 따라서, 복수의 공기 샘플은 공기 샘플이 수집되거나 또는 얻어지는 공기원에서 이들의 공간적 및/또는 일시적 변화에 따라서 상대적 농도가 변화하는 공간적 및/또는 일시적으로 변화하는 (비표적) 성분을 갖는 것으로 예상된다.In the collected air samples, the coherent object of interest (background) may be a number of spatially diverse (i. E. Varying or varying depending on location or location) and / or temporally diverse (Non-target) components (i.e., portions, materials, components) of different types and concentrations. Indoor or outdoor air sources typically include dust (the fine, dry particles of interest), pollen (microparticles or powdered materials made of plant granules), minerals, non-target types of biomaterials (fungi, Microbes), and non-target types of particulate chemical materials, as well as a number of spatially and / or temporally diverse and different types and concentrations of (non-target) components. The (non-target) component in such an air source may be in the form of an aerosol, which is a gas suspension of fine solids or liquid particles circulating through an air source (indoor or outdoor). Such (non-target) components can be used in accordance with spatial and / or temporal changes in the local atmospheric and climatic conditions of the indoor or outdoor air source, and in accordance with the spatial and / (I.e., vary or vary depending on location and location) and / or temporally vary or vary (i.e., vary or change over time). Thus, a plurality of air samples are expected to have spatially and / or temporally varying (non-target) components whose relative concentrations vary with their spatial and / or temporal variation in the air source from which the air samples are collected or obtained .

유사한 방식으로, 실내 또는 실외 공기원으로부터 수집되거나 또는 얻어진 공기 샘플에 존재하는 (위험할 수 있는) 생물제(예컨대, 세균[포자형성 세균 탄저균과 같은], 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 (위험할 수 있는) 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 화학독극물[예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])과 같은 관심 대상물(표적)은, 실내 또는 실외 공기원의 국소적 대기 분위기 및 기후 조건에서 공간적 및/또는 일시적 변화에 따라서, 또 공기 샘플이 공기원으로부터 수집되거나 또는 얻어지는 장소 및 시간에 따라서, 전형적으로 공간적으로 다양하거나 변화하거나(즉, 위치 및 장소에 따라 다양하거나 변화하는) 및/또는 일시적으로 다양하거나 변화하는(즉, 시간에 따라 다양하거나 변화하는) 상대적 농도를 갖는다. 따라서, 복수의 공기 샘플은 공기 샘플이 수집되거나 또는 얻어지는 공기원에서 공간적 및/또는 일시적 변화에 따라 상대적 농도가 변동하는 공간적 및/또는 일시적으로 다양한 관심 대상물(표적)을 갖는 것으로 예상된다. In a similar manner, a biological agent (such as a bacterium (such as a spore forming bacterial anthrax), a virus, a fungus, or a toxin) present in (or at risk of) an air sample collected or obtained from an indoor or outdoor air source, (Target) such as a chemical (e.g., a neurogenic agent such as sarin, tartar, or suffix), or a chemical poison [such as a cyanide compound or an organic phosphorus compound] Depending on the spatial and / or temporal changes in the local atmospheric and climatic conditions of the air source, and also depending on the place and time at which the air sample is collected or obtained from the air source, the air sample typically varies or varies spatially (i.e., (I.e., vary or vary depending on the location) and / or temporally vary or vary (i.e., vary or change over time) Neunda. Accordingly, it is anticipated that a plurality of air samples will have a spatial and / or temporally diverse object of interest (target) in which the air sample is collected or the relative concentration varies with spatial and / or temporal changes in the resulting air source.

이러한 적용에서, 전형적으로, 공기 샘플의 시험 형태의 소정의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상은 비교적 소수의 관심 대상물(표적, 예를 들어, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태), 및 비교적 다수의 비관심 대상물(공기 샘플의 (비표적) 성분 형태의 높은 또는 노이지 배경) 분포를 포함하거나 함유한다. 또한, 이러한 적용에서, 전형적으로 대다수의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상은 비교적 다수의 비관심 대상물(배경)에 비교하여 상대적으로 아주 소수의 관심 대상물(표적)을 포함하거나 함유한다. 예를 들어, 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상 중에 존재하거나 또는 함유된 모든 대상물[관심(표적) 및 비관심(배경)]의 개수에 대한 관심 대상물(표적)의 개수는 1%[1 pph], 또는 10-1%[1 ppt], 또는 10-4 % [1 ppm], 10-7 % [1 ppb], 또는 10-10 % [1 pptr] 만큼 낮은 비 또는 비율에 상응한다. In such an application, typically, a given hyperspectral imagery of the test form of the air sample is obtained from a relatively small number of objects of interest (such as a target, e.g., a spectrally marked biological or chemical form) (Including high or noisy backgrounds in the form of (non-target) components of the air sample). Also, in this application, typically a majority of the hyperspritifically imaged images contain or contain a relatively small number of objects of interest (targets) relative to a relatively large number of unattended objects (backgrounds). For example, the number of objects of interest (target) for all objects (interest and no interest) that are present or contained in a hyperspectrally imaged image is 1% [1 pph] , Or 10 -1% [1 ppt], or 10 -4 % [1 ppm], 10 -7 % [1 ppb], or 10 -10 % [1 pptr].

부가적으로, 이러한 적용에서, 공기 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서, 각 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 관심 대상물(표적, 예컨대, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태) 성분 및 각 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 비관심 대상물(배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태) 성분은 다양한 다수의 가능한 생물학적, 화학적, 및/또는 물리적, 특성, 특징, 및 거동 세트에 의해 정의되고 특징화될 수 있다. 예를 들어, 소정의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서, 관심 대상물(표적, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태) 성분 및 비관심 대상물(배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태) 성분이 아주 유사하거나 또는 거의 동일한, 즉, 간신히 구별할 수 있거나 또는 분석할 수 있지만 '생물학적, 화학적, 및/또는 물리적' 데이터 및 정보(특성, 특징, 및/또는 거동 측면에서)가 현저히 상이하고, 또 전혀 유사하지 않거나 또는 거의 동일하지 않은, 즉, 전혀 용이하게 구별할 수 없거나 또는 분석할 수 없는, 또는 그 반대인 '하이퍼스펙트랄' 이미지 데이터 및 정보(특히 예를 들어 스펙트럼 지문 또는 서명 패턴 유형의 확인 및 특징화 형태의 스펙트럼 표시에 상응하는 방출 스펙트럼을 비롯한)를 나타내는 시나리오가 생길 수 있다. Additionally, in this application, in a hyperspritifically imaged image of a test form of an air sample, each hypersprospectively imaged object of interest (a target, e.g., a spectrally marked biological or chemical form ) Component and each hypersproscopically imaged unattached object (background, (non-target) component form of the air sample) components can be applied to a variety of possible biological, chemical, and / or physical, ≪ / RTI > For example, in a given hyperspectrally imaged image, an object of interest (a target, a spectrally marked biologic or chemical form) component and an object of no interest (background, (non-target) ) Components are very similar or nearly identical, i.e., barely distinguishable or can be analyzed, but the biological, chemical and / or physical data and information (in terms of characteristics, characteristics and / or behavior) Hyperspectral " image data and information (in particular spectral fingerprints or signatures, for example) that are not at all similar or nearly identical, i.e., not at all easily distinguishable or non-analytical, Including identification of the pattern type and emission spectrum corresponding to the spectral representation of the characterization form.

공기 샘플의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서 관심 대상물(표적, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태) 및 비관심 대상물(배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태)의 상이한 상대적 개수(즉, 비, 비율)의 실제적 분포에도 불구하고, 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서 비관심 대상물(배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태)로부터 관심 대상물(표적, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태)을 확인하고, 구별하며 또 분석할 궁극적 필요성이 존재한다. The different relative numbers of the object of interest (the target, the spectrally marked biologic or chemical form) and the object of interest (the background, the (non-target) component form of the air sample) in the hyperspectrally imaged image of the air sample (Target, spectrally marked) from an object of interest (background, form of (non-target) component of the air sample) in a hyperspectrally imaged image, despite the actual distribution of the Biologic or chemical form), there is an ultimate need to identify, identify and analyze.

이는 비관심 대상물(배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태)의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보로부터 관심 대상물(표적, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태)의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 확인하고, 구별하며 또 분석할 필요를 포함한다. 또한, 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서 관심 대상물(표적, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태) 및 비관심 대상물(배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태)의 생물학적, 화학적, 및/또는 물리적 데이터 및 정보에 관련된 과정 및 작업을 확인하고, 구별하며 또 분석할 필요가 존재한다. 또한, 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상이 공기 샘플로부터 생성되고 또 수집되고, 비관심 대상물(배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태) 및 관심 대상물(표적, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태)은 공기 샘플이 수집되거나 얻어지는 공기원에서 공간적 및/또는 일시적 변동에 따라서 다양한 상대적 농도를 갖는 사실에서 과정 및 동작에서 확인하고, 구별하며 또 분석할 필요가 존재한다. This includes hyper-spectral image data of the object of interest (target, spectrally marked biological or chemical form) from the hyperspectral image data and information of the object of interest (background, non-target component form of the air sample) This includes the need to identify, identify and analyze information. In addition, biological, chemical, and biological properties of the subject (target, spectrally marked biologic or chemical form) and uninterested object (background, airborne (non-target) There is a need to identify, distinguish, and analyze processes and operations involving physical and / or physical data and information. In addition, a hyperspritifically imaged image is generated and collected from an air sample and is then collected and compared to an object of interest (the background, the (non-target) component form of the air sample) and the object of interest (the target, There is a need to identify, differentiate and analyze in process and operation the fact that air samples have various relative concentrations according to spatial and / or temporal variations in the air source from which the air sample is collected or obtained.

따라서, 공기 샘플에서 비관심 대상물(배경)의 공간적 및/또는 일시적으로 변동적인 존재로 인하여 상응하는 부정적 영향과 더불어 상기 기재한 문제적이고 복잡한 관점은 전반적 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 적용의 정확도, 정밀도(재현성), 감도, 해상도, 및/또는 속도(시간 척도)의 성능 변수를 높은 레벨로 달성하기 어렵게 만든다. 이는 목적 대상물을 확인하고 특징화하기 위한 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)의 온-라인(실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 비롯한 예시적 특정 적용의 경우에 특히 그러하며, 이러한 적용에서, 간섭적인 비관심 대상물(배경)은 공기 샘플 내에 존재하는 다수의 상이한 공간적으로 및/또는 일시적으로 변동적인 (비표적) 성분(즉, 부분, 물질, 성분)이고, 또 관심 대상물(표적)은 (위험할 수 있는) 생물제(예컨대, 세균[포자형성 세균 탄저균과 같은], 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 (위험할 수 있는) 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 화학독극물[예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])일 수 있다.Thus, the problematic and complex aspects described above, along with the corresponding negative impacts due to the spatial and / or temporal variation of the unobstructed object (background) in the air sample, can be attributed to the accuracy, precision Reproducibility), sensitivity, resolution, and / or speed (time scale) performance at high levels. This is particularly the case in the case of certain specific applications including on-line (real-time or near-real-time) or off-line hyper spectral imaging and analysis of air samples (i.e., air samples) to identify and characterize the object of interest In this application, the coherent unattached object (background) is a plurality of different spatially and / or temporally variable (non-target) components (i.e., moieties, materials, components) present in the air sample, (Target) can be a biological agent (such as a bacterium (such as a spore forming bacterial anthrax), a virus, a fungus, or a toxin), or a (possibly dangerous) , Tartar, or suffix], or a chemical poison [e.g., a cyanide compound, or an organic phosphorus compound]).

따라서, 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석이 잘 공지되고 또 과학 및 기술의 다양한 다수의 상이한 분야 및 영역의 종래 기술에서 실시되고 또 현재에도 실시되고 있음에도 불구하고, 공기 샘플과 같은 관심 샘플에 비관심 대상물(배경)이 공간적 및/또는 일시적으로 변동적으로 존재하는 것에 의해 유발되어, 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 현저하게 제한하는, 상술한 문제적이고 복잡한 관점 및 그에 따른 부정적 영향은 계속 존재하고 있어 극복할 필요가 있다. Thus, although hyper-spectral imaging and analysis are well known and carried out in the prior art and in the current state of the art in a wide variety of different fields and areas of science and technology, Background) is caused by spatial and / or temporally fluctuating existence, the above-described problematic and complex viewpoints and the adverse impacts thereof which significantly limit the hyperspectral imaging and analysis of the sample of interest continue to exist It is necessary to overcome.

관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위하여 관심 샘플을 하이퍼스펙트랄 이미징하고 분석하는 방법에 관한 발명이 요청되며, 또 그러한 발명은 아주 유리하고 유용할 것이다. 시험 용액 또는 현탁액이 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리되기에 특히 적합하도록 관심 샘플로부터 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 과정을 포함하는 발명이 또한 요청된다. 관심 물질 및 적어도 하나의 관심 대상물이 고체(예컨대, 미립자) 상, 액체(예컨대, 용액 또는 현탁액) 상, 및/또는 가스(예컨대, 에어로졸) 상의 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어지는 관심 샘플의 다양하고 상이한 유형 또는 종류의 온-라인(예컨대, 실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 일반적으로 적용가능한 발명이 요청된다. 부가적으로, 고 정확도, '및' 고 정밀도(고 재현성), '및' 고 감도, '및' 고 해상도, '및' 높은 속도(단시간 척도)의 고도로 바람직한 성능 변수의 '궁극적' 조합을 한꺼번에(즉, 동시에) 온-라인 또는 오프-라인 동안 최적으로 또 고도로 효과적인 방식으로 달성할 수 있는 능력을 제공하는 발명이 요청된다. In order to identify and characterize an object of interest, there is a need for an invention relating to a method of imaging and analyzing a sample of interest with hyper spectral, and such an invention would be very advantageous and useful. An invention is also required which comprises preparing a test solution or suspension from a sample of interest such that the test solution or suspension is particularly suitable to be subjected to hyper-spectral imaging and analysis. The sample of interest, which consists of or consists of organic and / or inorganic materials on a solid (e.g., particulate) phase, liquid (e.g., solution or suspension) phase, and / or gas (e.g., aerosol) (E.g., real-time or near-real-time) or off-line hyper-spectral imaging and analysis of a wide variety of different types or classes of images. Additionally, the 'ultimate' combination of highly desirable performance variables of high accuracy, 'high precision (high reproducibility),' high sensitivity ', and' high resolution 'and' high speed (short time measure) There is a need for an invention that provides the ability to achieve in an optimal and highly effective manner during on-line or off-line operation (i.e., simultaneously).

또한, 관심 대상물이 (위험할 수 있는) 생물제(예컨대, 세균[포자형성 세균 탄저균과 같은], 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 (위험할 수 있는) 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 화학독극물[예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])일 수 있는, 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위하여 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)의 온-라인(실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 포함하는 적용에서 특히 실시가능한 방법이 요청된다. 또한, 공기 샘플이 실내 공기원(예컨대, 우체국, 공항, 지하철역, 쇼핑몰, 스포츠 경기장, 또는 사무실 건물)으로부터 또는 실외 공기원으로부터 수집되거나 얻어지는 (예컨대, 공기 샘플링 또는 수집 시스템을 통하여) 발명이 요청된다. 부가적으로, 관심 대상물이 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 통하여 확인 및 특징화가 가능하도록 화학적으로 마킹된(예컨대, 삼염화 테르븀 [TbCl3]를 통하여), 또는 생물학적으로 마킹된(예컨대, 면역분석 수법의 항체를 통하여) 포자형성 세균 탄저균과 같은 생물제일 수 있는 발명이 특히 요청된다. It is also contemplated that the subject of interest may be a biological agent (eg, a bacterium (such as a spore forming bacterial anthrax), a virus, a fungus, or a toxin), or a chemical (eg, (I.e., air sample) to identify and characterize a subject of interest in a sample of interest, which may be a chemical compound, such as a cyanide compound, a cyanine compound, A particularly feasible method is desired in applications involving on-line (real-time or near-real-time) or off-line hyper spectral imaging and analysis. An invention is also required of an air sample being collected or obtained from an indoor air source (e.g., a post office, an airport, a subway station, a shopping mall, a sports arena, or an office building) or from an outdoor air source . Additionally, it is contemplated that the subject of interest may be chemically marked (e.g., via terbium trichloride [TbCl 3 ]) or biologically marked (e.g., by immunoassay techniques) to allow identification and characterization of the subject through hyperspectral imaging and analysis Spore-forming bacteria. Through the antibody, an invention which is biologically like anthrax bacteria is particularly required.

발명의 요약SUMMARY OF THE INVENTION

본 발명은 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위하여 관심 샘플을 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 시험 용액 또는 현탁액이 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리하기에 특히 적합하도록 관심 샘플로부터 시험 용액 또는 현탁액을 제조하기 위한 과정을 포함한다. 본 발명은 일반적으로 다양하고 상이한 유형 또는 종류의 관심 샘플의 온-라인(예컨대, 실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 적용가능하며, 샘플 중의 관심 물질 및 적어도 하나의 관심 대상물은 고체(예컨대, 미립자) 상, 액체(예컨대, 용액 또는 현탁액) 상, 및/또는 가스(예컨대, 에어로졸) 상의 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어진다. 본 발명은 고 정확도, '및' 고 정밀도(고 재현성), '및' 고 감도, '및' 고 해상도, '및' 높은 속도(단시간 척도)의 고도로 바람직한 성능 변수의 '궁극적' 조합을 한꺼번에(즉, 동시에) 온-라인또는 오프-라인 동안 최적으로 또 고도로 효과적인 방식으로 달성할 수 있는 능력을 제공한다. The present invention is directed to a method of imaging and analyzing a sample of interest in order to identify and characterize a subject of interest in a sample of interest. The present invention includes a process for preparing a test solution or suspension from a sample of interest such that the test solution or suspension is particularly suitable for processing in hyper-spectral imaging and analysis. The present invention is generally applicable to on-line (e.g., real-time or near real-time) or off-line hyper spectral imaging and analysis of a variety of different types or classes of samples of interest, The object may consist of or consist of organic and / or inorganic materials on a solid (e.g., particulate) phase, a liquid (e.g., solution or suspension) phase, and / or a gas (e.g., an aerosol). The present invention is based on the premise that the 'ultimate' combination of highly desirable performance variables of high accuracy, 'high precision (high reproducibility)', 'high sensitivity', and 'high resolution' and 'high speed (short- That is, simultaneously) on-line or off-line in an optimal and highly effective manner.

따라서, 본 발명의 일 양태에 따르면, 관심 샘플에 관심 대상물에 특이적인 스펙트럼 마커를 부가하여, 관심 대상물이 시험 용액 또는 현탁액에 존재하면, 상기 스펙트럼 마커로 마킹된 관심 대상물이 하이퍼스펙트랄적으로 활성 표적으로 되어 시험 용액 또는 현탁액에서 하이퍼스펙트랄적으로 검출되어 확인될 수 있게 하도록 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하고; 상기 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하며; 또 시험 용액 또는 현탁액에서 하이퍼스펙트랄적으로 활성 표적을 확인하고 특징화하기 위하여 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하여 분석함으로써 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하는 것을 포함하는, 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위하여 관심 샘플을 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석하는 방법이 제공된다. Thus, according to one aspect of the present invention, a spectrum marker specific to a subject of interest is added to a sample of interest such that if the subject of interest is present in the test solution or suspension, the spectral marker marked interest is hyperspectally active Preparing a test solution or suspension of the sample of interest so as to be targeted and hyperspecifically detected and confirmed in the test solution or suspension; Generate and collect hyperspectral image data and information of the test solution or suspension; And analyzing and analyzing hyper-spectral image data and information to identify and characterize hyper-spectral active targets in a test solution or suspension, thereby identifying and characterizing the object of interest in the sample of interest. Methods of imaging and analyzing hyperspectral samples of interest are provided to identify and characterize an object of interest.

상기 시험 용액 또는 현탁액 제조는 시험 용액 또는 현탁액에 배경 감소성 화학제((background reducing chemical)를 부가하는 것을 포함하며, 상기 배경 감소성 화학제는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안 시험 용액 또는 현탁액 중의 비관심 대상물의 존재에 의해 유발된 배경 간섭 효과를 감소시킴으로써, 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄적 활성 표적의 하이퍼스펙트랄 검출가능성을 증가시키고, 또 상기 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하는 것은 비관심 대상물의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보의 개별적 취득을 포함한다. The preparation of the test solution or suspension comprises adding a background reducing chemical to the test solution or suspension, wherein the background reducing chemical is selected from the group consisting of a ratio By reducing the background interference effect caused by the presence of the object of interest, it is possible to increase the likelihood of detection of the hyperspectral of the hyperspectral activity target in the test solution or suspension, Generates and collects hyper-spectral image data and information of the object of interest separately.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 상기 관심 샘플은 공기 샘플이다.According to one embodiment of the present invention, the sample of interest is an air sample.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 상기 관심 대상물은 생물제(biological agent) 또는 화학제이다. According to one embodiment of the present invention, the object of interest is a biological agent or a chemical agent.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 상기 생물제는 세균, 바이러스, 진균, 및 독소로 이루어진 군으로부터 선택된다. According to one embodiment of the present invention, the biological agent is selected from the group consisting of bacteria, viruses, fungi, and toxins.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 상기 세균은 포자형성 세균인 탄저균(Bacillus anthracis)이다.According to one embodiment of the present invention, the bacterium is an anthrax bacterium ( Bacillus sp. anthracis .

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 상기 화학제는 신경제, 및 화학독극물으로 이루어진 군으로부터 선택된다. According to one embodiment of the present invention, the chemical agent is selected from the group consisting of neurogenic agents, and chemical poisons.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 관심 대상물에 특이적인 스펙트럼 마커는 화학적 마커 및 생물학적 마커로 이루어진 군으로부터 선택된다. According to one embodiment of the present invention, the spectral markers specific for the object of interest are selected from the group consisting of chemical markers and biological markers.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 상기 화학적 마커는 삼염화 테르븀[TbCl3]이다.According to one embodiment of the present invention, the chemical marker is terbium trichloride [TbCl 3 ].

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 상기 생물학적 마커는 면역분석(immunoassay) 수법의 항체이다.According to one embodiment of the invention, the biological marker is an antibody of the immunoassay technique.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 상기 배경 감소성 화학제는 고체 및 액체로 이루어진 군으로부터 선택된다.According to one embodiment of the present invention, the background reducing chemical is selected from the group consisting of solid and liquid.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 상기 액체는 유기 액체이다.According to one embodiment of the present invention, the liquid is an organic liquid.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 상기 유기 액체는 에틸렌 글리콜(모노에틸렌 글리콜(MEG) 또는 에탄-1,2-디올) [HOCH2CH2OH]이다.According to one embodiment of the present invention, the organic liquid is ethylene glycol (monoethylene glycol (MEG) or ethane-1,2-diol) [HOCH 2 CH 2 OH].

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 비관심 대상물의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보의 개별적 취득은 먼지, 화분, 미네랄, 비표적 유형의 생물학적 물질, 및 비표적 유형의 미립자 화학적 물질로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 비관심 대상물에 대해 실시된다. According to one embodiment of the present invention, the individual acquisition of hyperspectral image data and information of an object of interest is selected from the group consisting of dust, pollen, mineral, non-target type biological material, and non-target type micro particulate material Is performed on one or more un-interested objects.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 비관심 대상물의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보의 개별적 취득은 건조 형태의 하나 이상의 비관심 대상물에 대해 실시된다. According to one embodiment of the present invention, the individual acquisition of hyper-spectral image data and information of an object of interest is performed on one or more un-interested objects in dry form.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 비관심 대상물의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보의 개별적 취득은 배경 감소성 화학제에 용해되거나 현탁된 습윤 형태의 하나 이상의 비관심 대상물에 대해 실시되며, 예를 들어, 배경 감소성 화학제는 에틸렌 글리콜이다.According to one embodiment of the present invention, the individual acquisition of hyperspectral image data and information of an object of interest is performed on one or more unattended objects in wet form that are dissolved or suspended in a background reducing chemical, for example, , And the background reducing agent is ethylene glycol.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 것은 다음 3개 기준에 따라서 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 검출성 레벨을 평가하는 것을 포함한다: (1) 하이퍼스펙트랄 활성 표적에 의해 방출된 광의 특징적 스펙트럼 지문을 발현하는 하이퍼스펙트랄 이미지에서 모든 양성 화소 면적, (2) 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 특징적 스펙트럼 지문을 발현하는 하이퍼스펙트랄 이미지에서 모든 양성 화소의 형광 세기, 및 (3) 하이퍼스펙트랄 이미지 및 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 베이스의 양성 화소에 포함되는 특징적 스펙트럼 지문 사이의 관계.According to one embodiment of the present invention, processing and analyzing the hyper-spectral image data and information comprises evaluating the detectability level of the hyperspatial active target in the test solution or suspension according to the following three criteria: ( 1) all positive pixel areas in a hyperspectral image expressing a characteristic spectral fingerprint of light emitted by a hyperspectral active target, and (2) characteristic spectra of a hyperspectral active target. In a hyperspectral image expressing a fingerprint, all positive Pixel, and (3) the characteristic spectral fingerprint included in the positive pixels of the hyper-spectral image and the hyperspectral image database.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 것은 또한 1개 화소 해상도에서 특징적 스펙트럼 지문에 대한 하이퍼스펙트랄 이미지를 분석하는 것과 각 하이퍼스펙트랄 이미지에 대한 모든 양성 화소에 대한 전체 면적과 스펙트럼 마커의 농도를 산출하는 것을 포함한다. According to one embodiment of the present invention, processing and analyzing the hyper-spectral image data and information may also include analyzing the hyper-spectral image for the characteristic spectral fingerprint at one pixel resolution, And calculating the total area for the pixel and the concentration of the spectrum marker.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 것은 또한 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 특징적 방출 피크 주변의 스펙트럼 영역의 최소, 최대 및 평균 세기를 산출하는 것을 포함한다. According to one embodiment of the present invention, processing and analyzing the hyper-spectral image data and information also includes calculating the minimum, maximum and average intensity of the spectral region around the characteristic emission peak of the hyper-spectral active target.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 것은 또한 2개의 분명한 데이터 베이스를 창출하는 것을 포함하며, 이때 제1 데이터 베이스는 배경 방해성 효과의 모든 가능한 스펙트럼에 상응하고 또 제2 데이터 베이스는 하이퍼스펙트랄 활성 표적에 상응하는 모든 스펙트럼을 포함한다. In accordance with one embodiment of the present invention, processing and analyzing hyper-spectral image data and information also includes creating two distinct databases, wherein the first database includes all possible spectra of background interference effects And the second database contains all of the spectra corresponding to the hyperspectral active target.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 것은 또한 하이퍼스펙트랄 이미지의 양성 화소에 포함된 스펙트럼 지문을 2개의 분명한 데이터 베이스로부터의 스페트럼 지문과 비교하는 것을 포함하며, 그에 의해 상기 양성 화소는 하이퍼스펙트랄 활성 표적 및 배경 간섭성 효과로 나뉘며, 이어 하이퍼스펙트랄 활성 표적에 상응하는 양성 화소의 % 및 배경 간섭성 효과에 상응하는 양성 화소의 %를 얻기 위해 연관시키는 것을 포함한다. According to one embodiment of the present invention, processing and analyzing the hyper-spectral image data and information also includes comparing spectral fingerprints included in the positive pixels of the hyperspectral image to the spectral fingerprint from two distinct databases Whereby the positive pixel is divided into a hyperspectral active target and a background coherent effect and then to obtain the percentage of positive pixels corresponding to the hyperspectral active target and the percentage of positive pixels corresponding to the background coherent effect Lt; / RTI >

발명의 일 실시양태에 따르면, 양성 화소의 %는 하이퍼스펙트랄 활성 표적 및 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 양성 화소 중 배경 간섭적 효과의 특징적 스펙트럼 지문의 분포를 관심 대상물의 총계(count) 함수로 도시하는 막대 그래프에 사용된다.  According to one embodiment of the invention, the percentage of positive pixels shows the distribution of the characteristic spectral fingerprint of the background interference effect in the positive pixels of the hyperspectral active target and the hyperspectral active target as the count function of the object of interest Used for bar graphs.

관심 샘플의 제공에 이어, 또는 관심 샘플의 수득 또는 수집에 이어, 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석은 주요 활동 및 과정의 다음과 같은 3개의 별도이나, 통합된 일반적인 도메인 또는 단계를 포함한다: (i) 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리하기에 적합한 관심 샘플의 적절한 시험 형태(통상, 고체 또는 액체 형태)를 제조하는 단계; (ii) 관심 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하는 단계; 및 (iii) 생성되고 수집된 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 단계. Following the provision of the sample of interest, or following the acquisition or collection of the sample of interest, the hyperspectral imaging and analysis of the sample of interest comprises three separate or integrated general domains or steps of the main activities and processes as follows: (i) preparing an appropriate test form (typically in solid or liquid form) of the sample of interest suitable for processing in hyper-spectral imaging and analysis; (ii) generating and collecting hyper-spectral image data and information of a test form of the sample of interest; And (iii) processing and analyzing the generated and collected hyper-spectral image data and information.

관심 샘플의 적절한 시험 형태의 제조에 관련한 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 적용의 주요 활동 및 과정의 제1 일반적 도메인 또는 단계의 정확도, 정밀도(재현성), 감도, 해상도, 및/또는 속도(시간 척도)의 성능 변수는 주요 활동 및 과정의 이어지는 제2 및 제3의 일반적 도메인 또는 단계의 정확도, 정밀도(재현성), 감도, 해상도, 및/또는 속도(시간 척도)의 성능 변수에 영향을 준다. 보다 자세하게는, 관심 샘플의 적절한 시험 형태를 제조하는 주요 활동 및 과정은 관심 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보의 생성과 수집에 영향을 주며, 이는 다시 생성되고 수집된 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는데 영향을 준다. (Reproducibility), sensitivity, resolution, and / or speed (time scale) of the first general domain or step of the main activities and processes of the hyperspectral imaging and analysis application in connection with the manufacture of the appropriate test form of interest. The performance variable influences the performance parameters of accuracy, precision (reproducibility), sensitivity, resolution, and / or speed (time scale) of the subsequent second and third generic domains or steps of the main activity and process. More particularly, the main activities and processes for producing the appropriate test form of the sample of interest influence the generation and collection of hyperspectral image data and information of the test form of the sample of interest, It affects the processing and analysis of data and information.

본 발명의 신규성 및 진보성의 주요 관점은 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위하여 관심 샘플을 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석하는 방법에서, 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(과정)가 시험 용액 또는 현탁액에 배경 감소성 화학제를 부가하는 독특하고 임계적으로 중요한 단계(과정)를 포함하는 것이다. 이는 시험 용액 또는 현탁액의 형성을 초래하며 상기 배경 감소성 화학제는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안 시험 용액 또는 현탁액 중의 비관심 대상물의 존재로 인하여 유발된 배경 간섭 효과를 감소시킴으로써, 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 하이퍼스펙트랄 검출성을 증가시킨다. A key aspect of the novelty and inventive features of the present invention is that in a method for imaging and analyzing a sample of interest in order to identify and characterize a sample of interest in a sample of interest a major step of preparing a test solution or suspension of the sample of interest, Is a unique and critical step that adds a background reducing agent to the test solution or suspension. This results in the formation of test solutions or suspensions, which reduce the background interference effects caused by the presence of unattended objects in the test solution or suspension during hyperspectral imaging and analysis, Thereby increasing the hyperspectral detectability of the hypersproscopic active target.

본 발명의 예시적 특정 적용은 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위한 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)의 온-라인(실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 포함하며, 이때 관심 대상물은 (위험할 수 있는) 생물제 또는 (위험할 수 있는) 화학제이다. 일반적으로, 공기 샘플 중의 관심 대상물(즉, 생물제 또는 화학제)은 고체(예컨대, 미립자) 상, 액체(예컨대, 용액 또는 현탁액) 상, 및/또는 가스(예컨대, 에어로졸) 상의 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어진다. 바람직하게는, 공기 샘플 중의 관심 대상물(즉, 생물제 또는 화학제)은 미립자 형태 고체상이거나 및/또는 공기 샘플의 입자 상에 (예컨대, 흡수되거나 및/또는 흡착되어) 존재하는 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어진다. 상기 공기 샘플은 실내 공기원(예컨대, 우체국, 공항, 지하철역, 쇼핑몰, 스포츠 경기장, 또는 사무실 건물)로부터, 또는 실외 공기원으로부터 수집되거나 얻는다(예컨대 표준 유형의 공기 샘플링 또는 수집 시스템을 통하여). 예시적 생물제는 세균, 바이러스, 진균, 및 독소이다. 예시적 화학제는 신경제(예컨대, 사린, 타분, 및 소만), 및 화학독극물(예컨대, 시아나이드 화합물, 및 유기인 화합물)이다. 관심 대상물은, 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 통하여 관심 대상물을 확인하고 특징화할 수 있도록 하기 위하여 관심 샘플, 즉 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(가정)의 일부로서, 화학적으로 마킹된(예컨대, 삼염화 테르븀 [TbCl3]을 통하여), 또는 생물학적으로 마킹된(예컨대, 면역분석 수법의 항체를 통하여) (극히 유해한) 포자형성 세균 탄저균과 같은 생물제일 수 있다. Exemplary specific applications of the present invention include on-line (real-time or near real-time) or off-line hyper spectral imaging and analysis of samples of air (i.e., air samples) to identify and characterize an object of interest in the sample , Where the object of interest is a biological agent (which can be dangerous) or a chemical agent (which can be dangerous). Generally, a subject of interest (i.e., a biological or chemical agent) in an air sample can be an organic and / or a carrier gas on a solid (e.g., particulate) phase, a liquid (e.g., solution or suspension) phase, and / Or made of inorganic material. Preferably, the object of interest (i.e., biological or chemical agent) in the air sample is a particulate solid and / or an organic and / or inorganic species present on the particles of the air sample (e.g., absorbed and / Or made of a material. The air sample is collected or obtained from an indoor air source (e.g., a post office, an airport, a subway station, a shopping mall, a sports arena, or an office building) or from an outdoor air source (e.g., through a standard type of air sampling or collection system). Exemplary biocides are bacteria, viruses, fungi, and toxins. Exemplary chemicals are neurogenes (e. G., Sarin, saliva, and suffix), and chemical poisons (e. G., Cyanide compounds and organophosphorus compounds). An object of interest is a part of a major step (assumption) of producing a test sample or suspension of a sample of interest, i. E. An air sample, in order to be able to identify and characterize the object of interest through hyperspectral imaging and analysis, (Via terbium trichloride [TbCl 3 ] for example), or biologically marked (for example, through an immunoassay antibody) (very harmful) spore forming bacteria anthrax.

본 발명의 이러한 예시적 특정 적용분야에서, 상기 배경 감소성 화학제는 바람직하게는, 에틸렌 글리콜(모노에틸렌 글리콜(MEG) 또는 에탄-1,2-디올로 등가적으로 공지)[HOCH2CH2OH]과 같은 유기 액체이라는 것이 실험적으로 결정되었다(하기 실시예 참조). 배경 감소 화학제의 특별한 유형 또는 종류, 즉 에틸렌 글리콜(MEG) [HOCH2CH2OH]은, 상기 배경 감소성 화학제가 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안, 다수의 상이한 유형의 대상물(배경), 즉 시험 용액 또는 현탁액에 존재하는 (비표적) 성분[특히 먼지, 화분, 미네랄, 비표적 유형의 생물학적 물질(곰팡이(진균), 세균), 및 공기 샘플로부터 기인하는 비표적 유형의 미립자 화학적 물질]의 존재에 의해 유발된 배경 간섭 효과를 효과적으로(즉, 측정가능하게) 감소시키도록 선택된다. 이는 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안 시험 용액 또는 현탁액에 있는 하이퍼스펙트랄 활성 표적(즉, {생물제 탄저균 포자(디피콜린산 [DPA]-삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물, 또는 {새물제 탄저균 포자 항원-항체} 착물)의 하이퍼스펙트랄 검출성 증가(향상)를 초래한다. 따라서, 상기 배경 감소성 화학제, 즉, 에틸렌 글리콜(MEG) [HOCH2CH2OH],을 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액에 부가하는 것은 공기 샘플에 존재하는 (표적) 포자형성 세균 탄저균의 하이퍼스펙트랄 검출성 증가(향상)를 초래한다. In this particular illustrative application of the invention, the background reducing chemical is preferably selected from the group consisting of ethylene glycol (equivalently known as monoethylene glycol (MEG) or ethane-1,2-diol) [HOCH 2 CH 2 OH] (see Examples below). A particular type or class of background reducing agents, i.e., ethylene glycol (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH], is a compound that inhibits the formation of a large number of different types of objects during hyperspectral imaging and analysis of test solutions or suspensions (Non-target) components (especially dust, pollen, minerals, non-target types of biological material (fungi), bacteria) present in the test solution or suspension, (I. E., Measurably) the background interference effect caused by the presence of the < / RTI > This may be accomplished by adding a hyperspectral active target (i. E., {Anthrax spores of bacteria (DPA) - terbium trichloride [TbCl 3 ]} complex in the test solution or suspension during hyperspectral imaging and analysis of the test solution or suspension, (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH], which is a compound of the present invention, can be obtained by reacting the above-mentioned background reducing chemical agent, i.e., ethylene glycol (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH] Adding to the test solution or suspension of the air sample results in an increase (enhancement) of the hyperspectral detectability of the (target) spore forming bacterial anthrax present in the air sample.

본 발명은 단계 또는 과정, 및 하부단계 또는 하부 과정을 수동으로, 반자동으로, 완전 자동으로, 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방식으로 실시하는 것에 의해 행해지며, 시스템 유닛, 시스템 서브유닛, 장치, 어셈블리, 서브어셈블리, 메카니즘, 구조, 성분, 및 요소, 및 주변 장치, 설비, 악세사리, 화학적 시약, 및 재료의 사용과 동작은 수동으로, 반자동으로, 완전 자동으로, 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방식으로 행해지는 것을 포함한다. 또한, 개시된 본 발명의 특정 실시양태를 실시하기 위해 사용된 실제 단계 또는 과정, 하부단계 또는 하부 과정, 시스템 유닛, 시스템 서브유닛, 장치, 어셈블리, 서브어셈블리, 메카니즘, 구조, 성분, 및 요소, 및 주변 장치, 설비, 악세사리, 화학적 시약, 및 재료에 따르면, 상기 단계 또는 과정, 및 하부단계 또는 하부 과정은 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 그의 통합된 조합, 및 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 그의 통합된 조합을 이용하는 것에 의해 동작되는 시스템 유닛, 서브유닛, 장치, 어셈블리, 서브어셈블리, 메카니즘, 구조, 성분, 및 요소, 및 주변 장치, 설비, 악세사리, 및 물질을 사용하는 것에 의해 실시된다. The present invention is carried out by performing a step or process, and a lower step or a sub-process in a manner selected from the group consisting of manually, semiautomatically, fully automatic, and combinations thereof, and the system unit, system subunit, The use and operation of the components, assemblies, subassemblies, mechanisms, structures, components, and elements, and peripherals, equipment, accessories, chemical reagents, and materials may be performed manually, semiautomatically, fully automatically, And in a selected manner. It is also to be understood that the actual steps or processes, sub-steps or sub-processes, system units, system sub-units, devices, assemblies, sub-assemblies, mechanisms, structures, components, and elements used to practice the specific embodiments of the disclosed subject matter According to the peripherals, facilities, accessories, chemical reagents, and materials, the steps or processes, and the lower steps or sub-processes, may be implemented in hardware, software, and / or an integrated combination thereof and hardware, software, Subunits, devices, assemblies, subassemblies, mechanisms, structures, components, and elements, and peripherals, equipment, accessories, and materials that are operated by using a combination of components,

본 명세서에 개시된 본 발명의 실시양태는 첨부한 도면을 참조하여 예시하기 위한 것이다. 도면을 자세히 특별히 참조하여, 도시된 특정 내용은 본 발명의 실시양태를 더욱 자세히 설명하기 위한 목적으로 제시된 일례일 뿐이다. 이런 점에서, 첨부한 도면을 참조한 상세한 설명은 본 발명의 실시양태가 어떻게 실시되는가에 대하여 명백한 설명을 당업자에게 제공한다.
도 1은 본 발명에 따라서 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위하여 관심 샘플을 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석하는 방법의 주요 단계 또는 과정의 바람직한 실시양태의 플로우 다이아그램을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따라 하기 실시예 1에 기재한 바와 같이 스펙트럼 지문(SFP: spectral fingerprints)을 도시하는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리된, 건조 형태의 예시적 먼지 입자 1 및 2의 방출 파장(nm)의 함수로서 방출 세기(규준화됨)의 실험적으로 결정된 예시적 그래프 플럿(스펙트럼)을 도시한다.
도 3a는 본 발명에 따라 하기 실시예 3에 기재된 바와 같이 스펙트럼 지문(SFP)을 도시하는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리된 배경-단독 시험 현탁액[유기 액체 에틸렌 글리콜(모노에틸렌 글리콜(MEG))인 예시적 배경 감소 화학제에 현탁된 비관심 대상물 만을 함유; 관심 대상물 또는 표적의 부재(즉, 예시적으로 {생물제 고초균(Bacillus subtilis) 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물인 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 부재]의 방출 파장(nm) 함수로서 방출 세기(규준화됨)의 예시적으로 실험적으로 결정된 그래프 플럿(스펙트럼)이다.
도 3b는 본 발명에 따라 하기 실시예 3에 기재된 바와 같이 스펙트럼 지문(SFP)을 도시하는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리된 표적-함유 시험 현탁액[비관심 대상물, 및 예시적 관심 대상물 또는 표적 포함(즉, 하이퍼스펙트랄 활성 표적은 유기 액체 에틸렌 글리콜(모노에틸렌 글리콜(MEG))인 예시적 배경 감소 화학제에 현탁된 예시적 {생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물]의 방출 파장(nm) 함수로서 방출 세기(규준화됨)의 예시적으로 실험적으로 결정된 그래프 플럿(스펙트럼)이다.
도 4a는 본 발명에 따라서 하기 실시예 3에 기재된 바와 같이 도 3a 및 도 3b 및 유사 실험으로부터 얻어진 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 기본으로 한 포자 총계의 함수로서, 양성 화소[예시적 관심 대상물 또는 표적의 방출 피크(540±5 nm) (즉, 하이퍼스펙트랄 활성 표적이 예시적 {생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물임] 중 '배경' 및 '표적' 스펙트럼 지문(SFP)의 분포를 도시하는 포자 총계(절대 수)의 함수로서 양성 화소(%)의 예시적으로 실험적으로 결정된 막대 그래프이다.
도 4b는 본 발명에 따라서 하기 실시예 3에 기재된 바와 같이 실시예 3의 반복 실험에 의해 얻은 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 기본으로 한 포자 총계의 함수로서, 양성 화소[예시적 관심 대상물 또는 표적의 방출 피크(540±5 nm)(즉, 하이퍼스펙트랄 활성 표적이 예시적 {생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물임] 중 '배경' 및 '표적' 스펙트럼 지문(SFP)의 분포의 재현성을 도시하는 포자 총계(절대 수)의 함수로서 양성 화소(%)의 예시적으로 실험적으로 결정된 막대 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Embodiments of the invention disclosed herein are intended to be illustrative with reference to the accompanying drawings. With particular reference to the drawings, the specific details shown are merely illustrative for the purpose of further illustrating embodiments of the invention. In this respect, the detailed description with reference to the accompanying drawings will provide those skilled in the art with a clear description of how the embodiments of the present invention are implemented.
Figure 1 shows a flow diagram of a preferred embodiment of a key step or process of a method of hyperspectral imaging and analyzing a sample of interest to identify and characterize a subject of interest in a sample of interest in accordance with the present invention.
Figures 2a and 2b illustrate exemplary dust particles 1 and 2 in dry form, processed according to the invention for hyper-spectral imaging and analysis showing spectral fingerprints (SFP) as described in Example 1 below. (Spectra) of the emission intensity (normalized) as a function of the emission wavelength (nm) of the sample.
Figure 3a shows a background-only test suspension (organic liquid ethylene glycol (monoethyleneglycol (MEG)) solution, which was subjected to hyperspectral imaging and analysis showing spectral fingerprint (SFP) as described in Example 3 below, ≪ / RTI > only the unattended object suspended in the exemplary background reducing agent; The absence of the object or target of interest (that is, illustratively {biological claim Bacillus subtilis (Bacillus An experimentally determined graph of emission intensity (normalized) as a function of emission wavelength (nm) of a subtilis spore (dipicolinic acid [DPA]) terpium trichloride [TbCl 3 ] Plat (spectrum).
FIG. 3B is a graphical representation of a target-containing test suspension (uncharacterized subject, and exemplary target or target) that has undergone hyperspectral imaging and analysis showing a spectral fingerprint (SFP) as described in Example 3 below according to the present invention (I. E., The hyperspectral active target is an exemplary {biocidal Bacillus spore (dipicolinic acid [DPA]) terbium trichloride suspended in an exemplary background reducing chemistry, organic liquid ethylene glycol (monoethylene glycol 3 ]} complex) as a function of the emission wavelength (nm) of the emission spectrum (normalized).
FIG. 4A is a graph of a positive pixel as a function of spore count based on hyper-spectral image data and information obtained from FIGS. 3A and 3B and similar experiments as described in Example 3 below in accordance with the present invention. The 'background' and 'background' of the target's emission peak (540 ± 5 nm) (ie, the hyperspotallic active target is an exemplary {biologic agent Bacillus spore (DPA)) terbium trichloride [TbCl 3 ] Is an exemplary experimentally determined bar graph of positive pixels (%) as a function of the spore total (absolute number) showing the distribution of the target 'spectral fingerprint (SFP).
FIG. 4B is a graph of a spontaneous pixel based on hyperspectral image data and information obtained by repeated experiments of Example 3, as described in Example 3 below, according to the present invention, (540 ± 5 nm) (ie, the hyperspectral active target is an exemplary {biologic anti-bacterial spore (dipicolinic acid [DPA]) terbium trichloride [TbCl 3 ]} complex] Is an exemplary experimentally determined bar graph of positive pixels (%) as a function of the spore total (absolute number) showing the reproducibility of the distribution of the spectral fingerprint (SFP).

예시적 실시양태의 설명DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS

본 발명은 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위하여 관심 샘플을 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리되기에 특히 적합하도록 관심 샘플로부터 시험 용액 또는 현탁액을 제조하기 위한 과정을 포함한다. 본 발명은 다양하고 상이한 유형 또는 종류의 관심 샘플의 온-라인(예컨대, 실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 일반적으로 적합하며, 상기 샘플 중의 관심 물질 및 적어도 하나의 관심 대상물은 고체(예컨대, 미립자) 상, 액체(예컨대, 용액 또는 현탁액) 상, 및/또는 가스(예컨대, 에어로졸) 상의 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 제조된다. 본 발명은 고 정확도, '및' 고 정밀도(고 재현성), '및' 고 감도, '및' 고 해상도, '및' 높은 속도(단시간 척도)의 고도로 바람직한 성능 변수의 '궁극적' 조합을 한꺼번에(즉, 동시에) 온-라인 또는 오프-라인 동안 최적으로 또 고도로 효과적인 방식으로 달성할 수 있는 능력을 제공한다. The present invention is directed to a method of imaging and analyzing a sample of interest in order to identify and characterize a subject of interest in a sample of interest. The invention includes a process for preparing a test solution or suspension from a sample of interest such that it is particularly suited to be subjected to hyper-spectral imaging and analysis. The present invention is generally well suited for on-line (e.g., real-time or near real-time) or off-line hyper spectral imaging and analysis of a variety of different types or classes of samples of interest, The object is composed or made of organic and / or inorganic materials on a solid (e.g., particulate) phase, a liquid (e.g., solution or suspension) phase, and / or a gas (e.g., an aerosol). The present invention is based on the premise that the 'ultimate' combination of highly desirable performance variables of high accuracy, 'high precision (high reproducibility)', 'high sensitivity', and 'high resolution' and 'high speed (short- That is, simultaneously) on-line or off-line in an optimal and highly effective manner.

본 발명의 주요 관점은 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위하여 관심 샘플을 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석하는 방법을 제공하는 것으로, 상기 방법은 이하의 주요 단계 또는 과정, 및 그의 성분 및 작용을 포함한다: 관심 샘플에 관심 대상물에 특이적인 스펙트럼 마커를 부가하여 관심 대상물이 시험 용액 또는 현탁액에 존재하면 상기 스펙트럼 마커로 마킹된 관심 대상물이 하이퍼스펙트랄적으로 활성 표적으로 되어 시험 용액 또는 현탁액에서 하이퍼스펙트랄적으로 검출되어 확인될 수 있게 하도록 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하고; 상기 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하며; 또 시험 용액 또는 현탁액에서 하이퍼스펙트랄적으로 활성 표적을 확인하고 특징화하기 위하여 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하여 분석함으로써 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하는 것을 포함한다.A key aspect of the present invention is to provide a method for imaging and analyzing a sample of interest in order to identify and characterize an object of interest in a sample of interest, said method comprising the steps of: A spectral marker specific to a subject of interest is added to the sample of interest, so that when the subject of interest is present in the test solution or suspension, the subject marked with the spectral marker becomes a hyperspectally active target and is hyper- Preparing a test solution or suspension of the sample of interest so that it can be detected and identified spectrally; Generate and collect hyperspectral image data and information of the test solution or suspension; And analyzing and analyzing hyper-spectral image data and information to identify and characterize hyper-spectral active targets in test solutions or suspensions, thereby identifying and characterizing the objects of interest in the sample of interest.

상기 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 것은 시험 용액 또는 현탁액에 배경 감소성 화학제를 부가하는 것을 포함하며, 상기 배경 감소성 화학제는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안 시험 용액 또는 현탁액 중의 비관심 대상물의 존재에 의해 유발된 배경 간섭 효과를 감소시킴으로써, 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄적 활성 표적의 하이퍼스펙트랄 검출가능성을 증가시키고, 또 상기 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하는 것은 비관심 대상물의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보의 개별적 취득을 포함한다. Preparing the test solution or suspension comprises adding a background reducing chemical to the test solution or suspension, wherein the background reducing chemical is selected from the group consisting of the presence of an unattached object in the test solution or suspension during hyperspectral imaging and analysis To increase the likelihood of detecting a hyperspectral of a hyperspectral activity target in a test solution or suspension and to generate and collect hyper-spectral image data and information of the test solution or suspension, Includes separately acquiring hyper-spectral image data and information of an object of interest.

관심 샘플의 제공에 이어, 또는 관심 샘플의 수득 또는 수집에 이어, 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석은 다음 3개의 별도이되, 주요 활동 및 과정의 통합된 일반적 도메인 또는 단계를 포함한다: (i) 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리하기에 적합한 관심 샘플의 적절한 시험 형태(보통, 고체 또는 액체 형태)를 제조하는 도메인 또는 단계, (ii) 관심 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하는 도메인 또는 단계, 및 (iii) 생성되고 수집된 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 도메인 또는 단계.Following the provision of the sample of interest or following the acquisition or collection of the sample of interest, the hyperspectral imaging and analysis of the sample of interest comprises the following three separate, generalized domains or steps of the main activities and processes: (i ) A domain or step that produces an appropriate test form (usually a solid or liquid form) of a sample of interest that is suitable for processing in the hyper-spectral imaging and analysis, (ii) the hyper-spectral image data and information of the test form of the sample of interest Domain and step of generating and collecting hyper-spectral image data and information; and (iii) processing and analyzing the generated and collected hyper-spectral image data and information.

하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 적용의 주요 활동 및 과정, 즉, 관련 샘플의 적절한 시험 형태의 제조에 관한 제1 일반적 도메인 또는 단계의 정확도, 정밀도(재현성), 감도, 해상도, 및/또는 속도(시간 척도)의 성능 변수는, 주요 활동 및 과정의 후속하는 제2 및 제3의 일반적 도메인 또는 단계 각각의 정확도, 정밀도(재현성), 감도, 해상도, 및/또는 속도(시간 척도)의 성능 변수에 영향을 준다. 더욱 특히, 관심 샘플의 적절한 시험 형태를 제조하는 주요 활동 및 과정은 관심 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보 생성 및 수집에 영향을 주며, 이는 다시 생성되고 또 수집된 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는데 영향을 준다. Precision (reproducibility), sensitivity, resolution, and / or speed of a first general domain or step with respect to the manufacture of a suitable test form of the relevant sample, ) Influences performance variables of accuracy, precision (reproducibility), sensitivity, resolution, and / or speed (time scale) of the subsequent second and third generic domains or steps of the main activity and process give. More particularly, the main activities and processes for producing the appropriate test form of the sample of interest affect the generation and collection of hyperspectral image data and information of the test form of the sample of interest, And information processing and analysis.

본 발명의 실시양태는 몇 개의 특수한 기술적 특징 및 본 발명의 관련 기술 분야에서 종래 기술에 비하여 신규성 및 진보성 관점을 포함한다. Embodiments of the present invention include a number of specific technical features and novelty and inventive aspects in comparison to the prior art in the related art of the present invention.

본 발명의 실시양태의 특수한 기술적 특징은 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위하여 관심 샘플을 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석하는 방법에서, 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(과정)는 시험 용액 또는 현탁액에 배경 감소성 화학제를 부가하는 독특하고 임계적으로 중요한 단계(과정)를 포함한다. 이는 시험 용액 또는 현탁액 형성을 초래하며, 상기 배경 감소성 화학제는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안 시험 용액 또는 현탁액 중에 비관심 대상물의 존재에 의해 유발된 배경 간섭 효과를 감소시킴으로써 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 하이퍼스펙트랄 검출성을 증가시킨다. A particular technical feature of an embodiment of the present invention is a method for imaging and analyzing a sample of interest in order to identify and characterize a sample of interest in a sample of interest, Includes a unique and critical critical step of adding background reducing chemicals to the test solution or suspension. This results in the formation of test solutions or suspensions, which can reduce the background interference effects caused by the presence of an unattended object in the test solution or suspension during hyperspectral imaging and analysis, Thereby increasing the hyperspectral detectability of the spectral active target.

본 발명의 예시적인 특정 적용은 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위한 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)의 온-라인(실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 포함하며, 상기 관심 대상물은 (위험할 수 있는) 생물제 또는 (위험할 수 있는) 화학제이다. 일반적으로, 공기 샘플 중의 관심 대상물(즉, 생물제 또는 화학제)은 고체(예컨대, 미립자) 상, 액체(예컨대, 용액 또는 현탁액) 상, 및/또는 가스(예컨대, 에어로졸) 상의 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 이루어진다. 바람직하게는, 공기 샘플 중의 관심 대상물(즉, 생물제 또는 화학제)은 미립자 형태 고체상이거나 및/또는 공기 샘플의 입자 상에 존재(예컨대 흡수되거나 및/또는 흡착된) 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어진다. 상기 공기 샘플은 실내 공기원(예컨대, 우체국, 공항, 지하철역, 쇼핑몰, 스포츠 경기장, 또는 사무실 건물)으로부터, 또는 실외 공기원으로부터 수집되거나 취득된다(예컨대, 표준 유형의 공기 샘플링 또는 수집 시스템을 통하여). 예시적 생물제는 세균, 바이러스, 진균, 및 독소이다. 예시적 화학제는 신경제(예컨대, 사린, 타분, 및 소만), 및 화학독극물(예컨대, 시아나이드 화합물, 및 유기인)이다. 관심 대상물은 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 통하여 관심 대상물의 확인 및 특징화를 가능하게 하기 위하여 화학적으로 마킹된(예컨대, 삼염화 테르븀[TbCl3]을 통하여), 또는 생물학적으로 마킹된(예컨대, 면역분석 수법의 항체를 통하여) (극히 유해한) 포자형성 세균 탄저균과 같은 생물제일 수 있다. Exemplary specific applications of the present invention include on-line (real-time or near-real-time) or off-line hyper-spectral imaging and analysis of air samples (i.e., air samples) to identify and characterize an object of interest , And the object of interest is a biological agent (which can be dangerous) or a chemical agent (which can be dangerous). Generally, a subject of interest (i.e., a biological or chemical agent) in an air sample can be an organic and / or a carrier gas on a solid (e.g., particulate) phase, a liquid (e.g., solution or suspension) phase, and / Or made of inorganic material. Preferably, the object of interest (i. E., Biological or chemical) in the air sample is in particulate solid form and / or is an organic and / or inorganic substance present (e.g. absorbed and / or adsorbed) Configured or implemented. The air sample is collected or obtained from an indoor air source (e.g., a post office, an airport, a subway station, a shopping mall, a sports arena, or an office building) or from an outdoor air source (e.g., through a standard type of air sampling or collection system) . Exemplary biocides are bacteria, viruses, fungi, and toxins. Exemplary chemicals are new agents (e.g., sarin, tartar, and suffix), and chemical poisons (e.g., cyanide compounds, and organic phosphorus). The subject of interest may be chemically marked (e.g., via terbium trichloride [TbCl 3 ]) or biologically marked (e.g., immunoassayed Through the antibodies of the method, it can be biologic such as (extremely harmful) spore forming bacteria anthrax.

본 발명의 이러한 예시적 특정 적용분야에서, 상기 배경 감소성 화학제가 바람직하게는, 에틸렌 글리콜(모노에틸렌 글리콜(MEG) 또는 에탄-1,2-디올로도 공지) [HOCH2CH2OH]과 같은 유기 액체인 것이 실험적으로 결정되었다(이하의 실시예 참조). 특정 유형 또는 종류의 배경 감소성 화학제, 즉, 에틸렌 글리콜(MEG) [HOCH2CH2OH]은 상기 배경 감소성 화학제가 시험 용액 또는 현탁액에 존재하는 (비표적) 성분(특히 먼지, 화분, 미네랄, 비표적 유형의 생물학적 물질(곰팡이(진균), 세균), 및 비표적 유형의 미립자 화학적 물질과 같이 공기 샘플로부터 기인하는 다수의 공간적으로 및/또는 일시적으로 다양하고 상이한 유형 및 농도의 (비표적) 성분)의 존재에 의해 유발된 배경 간섭을 효과적으로 (즉, 측정가능하게) 감소시키도록 선택된다. 이는 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안 시험 용액 또는 현탁액에 있는 하이퍼스펙트랄 활성 표적(즉, {생물제 탄저균 포자(디피콜린산 [DPA]-삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물, 또는 {생물제 탄저균 포자 항원-항체} 착물)의 하이퍼스펙트랄 검출성 증가(향상)를 초래한다. 따라서, 상기 배경 감소성 화학제, 즉, 에틸렌 글리콜(MEG) [HOCH2CH2OH],을 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액에 부가하는 것은 공기 샘플에 존재하는 (표적) 포자형성 세균 탄저균의 하이퍼스펙트랄 검출성 증가(향상)를 초래한다. In this particular illustrative application of the present invention, the background reducing chemical is preferably selected from the group consisting of ethylene glycol (also known as monoethylene glycol (MEG) or ethane-1,2-diol) [HOCH 2 CH 2 OH] It was experimentally determined to be the same organic liquid (see Examples below). (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH] can be used as a background reducing chemical for a specific type or kind of background reducing chemical, i.e., ethylene glycol (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH] (Spontaneously and / or temporarily) of a wide variety of different types and concentrations of non-target types of biological material (fungi, bacteria), and non-target types of particulate chemical substances (I. E., Measurably) the background interference caused by the presence of the target component). This may be accomplished by adding a hyperspectral active target (i. E., {Anthrax spores of bacteria (DPA) - terbium trichloride [TbCl 3 ]} complex in the test solution or suspension during hyperspectral imaging and analysis of the test solution or suspension, (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH], which is the background reducing chemical, is added to the { Adding to the test solution or suspension of the air sample results in an increase (enhancement) of the hyperspectral detectability of the (target) spore forming bacterial anthrax present in the air sample.

본 발명은 그의 적용에서 본 명세서에 특별히 다르게 나타내지 않는 한, 상기 방법의 동작 또는 실시의 상세한 순서 및 단계 또는 과정, 하부단계 또는 하부과정의 수, 또는 상기 방법의 실시에 이용된 장치, 화학적 시약 및 재료의 상세한 내용, 이하의 상세한 설명에 기재된 내용, 첨부한 도면 및 실시예에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 또한, 본 발명의 상세한 설명 및 실시예는 생물제를 포함하는 적용에 주로 집중되어 있긴 하지만, 상기 생물제는 예를 들어, 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 통하여 확인 및 특징화를 가능하게 하는 화학적으로 마킹된(예컨대, 삼염화 테르븀 [TbCl3]을 통하여), 또는 생물학적으로 마킹된(예컨대, 면역분석 수법의 항체를 통하여) (극히 유해한) 포자형성 세균 탄저균이며, 본 발명은 또한 세균, 바이러스, 진균, 및 독소와 같은 다른 생물제에도 적용될 수 있고 또 본 발명은 신경제(예컨대, 사린, 타분, 및 소만), 및 화학독극물(예컨대, 시아나이드 화합물, 및 유기인)과 같은 화학제에도 적용될 수 있음을 충분히 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 다양한 다른 실시양태 및 다양한 다른 선택적 방식에 따라 실시될 수 있다. The invention is not limited in its application to the detailed description of the operation or the implementation of the method, the number of steps or steps, the number of sub steps or sub-steps, or the apparatus, chemical reagents and / or reagents used in the practice of the method, It is to be understood that the invention is not limited to the details of the material, the description in the following detailed description, the accompanying drawings and the examples. Further, although the description and examples of the present invention are primarily focused on applications involving biological agents, the biological agents may be chemically modified to allow identification and characterization through, for example, hyper-spectral imaging and analysis. Spore-forming bacterial anthrax, which is marked (e.g., via terbium [TbCl 3 ]), or biologically marked (e.g., through an antibody of the immunoassay technique) (which is extremely deleterious), and the invention also encompasses bacterial, , And toxins, and the invention is also applicable to chemicals such as neurogenic agents (e.g., sarin, tartar, and suffix), and chemical poisons (e.g., cyanide compounds, and organophosphates) . Accordingly, the present invention may be practiced in accordance with various other embodiments and various other optional schemes.

본 발명을 통하여 사용된 바와 같은 모든 기술적 및 과학적 단어, 용어 및/또는 표현은 특별히 다르게 정의하지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일하거나 유사한 의미를 갖는 것으로 이해된다. 본 명세서를 통하여 이용된 어법, 용어 및 표현은 설명을 위한 것이고 제한으로 간주되지 않아야 한다. All technical and scientific terms, terms and / or phrases as used throughout the present invention are to be understood to have the same or similar meanings as would normally be understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. The terms, terms and expressions used herein are for the purpose of description and should not be regarded as limiting.

예를 들어, 본 발명의 예시적 설명에서, 본 발명의 상세한 실시를 위하여 용어 '대상물' 및 '대상물들'에 대한 일반적 기준이 있다. 본 명세서에서, 본 발명을 설명하기 위한 기재로 이용된 용어 '대상물'은 전형적으로 장면의 일부(이하에 정의된 바와 같음)가 하이퍼스펙트랄 이미징 공정 또는 수법에 처리됨에 따라 단독으로 또는 다른 대상물(부분, 물질, 성분 또는 구조)와 조합된 부분, 물질, 성분 또는 구조의 적어도 일부와 등가이거나 동의어로 간주된다. 일반적으로, 이러한 대상물은 다양한 다수의 가능한 생물학적, 화학적, 및/또는 물리적, 특성, 특징, 및 거동의 세트에 의해 정의될 수 있고 특징화될 수 있다. 또한, 예를 들어 본 발명의 예시적 설명에서, 본 발명의 실시를 상세하게 설명하기 위하여 표현 '스펙트럼적으로 마킹된' 중의 용어 "마킹된" 및 용어 '스펙트럼 마커', '화학적 마커', 및 '생물학적 마커' 중의 용어 '마커'에 대한 일반적 기준이 존재한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 '마킹된' 및 '마커'는 용어 '라벨링된' 및 '라벨'과 각각 등가이거나 동의어로 간주된다. 따라서, 표현 '스펙트럼적으로 마킹된', '스펙트럼 마커', '화학적 마커', 및 '생물학적 마커'는 표현 '스펙트럼적으로 라벨링된', '스펙트럼 라벨', '화학적 라벨', 및 '생물학적 라벨'과 각각 등가이고 동의어이다. For example, in the exemplary description of the present invention, there is a general reference to the terms ' object ' and ' objects ' for the detailed implementation of the present invention. As used herein, the term " object ", as used herein to describe the present invention, typically refers to a portion of a scene (as defined below), either alone or in conjunction with another object (S), part (s), material (s), component (s), or structure (s). In general, such objects can be defined and characterized by a variety of possible sets of biological, chemical, and / or physical, characteristic, characteristic, and behavior. Also, for example, in the exemplary description of the present invention, the terms "spectrally marked" and "spectral markers", "chemical markers", and " There is a general standard for the term 'marker' in 'biological markers'. As used herein, the terms " marked " and " marker " are to be regarded as equivalents or synonyms, respectively, with the terms " labeled " Thus, the expressions' spectrally marked ',' spectral markers', 'chemical markers', and' biological markers' refer to the 'spectrally labeled', 'spectral label', 'chemical label', and ' ', Respectively.

또한, 상기 본 발명의 분야 및 배경 부분에서 도입되고, 정의되며, 기재되고 및/또는 설명된 모든 기술적 및 과학적 단어, 용어 및/또는 어구는 본 발명의 바람직한 실시양태, 실시예 및 첨부된 특허청구범위의 상세한 설명에도 동등하게 또는 유사하게 적용될 수 있다. 바로 다음은 본 발명의 바람직한 실시양태, 실시예 및 첨부된 특허청구범위의 상세한 설명을 통하여 사용되는 단어, 용어 및/또는 어구의 선택된 정의 및 예시적 용법은 그 이해와 특별히 관련된다. Also, all technical and scientific terms, terms and / or phrases introduced, defined, described, and / or described in the field and background of the present invention are intended to be synonymous with the preferred embodiment, And may be equally or similarly applied to the detailed description of the scope. The following selected definitions and illustrative usage of words, terms and / or phrases used throughout the detailed description of the preferred embodiments, examples and appended claims of the present invention are particularly relevant to that understanding.

이하의 각각의 용어 '포함한다', '포함하는', '갖는', '갖고 있는', '포함한다', 및 '포함하는', 및, 이들의 유도체 및 조합체는 '포함하지만, 이에 한정되지 않는다'를 의미한다. The terms 'comprising,' 'comprising,' 'having,' 'having,' 'including,' and 'including,' and derivatives and combinations thereof, Do not mean '.

어법상 단어 형태인 '하나', 및 '그'로 표시된 이하의 용어 각각은 특별히 다르게 나타내지 않는 한, 또는 내용이 분명하게 다르게 표시하지 않는 한 기재된 성분 또는 목적물의 복수도 포함하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 표현 '대상물 ', '표적', '성분', 및 '요소'는 복수의 대상물, 복수의 표적, 복수의 성분, 및 복수의 요소를 지칭하고 포괄하는 것을 의미한다. It is understood that each of the following terms denoted by the word form "a" and "its" in the word form are intended to encompass a plurality of the stated constituents or objects, unless the context clearly indicates otherwise. For example, the expressions 'object', 'target', 'component', and 'element' refer to and include a plurality of objects, a plurality of targets, a plurality of components, and a plurality of elements.

용어 '약'은 기재된 숫자 값의 ±10%를 지칭한다. The term " about " refers to < RTI ID = 0.0 > 10% < / RTI >

어구 '실온'은 약 20℃ 내지 약 25℃ 범위의 온도를 지칭한다. The phrase "room temperature" refers to a temperature ranging from about 20 ° C to about 25 ° C.

본 발명의 실시양태, 실시예 및 첨부된 특허청구범위의 상세한 설명을 통하여, 변수, 특징, 대상물, 또는 치수의 숫자값은 숫자범위 포맷 형식으로 기재되거나 서술될 수 있다. 기재된 숫자 범위 포맷은 본 발명의 실시를 설명하기 위해 제공되며 본 발명이 범위를 제한하려는 의도가 아님을 이해해야 한다.Numerical values of variables, features, objects, or dimensions may be described or described in numerical range format form through the detailed description of the embodiments, the examples and the appended claims of the present invention. It should be understood that the numerical range format described is provided to illustrate the practice of the invention and is not intended to limit the scope of the invention.

따라서, 기재된 또는 서술된 숫자 범위는 또한 기재되거나 또는 서술된 숫자 범위 내에 드는 모든 가능한 하부범위 및 개별 숫자값(숫자값은 실수, 진정수 또는 소수로 표현될 수 있다)을 지칭하고 포괄한다. 예를 들어, 기재되거나 서술한 숫자 범위 '1 내지 6'은 '1 내지 3', '1 내지 4', '1 내지 5', '2 내지 4', '2 내지 6', '3 내지 6', 등과 같은 모든 가능한 하부 범위, 및 '1', '1.3', '2', '2.8', '3', '3.5', '4', '4.6', '5', '5.2', 및 '6'과 같이 기재되거나 서술된 숫자 범위 '1 내지 6' 내의 개별 숫자 값을 지칭하고 포괄한다. 이것은 기재되거나 서술한 숫자 범위의 숫자 폭, 정도 또는 크기와 상관없이 적용된다. Thus, the stated or described numerical ranges also refer to and encompass all possible subranges and individual numerical values (numerical values may be expressed as a real number, a real number, or a prime number) within the numerical range described or described. For example, the numerical range '1 to 6' described or indicated may be a number from 1 to 3, from 1 to 4, from 1 to 5, from 2 to 4, from 2 to 6, from 3 to 6, ',' 1 ',' 1.3 ',' 2 ',' 2.8 ',' 3 ',' 3.5 ',' 4 ',' 4.6 ',' 5 ',' 5.2 ' And ' 6 '. < / RTI > This applies irrespective of the numerical width, degree, or size of the numerical range described or described.

또한, 숫자 범위를 기재하거나 서술하기 위하여, 어구 '약 제1 숫자 값과 약 제2 숫자 값 사이의 범위'는 '약 제1 숫자 값 내지 약 제2 숫자 값의 범위'와 등가 및 동일한 의미로 간주되며, 따라서 상기 2개의 등가의 의미 구는 상호교환적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 실온의 숫자 범위를 서술하거나 기재할 경우, 어구 '실온'은 약 20℃ 내지 약 25℃ 범위의 온도를 지칭하며, 어구 '실온'이 약 20℃ 내지 약 25℃ 범위의 온도를 지칭한다는 것과 등가이고 또 동일한 것을 의미하는 것으로 간주된다. Also, to describe or describe a numerical range, the phrase ' range between about the first numerical value and about the second numerical value ' is equivalent and synonymous with the range from about the first numerical value to about the second numerical value ' And thus the two equivalent semantics can be used interchangeably. For example, when describing or describing a range of room temperatures, the phrase "room temperature" refers to a temperature in the range of from about 20 ° C to about 25 ° C, and the phrase "room temperature" refers to a temperature in the range of from about 20 ° C to about 25 ° C Is equivalent to, and is considered to mean the same thing.

단계 또는 과정, 하부단계 또는 하부 과정, 및, 장치 및 재료, 시스템 유닛, 시스템 서브유닛, 장치, 어셈블리, 서브어셈블리, 메카니즘, 구조, 성분, 요소, 및 구조, 및 주변 장치, 설비, 악세사리, 화학적 시약, 및 재료뿐만 아니라 예시적 바람직한 실시양태의 동작과 실시, 본 발명에 따른 다른 바람직한 실시양태, 특정 구조 및 부가적 및 임의의 관점, 특징, 또는 특성은 이하의 상세한 설명과 첨부한 도면을 참조하여 더욱 잘 이해될 수 있다. A system or unit, a sub-assembly, a mechanism, a structure, a component, an element, and a structure, and a peripheral device, a facility, an accessory, a chemical, Reagents, and materials, as well as the operation and practice of the exemplary preferred embodiments, other preferred embodiments, particular constructions and additional and optional aspects, features, or characteristics according to the present invention are described in the following detailed description and the accompanying drawings Can be better understood.

본 발명의 주요 관점에 따르면, 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위한 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석하는 방법이 제공된다. According to a key aspect of the present invention, a method is provided for performing a hyperspectral imaging and analyzing of a sample of interest for identifying and characterizing an object of interest in a sample of interest.

도면을 참조하여, 도 1은 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위한 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석하는 방법의 주요 단계 또는 과정 및 그의 성분 및 작용의 바람직한 실시양태의 플로우 다이아그램이다. 따라서, 상기 방법은 하기의 주요 단계 또는 과정, 및, 그의 성분 및 작용을 포함한다: 관심 샘플에 관심 대상물에 특이적인 스펙트럼 마커를 부가하여 관심 대상물이 시험 용액 또는 현탁액에 존재하면 상기 스펙트럼 마커로 마킹된 관심 대상물이 하이퍼스펙트랄적으로 활성 표적으로 되어 시험 용액 또는 현탁액에서 하이퍼스펙트랄적으로 검출되어 확인될 수 있게 하도록 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하고; 상기 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하며; 또 시험 용액 또는 현탁액에서 하이퍼스펙트랄적으로 활성 표적을 확인하고 특징화하기 위하여 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하여 분석함으로써 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하는 것을 포함한다. With reference to the figures, Figure 1 is a flow diagram of the main steps or processes of a method of hyperspectral imaging and analyzing a sample of interest to identify and characterize an object of interest and a preferred embodiment of its components and action . Thus, the method comprises the following main steps or processes, and the components and actions thereof: If a spectral marker specific to the object of interest is added to the sample of interest and the object of interest is present in the test solution or suspension, To prepare a test solution or suspension of the sample of interest so that the target of interest can be hyperspecifically activated as an active target and hyperspecifically detected and confirmed in the test solution or suspension; Generate and collect hyperspectral image data and information of the test solution or suspension; And analyzing and analyzing hyper-spectral image data and information to identify and characterize hyper-spectral active targets in test solutions or suspensions, thereby identifying and characterizing the objects of interest in the sample of interest.

상기 방법은 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 단계가 시험 용액 또는 현탁액에 배경 감소성 화학제를 부가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 배경 감소성 화학제는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안 시험 용액 또는 현탁액 중의 비관심 대상물의 존재에 의해 유발된 배경 간섭 효과를 감소시킴으로써, 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄적 활성 표적의 하이퍼스펙트랄 검출가능성을 증가시킨다.The method is characterized in that the step of preparing the test solution or suspension comprises adding a background reducing chemical to the test solution or suspension, wherein the background reducing chemical is a test solution or suspension during hyperspectral imaging and analysis, Thereby reducing the background interference effect caused by the presence of an unattended object in the suspension, thereby increasing the likelihood of detection of the hyperspectral of the hyperspectral activity target in the test solution or suspension.

적용가능한 유형 또는 종류 및 형태의 관심 샘플Samples of interest in applicable type or type and form

일반적으로, 본 발명은 임의 유형 또는 종류 및 형태의 관심 샘플에 적용될 수 있다. 상기 관심 샘플은 덩어리를 갖고, 부피를 점유하며 고체, 액체, 가스, 또는 그의 조합으로 존재하는 어떤 것(즉, 부분, 물질, 성분)인 물질의 비교적 다량의 대표적 및 예시적 (즉 샘플)인 비교적 소량 물질이다. 상기 관심 샘플은 물질의 시편(즉, 예)으로 간주될 수 있다. 상기 관심 샘플은 임의 수, 및 유형 또는 종류의 대상물로 구성되거나 또는 이루어지며, 상기 각 대상물은 일반적으로 물질의 적어도 일부를 지칭하고 그와 등가이며 동의어이고, 또 따라서 물질 샘플에 존재한다. 따라서, 각 대상물은 일반적으로 덩어리를 갖고, 부피를 점유하며 고체, 액체, 가스, 또는 그의 조합으로 존재하는 어떤 것의 적어도 일부(즉, 부분, 물질, 성분)를 지칭하고, 그와 등가이며 또 동의어로 간주된다. 또한, 각 대상물(즉, 물질의 적어도 일부)은 다양한 다수의 가능한 생물학적, 화학적, 및/또는 물리적, 특성, 특징, 및 거동 세트에 의해 정의되고 또 특징화될 수 있다. In general, the invention can be applied to samples of interest of any type or type and form. The sample of interest has a lump, occupies a volume and is a relatively large representative and exemplary (i.e., sample) material of a material that is something (i. E., Part, substance, component) that is present in a solid, liquid, gas, It is a relatively small amount of material. The sample of interest may be considered as a specimen of material (i.e., an example). The sample of interest can consist of or consist of any number and type or kind of objects, each of which generally refers to at least a portion of a material and is equivalent to and synonymous with it, and thus is present in a material sample. Thus, each object generally has a mass, occupies a volume, refers to at least a portion (i.e., a portion, material, component) of something that is present in a solid, liquid, gas, or combination thereof, . In addition, each object (i. E., At least a portion of the material) can be defined and characterized by a variety of different possible biological, chemical, and / or physical, characteristic, characteristic, and behavioral sets.

다수의 상이한 공간적으로 및/또는 일시적으로 변화하는 A plurality of different spatially and / or temporally varying 간섭성Coherence 비관심 대상물(배경), 및  Objects of interest (background), and 생물제Biological agent 또는 화학제 유형의 관심 대상물(표적)을 함유하는 공기의 샘플(공기 샘플)의 경우 Or a sample of air (air sample) containing a chemical species of interest (target)

본 발명의 예시적 특정 실시양태에서, 상기 관심 샘플은 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)이다. 따라서, 본 발명의 예시적 특정 실시양태는 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위하여 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)을 온-라인(실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석하는 것을 포함한다. In an exemplary particular embodiment of the invention, the sample of interest is a sample of air (i.e., an air sample). Accordingly, certain illustrative embodiments of the present invention provide for the on-line (real-time or near real-time) or off-line hyper-spectral imaging of air samples (i.e., air samples) to identify and characterize an object of interest in a sample of interest And analyzing.

본 발명의 예시적 특정 적용은 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위하여 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)을 온-라인(실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석하는 것을 포함하며, 상기 관심 대상물은 생물제 또는 화학제이다. 일반적으로, 공기 샘플 중의 관심 대상물(즉, 생물제 또는 화학제)은 고체(예컨대, 미립자) 상, 액체(예컨대, 용액 또는 현탁액) 상, 및/또는 가스(예컨대, 에어로졸) 상의 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어진다. 바람직하게는, 공기 샘플 중의 관심 대상물(즉, 생물제 또는 화학제)은 미립자 형태 고체상이거나 및/또는 공기 샘플의 입자 위에 존재(예컨대 흡수되거나 및/또는 흡착됨)하는 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어진다.상기 공기 샘플은 실내 공기원(예컨대, 우체국, 공항, 지하철역, 쇼핑몰, 스포츠 경기장, 또는 사무실 건물)으로부터, 또는 실외 공기원으로부터 수집되거나 취득된다(예컨대 표준 유형의 공기 샘플링 또는 수집 시스템을 통하여). 예시적 생물제는 세균, 바이러스, 진균, 및 독소이다. 예시적 화학제는 신경제(예컨대, 사린, 타분, 및 소만), 및 화학독극물(예컨대, 시아나이드 화합물, 및 유기인 화합물)이다. 관심 대상물은 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 통하여 관심 대상물을 확인하고 특징화하게 하기 위하여 관심 샘플, 즉 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(과정)의 일부로서, 화학적으로 마킹된(예컨대, 삼염화 테르븀 [TbCl3]을 통하여), 또는 생물학적으로 마킹된(예컨대, 면역분석 수법의 항체를 통하여) 포자형성 세균 탄저균과 같은 생물제일 수 있다. Exemplary specific applications of the invention include imaging and analyzing samples of air (i. E., Air samples) on-line (real-time or near-real-time) or off-line hyper spectral to identify and characterize the objects of interest in the sample of interest Wherein the object of interest is a biological agent or a chemical agent. Generally, a subject of interest (i.e., a biological or chemical agent) in an air sample can be an organic and / or a carrier gas on a solid (e.g., particulate) phase, a liquid (e.g., solution or suspension) phase, and / Or made of inorganic material. Preferably, the object of interest (i. E., Biological or chemical) in the air sample is a particulate solid form and / or an organic and / or inorganic material present (e.g., absorbed and / or adsorbed) The air sample is collected or obtained from an indoor air source (e.g., a post office, an airport, a subway station, a shopping mall, a sports arena, or an office building), or from an outdoor air source Through the system). Exemplary biocides are bacteria, viruses, fungi, and toxins. Exemplary chemicals are neurogenes (e. G., Sarin, saliva, and suffix), and chemical poisons (e. G., Cyanide compounds and organophosphorus compounds). The object of interest may be chemically marked (e.g., as part of a major step) to produce a test sample or suspension of the sample of interest, i.e., an air sample, to identify and characterize the object of interest through hyperspectral imaging and analysis , Terbium trichloride (TbCl 3 )), or biologically marked (eg, through an antibody from immunoassay) spore-forming bacteria anthrax.

관심 샘플 중의 대상물의 유형, 카테고리 또는 종류The type, category or type of object in the sample of interest

일반적으로, 관심 샘플(관심 샘플에 존재하는 물질 및 그의 성분 포함)에서, 상기 대상물(즉, 부분, 물질, 성분)은 2개의 주요한 상이한 유형, 카테고리 또는 종류에 따라 유형화, 카테고리화 또는 분류된다. 즉, '비관심 대상물', 및 '관심 대상물', 각각은 기본적으로 다음과 같이 정의된다. '비관심 대상물'은 관심 샘플을 포함하는 공정의 관심 샘플에 존재하거나 또는 함유된 인간 조작자(관찰자, 뷰어, 분석자 및/또는 제어자)의 관심을 끌지 못하는 대상물에 상응한다. '관심 대상물'은 관심 샘플을 포함하는 공정의 인간 작업자의 관심을 끄는 관심 샘플 중에 존재하거나 함유된 대상물에 상응한다. 본 발명의 의미에서 비관심 대상물 및 관심 대상물의 현저하게 상이한 의미 및 기여를 더욱 이해하기 위하여, 비관심 대상물은 관심 샘플의 배경의 일부 또는 관심 샘플 내에 있는 것으로 간주되는 반면에, 관심 대상물은 관심 샘플의 '표적' 또는 관심 샘플 내에 있는 것으로 간주된다. 따라서, 관심 샘플에 존재하거나 함유된 몇 개의 대상물(즉, 부분, 물질, 성분)의 복수의, 수집 또는 앙상블 중의 개별 대상물은 대상물의 상기 서술한 2개의 주요한 상이한 유형, 카테고리 또는 종류, 즉 비관심 대상물 (즉, 배경) 및 관심 대상물(즉, 표적)에 따라서 유형화되거나, 카테고리화되거나 또는 분류된다. In general, in the sample of interest (including the material present in the sample of interest and its components), the object (i.e., part, substance, component) is typed, categorized or classified according to two major different types, categories or classes. That is, 'non-interest object' and 'object of interest', respectively, are basically defined as follows. An " object of interest " corresponds to an object that is present in, or does not attract the attention of, a human operator (observer, viewer, analyst and / or controller) contained in a sample of interest that contains the sample of interest. An " object of interest " corresponds to an object that is present or contained in a sample of interest that is of interest to a human operator of the process including the sample of interest. To further understand the significantly different meanings and contributions of the objects of interest and the object of interest in the sense of the present invention, the object of interest is considered to be part of the background of the sample of interest or within the sample of interest, Or " target " of < / RTI > Thus, individual objects in a collection, collection or ensemble of a plurality of objects (i.e., parts, materials, components) present or contained in a sample of interest can be identified by the two main different types, Categorized, or classified according to the object (i.e., background) and the object of interest (i.e., the target).

전형적으로, 상기 관심 샘플은 상기 정의된 대상물의 2개의 주요 상이한 유형, 카테고리 또는 종류의 상이한 상대적 개수(즉, 비, 비율)의 분포를 포함하거나 함유한다. 예를 들어, 상기 관심 샘플은 비교적 소수의 관심 대상물(표적), 및 비교적 다수의 비관심 대상물(비교적 높은 또는 '노이지' 배경에 상응함)을 포함하거나 함유할 수 있다. 역으로, 상기 관심 샘플은 비교적 다수의 관심 대상물(표적), 및 비교적 소수의 비관심 대상물(비교적 낮은 또는 '조용한' 배경에 상응함)의 분포를 포함하거나 함유할 수 있다. Typically, the sample of interest includes or contains a distribution of the two different major types, categories, or different relative numbers (i.e., ratio, ratio) of the defined objects. For example, the sample of interest may include or contain a relatively small number of objects of interest (targets), and a relatively large number of unattached objects (corresponding to a relatively high or 'noisy' background). Conversely, the sample of interest may comprise or contain a relatively large number of objects of interest (targets), and a relatively small number of non-objects of interest (corresponding to a relatively low or 'quiet' background).

또한, 예를 들어, 비교적 다수의 비관심 대상물(높은 또는 노이지 배경)과 비교하여 비교적 '예외적으로' 소수의 관심 대상물(표적)을 포함하거나 함유하는 본 발명의 다수의 적용이 존재한다. 예를 들어, 이러한 적용은 관심 샘플의 모든 대상물[관심(표적) 및 비관심(배경)]의 개수에 대비한 관심 대상물(표적)의 개수는 1% [1 pph], 또는 10-1% [1 ppt], 또는 10-4 % [1 ppm], 10-7 % [1 ppb], 또는 10-10 % [1 pptr] 정도로 낮은 비 또는 비율에 상응한다. There are also a number of applications of the present invention that include or include a relatively " exceptional " fewer objects of interest (targets) as compared to, for example, a relatively large number of unattended objects (high or noisy backgrounds). For example, this may be applied to the number of objects of interest (targets) relative to the number of all objects of interest (the target and the uninteresting background) is 1% [1 pph], or 10 -1% 1 ppt], or 10 -4 % [1 ppm], 10 -7 % [1 ppb], or 10 -10 % [1 pptr].

대상물의 2개의 상이한 유형, 카테고리 또는 종류의 상이한 상대적 숫자(비, 비율)의 분포를 포함하는 관심 샘플 이외에, 상기 나타낸 바와 같이 각 대상물(즉, 부분, 물질, 성분)은 다양한 다수의 가능한 생물학적, 화학적, 및/또는 물리적, 특성, 특징, 및 거동 세트에 의해 정의되고 특징화될 수 있음이 인정된다. 예를 들어, 관심 샘플에서, '하이퍼스펙트랄' 이미지 데이터 및 정보(예를 들어, 스펙트럼 지문(여기서, SFP로 약칭하고 지칭됨) 또는 서명 패턴 유형의 확인 및 특징화 형태에서 스펙트럼 표시에 상응하는 방출 스펙트럼을 포함하는)가, 아주 유사하거나, 또는 거의 동일한, 즉, 간신히 구별할 수 있거나 또는 분석할 수 있지만 '생물학적, 화학적, 및/또는 물리적' 데이터 및 정보(특성, 특징, 및/또는 거동 측면에서)가 현저히 상이하고, 또 전혀 유사하지 않거나 또는 거의 동일하지 않은, 즉, 전혀 용이하게 구별할 수 없거나 또는 분석할 수 없는, 또는 그 반대인 대상물의 상이한 유형, 종류 및 개수로 존재할 수 있다. In addition to the sample of interest comprising the distribution of the different relative numbers (ratio, ratio) of the two different types, categories or classes of objects, each object (i.e., part, substance, component) Chemical, and / or physical, characteristic, characteristic, and behavioral set of features. For example, in a sample of interest, a 'spectral fingerprint' (here abbreviated as SFP) or signature pattern type of 'hyperspectral' image data and information Biological, chemical, and / or physical " data and information (including characteristics, characteristics, and / or behavior) that are very similar, or nearly identical, i.e. barely distinguishable or analytical, Type, and number of objects that are significantly different from one another, and which are not substantially similar or substantially non-identical, i.e., not readily distinguishable or non-analytical, or vice versa, .

관심 샘플 중의 관심 대상물(표적) 및 비관심 대상물(배경)의 상이한 상대적 개수(즉, 비, 비율)의 실제 분포에도 불구하고, 본 발명의 임의 적용은 궁극적으로 관심 샘플 중의 비관심 대상물(배경)으로부터 관심 대상을 확인하고, 구별하며 또 분석할 필요가 있다. 이는 비관심 대상물(배경)의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보로부터 관심 대상물(표적)의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 확인하고, 구별하며 또 분석할 필요를 포함한다. 또한, 관심 샘플 중의 관심 대상물(표적) 및 비관심 대상물(배경)의 생물학적, 화학적, 및/또는 물리적 데이터 및 정보에 관련된 과정 및 작업을 확인하고, 구별하며 또 분석하는 것을 실시할 필요가 있다. Despite the actual distribution of the relative relative numbers (i.e., ratio, ratio) of the object of interest (target) and the object of interest (background) in the sample of interest, any application of the present invention ultimately leads to non- It is necessary to identify, distinguish, and analyze the objects of interest from. This includes the need to identify, identify and analyze hyper-spectral image data and information of the object of interest (hyper-spectral image data and information) of the object of interest (background). It is also necessary to identify, identify and analyze the processes and tasks related to biological, chemical, and / or physical data and information of the objects of interest (targets) and objects of interest (background) in the sample of interest.

관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 실시할 때 생기는 어려움과 복잡성의 주요 공급원 또는 기원은, 관심 샘플 중에 비관심(배경) 대상물(부분, 물질, 성분)이 문제적이고 복잡한 공간적 및/또는 일시적으로 변동하여 존재하는 것이며, 관심 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서 비관심 대상물(배경)이 상응하는 문제적이고 복잡한 공간적 및/또는 일시적으로 변동하여 존재하는 것으로 직접적으로 옮겨진다. 관심 샘플 중에 비관심 대상물이 상기 공간적 및/또는 일시적으로 변동적으로 존재하는 것는 관심 샘플 중의 관심(표적) 대상물(부분, 물질, 성분)의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 다양한 정도(몇 개의 독립적인 인자에 따라서)로 음성적으로 간섭한다. 따라서, 관심 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서 비관심 대상물(배경)이 공간적 및/또는 일시적으로 변동하여 존재하는 것는 관심 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서 관심 대상물(표적)의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 다양한 정도로 부정적으로 간섭한다. The main source or origin of the difficulty and complexity of performing hyper-spectral imaging and analysis of the sample of interest is that the unobserved (background) objects (parts, materials, components) in the sample of interest are problematic and complex spatial and / (Background) is directly transferred to the corresponding problematic and complex spatial and / or temporal variation exists in the hyperspectrally imaged image of the test form of the sample of interest. The spatial and / or temporally varying presence of an unattended object in the sample of interest may be determined by performing a hyperspectral imaging and analysis of the object of interest (a target) (part, material, component) Depending on the factor). Thus, the presence of the spatially and / or temporally varying unconcentrated object (background) in a hyperspectrally imaged image of a test form of the sample of interest can be evaluated in a hyperspectally imaged image of a test form of the sample of interest It negatively interferes with various degrees of hyperspectral imaging and analysis of the object of interest (target).

비관심 대상물(배경)이 공간적 및/또는 일시적으로 변동적으로 존재하는 것에 관한 상술한 문제적이고 복잡한 관점은 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보의 생성과 수집에 음성적으로 영향을 주며, 이것은 다시 생성되고 수집된 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는데 음성적으로 영향을 준다. 또한, 상응하는 음성적 효과와 더불어 이러한 문제적이고 복잡한 관점은 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위하여 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 통하여 관심 샘플을 분석하는 것을 기본으로 하는 전반적인 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 적용의 정확도, 정밀도(재현성), 감도, 해상도, 및/또는 속도(시간 척도)의 성능 변수를 고도로 달성하기 어렵게 만든다. The above-described problematic and complex view of the spatial and / or temporal variation of an object of interest (background) spatially affects the generation and collection of hyper-spectral image data and information of interest samples, It has a negative effect on processing and analyzing the generated and collected hyper-spectral image data and information. This problematic and complex view, in addition to the corresponding phonetic effects, is also addressed by an overall hyperspectral imaging and analytical application based on analyzing the sample of interest through hyper-spectral imaging and analysis to identify and characterize the sample of interest in the sample (Reproducibility), sensitivity, resolution, and / or speed (time scale) of the performance parameters of the system.

관심 대상물(표적)의 다수의 상이한 공간적으로 및/또는 일시적으로 변동하는 A number of different spatially and / or temporally varying 간섭성Coherence 비관심Non-interest 대상물(배경), 및  Object (background), and 생물제Biological agent 또는 화학제 유형을 함유하는 공기의 샘플(공기 샘플)의 경우 Or a sample of air containing a chemical type (air sample)

관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 음성적으로 영향을 주는 비관심 대상물(배경)의 공간적 및/또는 일시적으로 변동적으로 존재하는 것에 관련된 상술한 문제적이고 복잡한 관점은 공기 샘플 중의 관심 대상물(표적)을 확인하고 특징화하기 위하여 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 통하여 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)을 분석하는 온-라인(실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인을 비롯한 본 발명의 적용에 특히 관련된다. 특히, 이러한 적용에서, 상기 공기 샘플은 실내 공기원(예컨대, 우체국, 공항, 지하철역, 쇼핑몰, 스포츠 경기장, 또는 사무실 건물)으로부터 또는 실외 공기원으로부터 수집되거나 취득된다(예컨대, 표준 유형의 공기 샘플링 또는 수집 시스템을 통하여). The above described problematic and complex aspects relating to the spatial and / or temporal variation of an unattractive object (background) that negatively impacts the hyperspectral imaging and analysis of the sample of interest can be achieved by the use of an object of interest (target) (Real-time or near real-time) or off-line for analyzing samples of air (i.e., air samples) through hyper-spectral imaging and analysis to identify and characterize . In particular, in such applications, the air sample is collected or obtained from an indoor air source (e.g., a post office, an airport, a subway station, a shopping mall, a sports arena, or an office building) or from an outdoor air source Through the collection system).

이러한 적용에서, 비관심 대상물(배경)을 간섭하는 것은 공기 샘플에 존재하는 다수의 상이한 (비표적) 성분(즉, 부분, 물질, 성분)이다. 공기 샘플에서, 관심 대상물(표적)은 (위험할 수 있는) 생물제(예컨대, 세균[(극히 유해한) 포자형성 세균 탄저균과 같은], 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 (위험할 수 있는) 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 이루어지며 또 바람직하게는 고체(예컨대, 미립자) 상인 화학독극물 [예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])이다. In this application, interfering with an unattended object (background) is a number of different (non-target) components (i.e., moieties, materials, components) present in an air sample. In air samples, the object of interest may be a biological agent (such as a bacterium [(extremely harmful) spore-forming bacterial anthrax], a virus, a fungus, or a toxin) (For example, a cyanide compound, or a cyanide compound) that is composed of a chemical agent (e.g., a neurogenerative agent such as sarin, tartarate, or succinic acid, or an organic and / or inorganic substance and is preferably a solid Organic phosphorus compound]).

수집된 공기 샘플에서, 간섭성 비관심 대상물(배경)은 다수의 공간적으로 변동하는(즉, 위치 또는 장소에 따라 다양하거나 변화하는) 및/또는 일시적으로 변동하는(즉, 시간에 따라 다양하거나 변화하는) 공기원에 존재하는 상이한 유형 및 농도의 (비표적) 성분(즉, 부분, 물질, 성분)으로부터 기인한다. 실내 또는 실외 공기원은 전형적으로 다수의 공간적으로 및/또는 일시적으로 다양하고 상이한 유형 및 농도의 (비표적) 성분, 예컨대 먼지(미세 건조 입자), 화분(식물에 의해 생성된 화분 과립으로 이루어진 미립자 또는 분말상 물질), 미네랄, 비표적 유형의 생물학적 물질(곰팡이(진균), 세균), 및 비표적 유형의 미립자 화학적 물질을 포함한다. 공기원 중의 이러한 (비표적) 성분은 (실내 또는 실외) 공기원을 통하여 순환하는 미세 고체 또는 액체 입자의 가스 현탁액인 에어로졸 형태일 수 있다. 이러한 (비표적) 성분은 실내 또는 실외 공기원의 국소적 대기 분위기 및 기후 조건에서 공간적 및/또는 일시적 변화에 따라서 또는 실외 공기원, 및 공기 샘플이 공기원으로부터 수집되거나 또는 얻어지는 장소 및 시간에 따라서 전형적으로, 공간적으로 다양하거나 변화하거나(즉, 위치 및 장소에 따라 다양하거나 변화하는) 및/또는 일시적으로 다양하거나 변화하는(즉, 시간에 따라 다양하거나 변화하는) 상대적 농도를 갖는다. 따라서, 복수의 공기 샘플은 공기 샘플이 수집되거나 취득되는 공기원에서 공간적 및/또는 일시적 변동에 따라서 상대적 농도가 변동하는 공간적 및/또는 일시적으로 다변하는 (비표적) 성분을 갖는 것으로 예상된다.In the collected air samples, the coherent non-objects of interest (background) are subjected to a number of spatially varying (i.e., varying or varying depending on location or location) and / or temporally varying (I.e., non-target) components (i.e., moieties, materials, components) present in different types and concentrations of air source. Indoor or outdoor air sources typically include a number of spatially and / or temporally diverse and different types and concentrations of (non-target) constituents, such as dust (fine dry particles), pollen (microparticles of pollen granules produced by plants Or powdery materials), minerals, non-target types of biological material (fungi, bacteria), and non-target types of particulate chemistry. This (non-target) component in the air source may be in the form of an aerosol, which is a gas suspension of fine solids or liquid particles circulating through an air source (indoor or outdoor). These (non-target) components may be used in accordance with spatial and / or temporal changes in the local atmospheric and climatic conditions of the indoor or outdoor air source, or depending on the location and time at which the outdoor air source and the air sample are collected or obtained from the air source Typically, they have a relative concentration that varies or varies spatially (i.e., varies or varies depending on location and location) and / or temporally varies or varies (i.e., varies or varies over time). Thus, it is anticipated that the plurality of air samples will have spatially and / or temporally varying (non-target) components that vary in relative concentration with spatial and / or temporal variations in the air source from which the air sample is collected or acquired.

유사한 방식으로, 수집된 공기 샘플 내에 존재하거나 또는 실내 또는 실외 공기원으로부터 얻어진 (위험할 수 있는) 생물제(예컨대, 세균[포자형성 세균 탄저균과 같은], 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 (위험할 수 있는) 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 화학독극물[예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])과 같은 관심 대상물(표적)은 실내 또는 실외 공기원의 국소적 대기 분위기 및 기후 조건에서 공간적 및/또는 일시적 변화에 따라서 또는 실외 공기원, 및 공기 샘플이 공기원으로부터 수집되거나 또는 얻어지는 장소 및 시간에 따라서 전형적으로, 공간적으로 다양하거나 변화하거나(즉, 위치 및 장소에 따라 다양하거나 변화하는) 및/또는 일시적으로 다양하거나 변화하는(즉, 시간에 따라 다양하거나 변화하는) 상대적 농도를 갖는다. 따라서, 복수의 공기 샘플은 그의 상대적 농도가 공기 샘플이 수집되거나 얻어지는 공기원에서 공간적 및/또는 일시적 변화에 따라 변화하는 공간적 및/또는 일시적으로 다양한 관심 대상물(표적)을 갖는 것으로 예상된다. In a similar manner, a biological agent (such as a bacterium (such as a spore forming bacterial anthrax), a virus, a fungus, or a toxin) present in the collected air sample or obtained (potentially dangerous) from indoor or outdoor air sources, (Target) such as a chemical (e.g., a neurogenic agent such as sarin, saliva, or suffix) or a chemical poison [such as a cyanide compound or an organic phosphorus compound] Depending on the spatial and / or temporal changes in the local atmospheric and climatic conditions of the circle, or alternatively, the outdoor air source and the air sample may vary or vary spatially, depending on the place and time at which it is collected or obtained from the air source And / or temporally varying or varying (i. E., Varying or changing over time), < / RTI & And has a relative concentration. Thus, it is anticipated that the plurality of air samples will have a spatial and / or temporally diverse object of interest (target) whose relative concentration varies with spatial and / or temporal variation in the air source from which the air sample is collected or obtained.

본 발명의 이러한 적용에서, 전형적으로, 공기 샘플의 시험 형태의 소정의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상은 비교적 소수의 관심 대상물(표적, 예를 들어, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태), 및 비교적 다수의 비관심 대상물(높은 또는 노이지 배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태)의 분포를 포함하거나 함유한다. 또한, 이러한 적용에서, 전형적으로, 대다수의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상은 비교적 다수의 비관심 대상물(배경)과 비교하여 비교적 예외적으로 소수의 관심 대상물(표적)을 포함하거나 함유한다. 예를 들어, 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에 존재하거나 함유된 모든 대상물[관심(표적) 및 비관심 대상물(배경)]의 개수에 대한 관심 대상물(표적)의 수는 1%[1 pph], 또는 10-1%[1 ppt], 또는 10-4 % [1 ppm], 10-7 % [1 ppb], 또는 10-10 % [1 pptr] 만큼 낮은 비 또는 비율에 상응한다.In this application of the invention, typically, a given hyperspectral imaged image of a test form of an air sample is irradiated by a relatively small number of objects of interest (such as a target, e.g., a spectrally marked biological or chemical form ), And a relatively large number of unattached objects (high or noisy background, (non-target) component form of the air sample). Also, in such applications, typically, a majority of hyperspritifically imaged images contain or contain a relatively small number of objects of interest (targets) as compared to a relatively large number of unattached objects (backgrounds). For example, the number of objects of interest (target) for all objects (interest and target of interest) present or contained in a hyperspectrally imaged image is 1% [1 pph] , Or 10 -1% [1 ppt], or 10 -4 % [1 ppm], 10 -7 % [1 ppb], or 10 -10 % [1 pptr].

부가적으로, 본 발명의 이러한 적용에서, 공기 샘플의 시험 형태의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서, 각 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 관심 대상물(표적, 예컨대, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태) 및 각 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 비관심 대상물(배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태)은 다양한 다수의 가능한 생물학적, 화학적, 및/또는 물리적, 특성, 특징, 및 거동 세트에 의해 정의될 수 있고 또 특징화될 수 있다. 예를 들어, 소정의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서 관심 대상물(표적, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태) 및 비관심 대상물(배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태)이 아주 유사한, 또는 거의 동일한, 즉, 간신히 구별할 수 있거나 또는 분석할 수 있지만 '생물학적, 화학적, 및/또는 물리적' 데이터 및 정보(특성, 특징, 및/또는 거동 측면에서)가 현저히 상이하고, 또 전혀 유사하지 않거나 또는 거의 동일하지 않은, 즉, 전혀 용이하게 구별할 수 없거나 또는 분석할 수 없는, 또는 그 반대인 '하이퍼스펙트랄' 이미지 데이터 및 정보(특히, 예를 들어, 스펙트럼 지문(SFP) 또는 서명 패턴 유형의 확인 및 특징화 형태의 스펙트럼 표시에 상응하는 방출 스펙트럼을 포함한)를 나타내는 시나리오가 생길 수 있다.Additionally, in this application of the present invention, in a hyperspritifically imaged image of a test form of an air sample, each hypersprospectively imaged object of interest (such as a target, e.g., a spectrally marked biological agent or Chemistry, and / or physical, characteristic, characteristic, and behavioral set) of each hypersproscopically imaged object (background, form of (non-target) ≪ / RTI > and can be characterized. For example, an object of interest (a target, a spectrally marked biologic or a chemical form) and an object of interest (a background, a (non-target) component form of an air sample) in a given hyperspectrally imaged image Biological, chemical, and / or physical 'data and information (in terms of characteristics, characteristics, and / or behavior) are significantly different and can be very similar or nearly identical, i.e. barely distinguishable or analytical, (Especially, for example, a spectral fingerprint (SFP)) image data and information that are not at all similar or not nearly identical, i.e., not at all easily distinguishable or unalterable, Or an identification of the signature pattern type and an emission spectrum corresponding to the spectral representation of the characterization form).

관심 대상물(표적, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태) 및 비관심 대상물(배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태)의 상이한 상대적 개수(즉, 비, 비율)의 실제 분포에도 불구하고, 공기 샘플의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상에서, 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상 중의 비관심 대상물(배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태)로부터 관심 대상물(표적, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제)을 확인하고, 구별하며 또 분석할 필요가 궁극적으로 존재한다. Despite the actual distribution of the relative relative numbers (i.e., ratio, ratio) of the object of interest (target, spectrally marked biocide or chemical form) and unattached object (background, (From a background, a (non-target) component form of an air sample) in an image hyperspecifically imaged in a hypersprotially imaged image of an air sample, Biological agents or chemical agents), it is ultimately necessary to identify and analyze them.

이는 비관심 대상물(배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태)의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보로부터 관심 대상물(표적, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태)의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 확인하고, 구별하며 또 분석할 필요를 포함한다. 또한, 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상 중의 관심 대상물(표적, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태) 및 비관심 대상물(배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태)의 생물학적, 화학적, 및/또는 물리적 데이터 및 정보에 대한 과정 및 동작을 확인하고, 구별하며 또 분석을 실시할 필요가 있다. 또한, 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 화상이 공기 샘플로부터 생성되어 수집되게 하는 사실에서 과정 및 동작을 확인하고, 구별하며 또 분석하는 것을 실시할 필요가 존재하며, 상기 비관심 대상물(배경, 공기 샘플의 (비표적) 성분 형태) 및 관심 대상물(표적, 스펙트럼적으로 마킹된 생물제 또는 화학제 형태)은 공기 샘플이 수집되거나 얻어지는 공기원에서 이들의 공간적 및/또는 일시적 변동에 따라 변하는 상대적 농도를 갖는다. This includes hyper-spectral image data of the object of interest (target, spectrally marked biological or chemical form) from the hyperspectral image data and information of the object of interest (background, non-target component form of the air sample) This includes the need to identify, identify and analyze information. In addition, biological, chemical, and biological properties of the object of interest (target, spectrally marked biochemical or chemical form) and uninterested object (background, non-target component form of air sample) And / or to identify, distinguish and analyze the processes and operations of physical data and information. There is also a need to conduct, identify and analyze processes and operations in the fact that hypersprotially imaged images are generated and collected from air samples, And the object of interest (the target, the biologically or chemically formulated mark, which is marked spectrally), is a relative concentration that varies with the spatial and / or temporal variation thereof in the air source from which the air sample is collected or obtained .

따라서, 공기의 샘플 중의 비관심 대상물(배경)의 공간적 및/또는 일시적으로 변동적으로 존재하는 것에 기인한 상응하는 음성적 영향과 더불어 상기 기재된 문제적이고 복잡한 관점은 전반적 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 적용의 정확도, 정밀도(재현성), 감도, 해상도, 및/또는 속도(시간 척도)의 성능 변수의 높은 레벨을 달성하기 어렵게 만든다. 이는 목적 대상물을 확인하고 특징화하기 위한 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)의 온-라인(실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 비롯한 예시적 특정 적용의 경우에 특히 그러하며, 이러한 적용에서, 간섭적인 비관심 대상물(배경)은 공기 샘플 내에 존재하는 상이한 공간적으로 및/또는 일시적으로 다양한 (비표적) 성분(즉, 부분, 물질, 성분)이고, 또 관심 대상물(표적)은 (위험할 수 있는) 생물제(예컨대, 세균[포자형성 세균 탄저균과 같은], 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 (위험할 수 있는) 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 화학독극물[예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])일 수 있다.Thus, the problematic and complex aspects described above, along with the corresponding negative effects due to the spatial and / or temporally variable presence of unconcentrated objects (backgrounds) in the sample of air, can be attributed to the accuracy of the overall hyperspectral imaging and analytical application , Precision (reproducibility), sensitivity, resolution, and / or speed (time scale). This is particularly the case in the case of certain specific applications including on-line (real-time or near-real-time) or off-line hyper spectral imaging and analysis of air samples (i.e., air samples) to identify and characterize the object of interest (Non-target) components (i.e., moieties, materials, components) that are present in the air sample, and that are of interest (target) (Eg, sarin, tartar, fungus, or toxin), or a (possibly dangerous) chemical agent (eg, , Or a chemical poison [e.g., a cyanide compound, or an organic phosphorus compound]).

본 발명의 실시는 공기 샘플과 같은 관심 샘플 중의 비관심 대상물(배경)의 공간적 및/또는 일시적으로 변동적으로 존재하는 것으로 인하여 유발되는, 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 현저하게 제한하는, 상술한 문제적이고 복잡한 관점 및 상응하는 음성적 영향을 극복하게 할 수 있게 한다. The practice of the present invention is based on the discovery that significantly reduces the hyper-spectral imaging and analysis of the sample of interest caused by the spatial and / or temporal variation of the non-interest (background) Thereby making it possible to overcome the above-mentioned problematic and complex viewpoints and the corresponding negative effects.

관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액의 제조Preparation of Test Solution or Suspension of Samples of Interest

이 주요 단계(과정)에서, 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액이 제조된다. 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액은 소정 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템의 장치 및 기구의 동작 및 사용에 적합하고 화합하는 형태로 제조된다.In this main step, a test solution or suspension of the sample of interest is prepared. Test solutions or suspensions of the sample of interest are prepared in a form suitable and compatible with the operation and use of the apparatus and apparatus of a given hyperspectral imaging and analysis system.

관심 샘플의 제공에 이어, 또는 관심 샘플의 취득 또는 수집에 이어, 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액이 제조된다. 바람직하게는, 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 형성하기 위하여 비교적 소량의 관심 샘플을 용액 또는 현탁액 형태에 용해, 현탁 및/또는 혼합, 즉 재구성한다. 이러한 용해, 현탁 및/또는 혼합, 즉 재구성 과정은 관심 샘플에 존재하는 상이한 유형의 비관심 대상물(배경), 즉 (비표적) 성분을 용해 또는 현탁하기에 적합하고 또 관심 샘플에 존재하는 관심 대상물(표적), 즉 (표적) 성분을 용해 또는 현탁하기에 적합한 액체, 예를 들어, 증류수, 또는 다른 액체를 사용하여 실시된다.Following the provision of the sample of interest, or following the acquisition or collection of the sample of interest, a test solution or suspension of the sample of interest is prepared. Preferably, a relatively small amount of the sample of interest is dissolved, suspended and / or mixed, i.e. reconstituted, in solution or suspension form to form a test solution or suspension of the sample of interest. These dissolving, suspending and / or mixing, i.e., reconstitution processes, are suitable for dissolving or suspending different types of unattended objects (background), i.e. (non-target) components present in the sample of interest, (Target), i. E., A liquid suitable for dissolving or suspending the (target) component, e. G., Distilled water, or other liquid.

소량의 관심 샘플을 시험 용액 또는 현탁액에 용해, 현탁 및/또는 혼합하는, 즉 재구성하기 위해 사용된 특정 액체는, 액체가 관심 샘플에 존재하는(또 따라서 시험 용액 또는 현탁액에 존재하는) 다수의 상이한 유형의 비관심 대상물(배경), 즉, (비표적) 성분의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 최소한으로 영향을 주고 또 상기 액체가 관심 샘플에 존재하는 (또 따라서 시험 용액 또는 현탁액에 존재하는) 관심 대상물(표적), 즉 (표적) 성분의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 최소한으로 영향을 주도록 선택된다. The particular liquid used to dissolve, suspend, and / or mix, i.e., reconstitute, a small amount of sample of interest in a test solution or suspension can be any of a large number of different liquids that are present in the sample of interest (and thus present in the test solution or suspension) (And thus present in the test solution or suspension) that minimally affects the hyperspectral imaging and analysis of the type of unattached object (background), i.e., (non-target) Is selected to at least affect the hyper-spectral imaging and analysis of the object (target), i.e., the (target) component.

관심 대상물(표적)에 특이적인 스펙트럼 A spectrum specific to the object of interest (target) 마커를Marker 관심 샘플에 부가 Add to the sample of interest

흔히, 관심 샘플에 존재하고 그 자체는 '스펙트럼적으로' 활성이 아닌 관심 대상물(표적), 즉, (표적) 성분은 자외선(UV), 가시광(VIS), 또는 적외선(IR) 유형의 광과 같은 전자기 복사선 또는 광에 의해 조사될 때 불충분하게 검출가능한 및/또는 불충분하게 측정가능한 정도의 발광(즉, 형광 및/또는 인광) 특성, 특징, 및 거동을 나타낸다. Often, the object of interest (target), which is present in the sample of interest and is not itself " spectrally " inactive, i.e. the (target) component, is a component of ultraviolet (UV), visible (VIS), or infrared (IR) (I. E., Fluorescence and / or phosphorescence) characteristics, characteristics, and behavior when irradiated by the same electromagnetic radiation or light.

따라서, 도 1을 참조하면, 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(과정)는 관심 샘플에 관심 대상물(표적)에 특이적인 스펙트럼 마커를 부가하는 단계(과정)를 포함하므로, 관심 대상물(표적)이 시험 용액 또는 현탁액에 존재하면, 스펙트럼 마커에 의해 표시될 때 관심 대상물(표적)은 시험 용액 또는 현탁액에서 하이퍼스펙트랄적으로 검출가능하고 또 확인가능한 하이퍼스펙트랄 활성 표적으로 된다. Thus, referring to Figure 1, the main steps (processes) for preparing a test solution or suspension of a sample of interest include adding spectral markers specific to the object of interest (target) to the sample of interest, (Target) is present in the test solution or suspension, when expressed by a spectral marker, the object of interest (target) is hyperspectally detectable in the test solution or suspension and becomes a verifiable hyper-spectral active target.

일반적으로, 상기 스펙트럼 마커는 비교적 소량의 관심 샘플을 용액 또는 현탁액 형태에 용해, 현탁 및/또는 혼합, 즉 재구성하기 직전 또는 직후 관심 샘플에 부가된다. In general, the spectral markers are added to the sample of interest immediately before or after dissolving, suspending and / or mixing, i.e. reconstituting, a relatively small amount of the sample of interest in solution or suspension form.

상기 스펙트럼 마커는 일반적으로, 화학적 유형의 스펙트럼 마커, 또는 생물학적 유형의 스펙트럼 마커이다. 적합한 화학적 유형의 스펙트럼 마커는, 일반적으로, 자외선(UV), 가시광(VIS), 또는 적외선(IR) 유형의 광과 같은 다양한 유형의 전자기 복사선 또는 광에 의해 조사될 때 검출가능한 및 측정가능한 정도의 (스펙트럼) 발광(즉, 형광 및/또는 인광) 특성, 특징, 및 거동을 나타내는 {관심 대상물 - 화학적 마커} 착물을 형성하기 위해 (즉, 스펙트럼적으로 마크) 관심 대상물(표적)과 상호작용하는 화학 종이다. 적합한 생물학적 유형의 스펙트럼 마커는 일반적으로, 자외선(UV), 가시광(VIS), 또는 적외선(IR) 유형의 광과 같은 다양한 유형의 전자기 복사선 또는 광에 의해 조사될 때 어느 정도의 (스펙트럼) 발광 (즉, 형광 및/또는 인광) 특성, 특징, 및 거동을 나타내는 {관심 대상물 - 생물학적 마커} 착물을 형성하기 위해 (즉, 스펙트럼적 마크) 관심 대상물(표적)과 상호작용하는 생물학적 종이다. Said spectral markers are generally spectral markers of a chemical type, or spectral markers of a biological type. Spectral markers of a suitable chemical type generally have a detectable and measurable degree of intensity when irradiated by various types of electromagnetic radiation or light, such as ultraviolet (UV), visible (VIS), or infrared (IR) (Ie, spectrally marked) interacting with an object of interest (target) that forms (spectral) luminescence (ie, fluorescence and / or phosphorescence) characteristics, It is a chemical species. Spectral markers of a suitable biological type generally exhibit some (spectral) luminescence when irradiated by various types of electromagnetic radiation or light, such as ultraviolet (UV), visible (VIS), or infrared (IR) Biological markers) complexes (i.e., spectral markers) that exhibit, for example, fluorescence and / or phosphorescence properties, characteristics, and behavior.

관심 대상물(표적)이 화학 유형의 스펙트럼 마커에 의해 스펙트럼적으로 마킹되거나, 또는 생물학적 유형의 스펙트럼 마커에 의해 마킹된 경우 어떤 경우에서나, 형성된 {관심 대상물 - 화학 마커} 착물, 또는 {관심 대상물 - 생물학적 마커} 착물은 각각 시험 용액 또는 현탁액이 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리될 때 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액에서 하이퍼스펙트랄적으로 검출가능하고 또 확인될 수 있는 하이퍼스펙트랄 활성 표적으로 되므로, 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화할 수 있게 한다. In any case where the object of interest (the target) is spectrally marked by a spectral marker of the chemical type or by a spectral marker of biological type, the {target-chemical marker} complex, or {target-biological Marker complexes are each a hyperspectral active target that can be hyperspectively detectable and identifiable in a test solution or suspension of a sample of interest when the test solution or suspension is subjected to hyper-spectral imaging and analysis, To identify and characterize an object of interest in the sample.

시험 용액 또는 현탁액에 배경 감소성 화학제의 부가Addition of background reducing chemicals to the test solution or suspension

도 1에 도시된 바와 같이, 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(과정)는 시험 용액 또는 현탁액에 배경 감소성 화학제를 부가하는 독특하고 또 아주 중요한 단계(과정)를 포함한다. 상기 배경 감소성 화학제는 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안 시험 용액 또는 현탁액에서 비관심 대상물의 존재에 의해 유발되는 배경 간섭 효과를 감소시킴으로써 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 하이퍼스펙트랄 검출성을 향상시키고 또 따라서 관심 샘플 중의 관심 대상물의 확인 및 특징화를 향상시킨다. As shown in FIG. 1, the main step (process) of preparing a test solution or suspension of a sample of interest includes a unique and very important step (process) of adding background reducing chemicals to the test solution or suspension. The background reducing chemical may be used to reduce background interference effects caused by the presence of an unattended object in a test solution or suspension during hyperspectral imaging and analysis of the test solution or suspension, Enhances the hyper-spectral detectability and thus enhances identification and characterization of the object of interest in the sample of interest.

상기 배경 감소성 화학제는 일반적으로 고체(예컨대, 미립자) 상, 액체(예컨대, 용액 또는 현탁액) 상, 또는 그의 조합인 하나 이상의 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어지는 임의 유형 또는 종류의 화학제이다. The background reducing chemical may be any type or kind of chemistry consisting of or consisting of one or more organic and / or inorganic substances that are generally in solid (e.g., particulate) phase, liquid (e.g., solution or suspension) phase, Jay.

특정 유형 또는 종류의 배경 감소성 화학제는, 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안 시험 용액 또는 현탁액(특히 관심 샘플로부터 기인하는 비관심 대상물(배경), 즉 (비표적) 성분) 중의 다수의 상이한 유형의 비관심 대상물(배경), 즉, (비표적) 성분의 존재에 의해 유발된 배경 간섭성 효과를 효과적으로 (즉, 측정가능하게) 감소시키도록 선택된다. 이는 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 하이퍼스펙트랄 검출성 증가(향상)를 초래한다. 따라서, 상기 배경 감소성 화학제를 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액에 부가하는 것은 관심 샘플 중에 존재하는 관심 대상물(표적), 즉 (표적) 성분의 하이퍼스펙트랄 검출성 증가(향상)를 초래한다.Background of the Invention Certain types or types of background reducing chemistries can be used in the course of hyperspectral imaging and analysis of a test solution or suspension in a test solution or suspension (especially of unattached objects (background), i.e. (non-target) components, Is selected to effectively (i. E., Measurably) reduce background coherence effects caused by the presence of a number of different types of unattractive objects (background), i.e. (non-target) components. This results in an increase (enhancement) in the hyperspectral detectability of the hyperspectral active target in the test solution or suspension during hyperspectral imaging and analysis of the test solution or suspension. Thus, adding the background reducing chemical agent to a test solution or suspension of the sample of interest results in an increase (enhancement) in the hyperpectral detectability of the (target) component of interest (target) present in the sample of interest.

시험 용액 또는 현탁액에 대한 부가 이후, 및 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미징 동안 상기 배경 감소성 화학제는 다음 2개의 주요 거동 모드의 조합을 나타낸다. After addition to the test solution or suspension, and during hyperspectral imaging of the test solution or suspension, the background reducing chemical exhibits a combination of the following two major behavioral modes:

먼저, 상기 배경 감소성 화학제는 (스펙트럼) 발광(즉, 형광 및/또는 인광) 특성, 특징, 및 거동을 효과적으로(즉, 측정가능하게) 감소시키는 방식으로 시험 용액 또는 현탁액(특히 관심 샘플로부터 기인하는 비관심 대상물(배경)에 존재하는 비 다수의 상이한 유형의 비관심 대상물(배경), 즉 (비표적) 성분)의 주요 부분과 하이퍼스펙트랄 이미징 동안 선택적으로 '이화학적으로 상호작용'한다. 상기 하이퍼스펙트랄 이미징 동안, 상기 배경 감소성 화학제는, 시험 용액 또는 현탁액(특히 비관심 대상물(배경)에 존재하는 다수의 상이한 유형의 비관심 대상물(배경), 즉, 관심 샘플로부터 기인하는 (비표적) 성분)과 효과적으로(즉, 측정가능하게) '화학적으로 반응'하거나 반응하지 않을 수 있지만, 적어도 어느 정도는 '물리적으로 상호작용'한다. Firstly, the background reducing chemistry can be used as a test solution or suspension (in particular from a sample of interest) in a manner that effectively (i.e., measurably) reduces (spectral) luminescence (i.e., fluorescence and / or phosphorescence) characteristics, Selectively interacts' physiologically with the major portion of the non-interest (background), i.e., the (non-target) component, of the different types of unconcentrated objects present in the resulting unconcentrated object (background) during hyperspectral imaging . During the hyper-spectral imaging, the background-decreasing chemical is selected from the group consisting of a test solution or suspension (especially a plurality of different types of unattached objects (background) present in the unconcerned object (background) Chemically react 'or not react effectively (ie, measurably) with the non-target component), but at least to some extent' physically interact '.

둘째, 상기 배경 감소성 화학제는 (스펙트럼) 발광(즉, 형광 및/또는 인광) 특성, 특징, 및 거동을 효과적으로 (즉, 측정가능하게) 증가(향상)시키는 방식으로 시험 용액 또는 현탁액에 존재하는 하이퍼스펙트랄 활성 표적(즉, 스펙트럼적으로 마킹된 관심 대상물(표적), 즉, 스펙트럼적으로 마킹된(표적) 성분)과 하이퍼스펙트랄 이미징 동안 선택적으로 '이화학적으로 상호작용'한다. 하이퍼스펙트랄 이미징 동안, 상기 배경 감소성 화학제는 경우에 따라 시험 용액 또는 현탁액에 존재하는 하이퍼스펙트랄 활성 표적(즉, 스펙트럼적으로 마킹된 관심 대상물(표적), 즉, 스펙트럼적으로 마킹된(표적) 성분)과 효과적으로 (즉, 측정가능하게) '화학적으로 반응'하거나 반응하지 않을 수 있지만, 적어도 어느 정도는 '물리적으로 상호작용'할 수 있다. Secondly, the background reducing chemicals are present in the test solution or suspension in a manner that effectively (i.e., measurably) increases (enhances) the (spectral) emission (i.e., fluorescence and / or phosphorescence) characteristics, Selectively interacts with hyperspatial active targets (i.e., spectrally marked targets (targets), i.e., spectrally marked (target) components) during hyperspectral imaging. During hyperspectral imaging, the background reducing chemistry can optionally include a hyperspectral active target present in the test solution or suspension (i.e., a spectrally marked target (i.e., a spectrally marked Chemically react 'or not react effectively (ie measurably) with the target) components, but at least to some extent' physically interact '.

시험 용액 또는 현탁액에 배경 감소성 화학제를 부가하는 단계(과정)를 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(과정)에 포함시키는 것은, 정확도, 정밀도(재현성), 감도, 및 해상도, 높은 속도(단시간 척도)의 중요한 성능 변수를 높은 레벨로 온-라인(실시간, 근 실시간) 또는 오프-라인 동안 전체 방법의 나머지 주요 단계(과정), 즉, 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하는 주요 단계(과정) 및 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄 활성 표적을 확인하고 특징화하기 위하여 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 주요 단계(과정)의 최적 및 고도로 효과적인 방식으로 달성하는 것을 초래함으로써, 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화한다. Including the background reducing chemical in the test solution or suspension in the main step of preparing the test solution or suspension of the sample of interest can be used to improve accuracy, precision (reproducibility), sensitivity, The important performance parameters of the high speed (short time scale) are stored at the high level on-line (real time, near real time) or the remaining main steps (process) of the whole method during off-line, And the main steps of processing and analyzing hyper-spectral image data and information to identify and characterize the hyper-spectral active targets in the test solution or suspension, By effecting achieving in a highly effective manner, one identifies and characterizes the object of interest.

관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 앞서 기재한 주요 단계(과정)를 완료한 이후, 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액의 일부 또는 등분량은 바람직하게는 청정하고, 불활성인 금속 슬라이드 또는 플레이트 위 또는 청정하고 불활성인 플라스틱(예컨대, Teflon®) 또는 유리 현미경 유형 슬라이드 또는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템에서 샘플 홀더로 작용하기에 적합한 플레이트 위로 전달 배치된다. 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액의 일부 또는 등분량이 들어있는 상기 슬라이드 또는 플레이트(샘플 홀더)는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템의 3차원적으로 이동가능한(즉, 병진성) 및 경우에 따라 각도적으로 이동가능한(즉, 회전성) 검사 스테이지 또는 플랫폼 위에 적절하게 배치되어 고정된다. 이어, 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하는 다음 주요 단계(과정)를 실시한다. After completing the main steps described above for preparing the test solution or suspension of the sample of interest, the test solution or part of the test solution or suspension of the sample of interest preferably contains a clean, inert metal slide or plate (Eg Teflon ® ) or a glass microscope type slide or a plate suitable for serving as a sample holder in a hyperspectral imaging and analysis system. The slide or plate (sample holder) containing the test solution or suspension portion of the sample of interest or the aliquot contains the three-dimensionally movable (i.e., labile) and optionally angular Is properly positioned and secured on a movable (i.e., rotatable) inspection stage or platform. The following main steps are then taken to generate and collect the hyperspectral image data and information of the test solution or suspension of the sample of interest.

다수의 상이한 공간적으로 및/또는 일시적으로 변동하는 A number of different spatial and / or temporally varying 간섭성Coherence 비관심Non-interest 대상물(배경), 및  Object (background), and 생물제Biological agent 또는 화학제 유형의 관심 대상물(표적)을 함유하는 공기의 샘플(공기 샘플)에 대한 예시적 특정 실시양태 Or an exemplary specific embodiment of a sample of air (air sample) containing a chemical species of interest (target)

관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 이전의 주요 단계(과정)를 실시하는 것은, 관심 샘플이 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)이고 또 관심 대상물이 생물제(예컨대, 세균[포자형성 세균 탄저균과 같은], 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 화학독극물 [예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])인 본 발명의 예시적 특정 실시양태에 대해서 기재된다. 일반적으로, 공기 샘플 중의 관심 대상물(즉, 생물제 또는 화학제)은 고체(예컨대, 미립자) 상, 액체(예컨대, 용액 또는 현탁액) 상, 및/또는 가스(예컨대, 에어로졸) 상의 유기 및/또는 무기 무질로 구성되거나 또는 제조된다. 바람직하게는, 공기 샘플 중의 관심 대상물(즉, 생물제 또는 화학제)은 미립자 형태 고체상이거나 및/또는 공기 샘플의 입자 위에 존재(예컨대 흡수되거나 및/또는 흡착됨)하는 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어진다. 더욱 자세하게는, 예를 들어, 상기 관심 대상물은 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액, 즉, 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 통하여 관심 대상물(즉, 생물제)의 확인 및 특징화를 가능하게 하기 위한 공기 샘플을 제조하는 주요 단계(과정)의 일부로서, 화학적으로 마킹된(예컨대, 삼염화 테르븀 [TbCl3]을 통하여), 또는 생물학적으로 마킹된(예컨대, 면역분석 수법의 항체를 통하여) 포자형성 세균 탄저균과 같은 생물제일 수 있다.Performing the previous main steps of preparing a test solution or suspension of a sample of interest can be carried out in the same manner as in the case where the sample of interest is a sample of air (i.e., an air sample) and the object of interest is a biological agent (Such as a virus, a fungus, or a toxin), or a chemical (e.g., a neurogenic agent such as sarin, saliva, or suffix), or a chemical poison [e.g., a cyanide compound or an organic phosphorus compound] Specific exemplary embodiments are described. Generally, a subject of interest (i.e., a biological or chemical agent) in an air sample can be an organic and / or a carrier gas on a solid (e.g., particulate) phase, a liquid (e.g., solution or suspension) phase, and / Lt; RTI ID = 0.0 > inorganic < / RTI > Preferably, the object of interest (i. E., Biological or chemical) in the air sample is a particulate solid form and / or an organic and / or inorganic material present (e.g., absorbed and / or adsorbed) Configured or implemented. More specifically, for example, the object of interest may be a test solution or suspension of the sample of interest, that is, an air sample (e.g., a biological sample) to enable identification and characterization of the object of interest (For example, through terbium trichloride [TbCl 3 ]) or biologically marked (for example, through an antibody of the immunoassay technique) spore forming bacteria anthrax bacteria It can be the same organism.

상기 공기 샘플은 실내 공기원(예컨대, 우체국, 공항, 지하철역, 쇼핑몰, 스포츠 경기장, 또는 사무실 건물)로부터 또는 실외 공기원으로부터 수집되거나 또는 얻어진다(예컨대, 표준 유형의 공기 샘플링 또는 수집 시스템을 통하여). 상기 공기 샘플은 전형적으로 공기원으로부터 샘플을 여과하고, 포획하며 또 수집하기 위한 필터(filter)처럼 작용하는 플라스틱 또는 섬유유리(필터 유사 또는 스크린 유사) 물질과 같은 (건조 또는 예비습윤된) 다공성 (필터 유사 또는 스크린 유사) 고체 물질 상에서 수집되거나 얻어진다. The air sample is collected or obtained from an indoor air source (e.g., a post office, an airport, a subway station, a shopping mall, a sports arena, or an office building) or from an outdoor air source (e.g., through a standard type of air sampling or collection system) . The air sample is typically a porous (dry or pre-wetted) porous material such as plastic or fiber glass (filter-like or screen-like) material which acts as a filter for filtering, Filter-like or screen-like) solid material.

다공성 (필터 유사 또는 스크린 유사) 고체 물질 위에서 수집된 공기 샘플의 관심 미립자는 전형적으로 다수의 상이한 유형 및 농도의 비관심 대상물, 즉, (비표적) 성분, 예컨대 먼지, 화분, 미네랄, 비표적 유형의 생물학적 물질(곰팡이(진균), 세균), 및 비표적 유형의 미립자 화학적 물질을 포함한다. 공기 샘플의 이러한 (비표적) 성분은 상대적 농도를 가지며, 실내 또는 실외 공기원의 국소적 대기 분위기 및 기후 조건에서 공간적 및/또는 일시적 변동에 따라서 또는 실외 공기원, 및 공기 샘플이 공기원으로부터 수집되거나 또는 얻어지는 장소 및 시간에 따라서 전형적으로 공간적으로 다양하거나 변화(즉, 위치 및 장소에 따라 다양하거나 변화함)하거나 및/또는 일시적으로 다양하거나 변화(즉, 시간에 따라 다양하거나 변화함)한다. 따라서, 복수의 공기 샘플은 공기 샘플이 수집되거나 얻어지는 공기원에서 공간적 및/또는 일시적 변동에 따라 그의 상대적 농도가 변화하는 공간적 및/또는 일시적으로 변동하는 (비표적) 성분을 갖는 것으로 예상된다.The particulate of interest of the air sample collected on a porous (filter-like or screen-like) solid material typically comprises a plurality of different types and concentrations of uncharacterized objects, i.e., (non-target) components such as dust, pollen, Biological materials (fungi, bacteria), and non-target types of particulate chemistry. This (non-target) component of the air sample has a relative concentration and can be varied according to spatial and / or temporal variations in the local atmospheric and climatic conditions of the indoor or outdoor air source or the outdoor air source and the air sample (I. E., Vary or vary depending on location and location) and / or temporally vary or vary (i. E. Vary or change over time). Thus, a plurality of air samples are expected to have a spatially and / or temporally varying (non-target) component whose relative concentration varies with spatial and / or temporal variation in the air source from which the air sample is collected or obtained.

다공성 (필터 유사 또는 스크린 유사) 고체 물질 상에서 수집된 공기 샘플은 또한 관심 대상물(표적), 즉, 생물제(예컨대, 세균[포자형성 세균 탄저균과 같은], 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 화학독극물 [예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])과 같은 (표적) 성분을 포함할 수 있다. 공기 샘플의 이러한 (표적) 성분은 실내 또는 실외 공기원의 국소적 대기 분위기 및 기후 조건에서 공간적 및/또는 일시적 변화에 따라서 또는 실외 공기원, 및 공기 샘플이 공기원으로부터 수집되거나 또는 얻어지는 장소 및 시간에 따라서 전형적으로, 공간적으로 다양하거나 변화하거나(즉, 위치 및 장소에 따라 다양하거나 변화하는) 및/또는 일시적으로 다양하거나 변화하는(즉, 시간에 따라 다양하거나 변화하는) 상대적 농도를 갖는다. 따라서, 복수의 공기 샘플은 공기 샘플이 수집되거나 얻어지는 공기원에서 공간적 및/또는 일시적 변이에 따라 그의 상대적 농도가 변동하는 공간적 및/또는 일시적으로 다양한 관심 대상물(표적)을 갖는 것으로 예상된다.Air samples collected on a porous (filter-like or screen-like) solid material can also be collected from a sample of interest (target), i. E., A biological agent (such as a bacterium [such as spore forming bacterial anthrax], a virus, a fungus, or a toxin) (Target) components, such as agents (e.g., neurogenes [e. G., Sarin, saliva, or safflower], or chemical poisons [e.g., cyanide compounds, or organic phosphorus compounds]). Such (target) components of the air sample may be conditioned by spatial and / or temporal changes in the local atmospheric and climatic conditions of the indoor or outdoor air source, or at locations and times at which the outdoor air source and air samples are collected or obtained from the air source (I. E., Vary or vary depending on location and location) and / or temporally vary or vary (i. E., Vary or change over time). Thus, it is envisioned that the plurality of air samples will have a spatial and / or temporally diverse object of interest (target) in which the relative concentration varies with spatial and / or temporal variation in the air source from which the air sample is collected or obtained.

따라서, 이전의 공기 샘플의 제공, 또는 공기 샘플의 취득 또는 수집에 이어, 공기 샘플의 적절한 시험 형태의 제조가 필요하다. Thus, following the provision of a previous air sample, or the acquisition or collection of an air sample, it is necessary to produce an appropriate test form of the air sample.

공기 샘플의 수집된 관심 미립자가 있는 다공성 (필터 유사 또는 스크린 유사) 고체 물질을 이용하여, 바람직하게는, 비교적 소량의 공기 샘플을 용액 또는 현탁액 형태에 용해 또는 현탁시켜, 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 형성한다. 용해, 현탁 및/또는 혼합 과정, 즉 재구성 과정은 공기 샘플(즉, 먼지, 화분, 미네랄, 비표적 유형의 생물학적 물질(곰팡이(진균), 세균), 및 비표적 유형의 미립자 화학적 물질)에 존재하는 상이한 유형의 비관심 대상물, 즉, (비표적) 성분을 용해하거나 현탁하기에 적합하고, 또 생물제(예컨대, 세균[포자형성 세균 탄저균과 같은], 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 화학독극물 [예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])과 같은 관심 대상물(표적)을 용해 또는 현탁하기에 적합한 액체, 예를 들어, 증류수, 또는 다른 액체를 사용하여 실시된다.A porous (filter-like or screen-like) solid material with collected particulate matter of interest in the air sample is preferably used to dissolve or suspend a relatively small amount of the air sample in the form of a solution or suspension to form a test solution or suspension . The process of dissolving, suspending and / or mixing, i.e. reconstitution, is present in air samples (i.e., dust, pollen, minerals, non-target types of biological material (fungi), bacteria, and non-target types of particulate chemistry) (E.g., viruses, fungi, or toxins), or chemicals (such as bacteria) that are suitable for dissolving or suspending different types of unattended objects, i.e., (non-target) A liquid suitable for dissolving or suspending a target of interest (e.g., a neurogenic agent such as sarin, saliva, or suffix), or a chemical poison [such as a cyanide compound or an organic phosphorus compound] For example, distilled water, or other liquid.

공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 형성하기 위하여, 소량의 공기 샘플을 용액 또는 현탁액 형태에 용해, 현탁 및/또는 혼합, 즉 재구성하는데 사용된 특정 액체는, 상기 액체가 공기 샘플에 존재하는(및 뒤이어 시험 용액 또는 현탁액에 존재하는) 다수의 상이한 유형의 비관심 대상물, 즉, (비표적) 성분(즉, 먼지, 화분, 미네랄, 비표적 유형의 생물학적 물질(곰팡이(진균), 세균), 및 비표적 유형의 미립자 화학적 물질)의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 최소한의 영향을 주고, 또 상기 액체가 공시 샘플에 존재하는(및 뒤이어 시험 용액 또는 현탁액에 존재하는) 관심 대상물(표적), 즉, 생물제(예컨대, 세균[포자형성 세균 탄저균과 같은], 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 화학독극물[예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])과 같은 (표적) 성분의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 최소한으로 영향을 주도록 선택된다. The particular liquid used to dissolve, suspend, and / or mix, i.e., reconstitute, a small amount of air sample in solution or suspension form to form a test solution or suspension of the air sample is such that the liquid is present in the air sample (I.e., non-target) components (i. E., Dust, pollen, minerals, biological substances of a non-target type (fungi (bacteria), bacteria), and non- (And target) that has minimal effect on the hyperspectral imaging and analysis of the target species (i.e., the particulate chemical material of the target type) and that the liquid is present in the published sample (and subsequently in the test solution or suspension) (E.g., a bacterium (such as a spore forming bacterial anthrax), a virus, a fungus, or a toxin), or a chemical (e.g., a neurogenic agent such as sarin, , Cyanide compounds, or is selected to effect at least a hyper-spectral imaging and analysis of the organic phosphorus compound, such as]) (target) components.

생물제Biological agent 또는 화학제 특이적인 스펙트럼  Or chemical-specific spectra 마커를Marker 공기 샘플에 부가 Addition to air samples

흔히, 생물제(예컨대, 세균[포자형성 세균 탄저균과 같은], 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 화학독극물[예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])과 같은 관심 대상물(표적)은 그 자체는 '스펙트럼적으로' 활성이 아니며, 즉 자외선(UV), 가시광(VIS), 또는 적외선(IR) 유형의 광과 같은 전자기 복사선 또는 광에 의해 조사될 때 불충분하게 검출할 수 있는 및/또는 불충분하게 측정할 수 있는 정도의 발광(즉, 형광 및/또는 인광) 특성, 특징, 및 거동을 나타낸다. (E. G., Sarin, saliva, or suffix), or chemical toxins (e. G., ≪ RTI ID = 0.0 > Such as ultraviolet (UV), visible (VIS), or infrared (IR) -type light, are not themselves 'spectrally active' (I. E., Fluorescence and / or phosphorescence) characteristics, characteristics and behavior that can be detected insufficiently and / or insufficiently when irradiated by electromagnetic radiation or light.

따라서, 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(과정)는 공기 샘플에, (표적) 생물제 또는 화학제에 특이적인 스펙트럼 마커를 부가하는 단계(과정)를 포함하여서 (표적) 생물제 또는 화학제가 시험 용액 또는 현탁액에 존재하면, 상기 (표적) 생물제 또는 화학제는 스펙트럼 마커에 의해 마킹될 때 시험 용액 또는 현탁액에서 하이퍼스펙트랄적으로 검출될 수 있고 확인될 수 있는 하이퍼스펙트랄 활성 표적으로 되게 한다. Thus, the main step (process) of producing a test solution or suspension of an air sample involves adding (target) a spectral marker specific to (target) a biological or chemical agent to the air sample, Or chemistry is present in the test solution or suspension, the (target) biological agent or chemical agent can be hyperspectally detected in the test solution or suspension when it is marked by the spectral marker, and the hyper-spectral activity Target.

상기 스펙트럼 마커는 일반적으로, 화학적 유형의 스펙트럼 마커, 또는 생물학적 유형의 스펙트럼 마커를 포함한다. 적절한 화학적 유형의 스펙트럼 마커는, 일반적으로, 자외선(UV), 가시광(VIS), 또는 적외선(IR) 유형의 광과 같은 상이한 유형의 전자기 복사선 또는 광에 조사될 때 검출가능하고 측정가능한 정도의 발광(즉, 형광 및/또는 인광) 특성, 특징, 및 거동을 나타내는 {생물제-화학 마커} 착물 또는 {화학제 - 화학 마커} 착물을 각각 형성하기 위하여 (표적) 생물제 또는 화학제와 (스펙트럼적 마크) 상호작용하는 화학종이다. 적합한 생물학적 유형의 스펙트럼 마커는 일반적으로, 자외선(UV), 가시광(VIS), 또는 적외선(IR) 유형의 광과 같은 상이한 유형의 전자기 복사선 또는 광에 의해 조사될 때 어느 정도의 발광(즉, 형광 및/또는 인광) 특성, 특징, 및 거동을 나타내는 {생물제-생물 마커} 착물 또는 {화학제-생물 마커} 착물을 각각 형성하기 위하여 (표적) 생물제 또는 화학제와 (즉, 스펙트럼적으로 마크) 상호작용하는 생물학적 종이다. The spectral markers generally include a spectral marker of a chemical type, or a spectral marker of a biological type. Spectral markers of the appropriate chemical type generally have a detectable and measurable amount of light when illuminated by different types of electromagnetic radiation or light, such as ultraviolet (UV), visible (VIS), or infrared (IR) (Target) biological agent or chemical agent (target) to form a {biochemical-chemical marker} complex or {chemical-chemical marker} complex, respectively, Mark) is an interactive chemical species. Spectral markers of a suitable biological type generally have a certain degree of emission when illuminated by different types of electromagnetic radiation or light, such as ultraviolet (UV), visible (VIS), or infrared (IR) Biomarker} complex or {chemistry-biomarker} complex, respectively, that exhibits (characteristics), characteristics, and / or behavior Mark) is an interactive biological species.

(표적) 생물제 또는 화학제가 화학적 유형의 스펙트럼 마커, 또는 생물학적 유형의 스펙트럼 마커에 의해 스펙트럼적으로 마킹된 경우, 상기 형성된 {생물제- 화학 마커} 착물 또는 {화학제-화학 마커} 착물, 또는 상기 형성된 {생물제-생물 마커} 착물 또는 {화학제-생물 마커} 착물은 각각 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리될 때 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액 중에서 하이퍼스펙트랄적으로 검출가능하고 확인가능한 하이퍼스펙트랄 활성 표적으로 되므로, 관심 샘플 중의 관심 대상물(즉, 생물제 또는 화학제)을 확인하고 특징화할 수 있다. (Target) biologic or chemical agent is spectrally marked by a spectral marker of a chemical type, or a spectral marker of a biological type, the formed {biochemical-chemical marker} complex or {chemical-chemical marker} The formed {biomarker-biomarker} complex or {chemo-biomarker} complexes, respectively, when treated in the hyper-spectral imaging and analysis, are hyper-spectrally detectable and identifiable in a test solution or suspension of air samples, Become a spectral active target, so that a subject of interest (i.e., biological or chemical) in the sample of interest can be identified and characterized.

생물제(예컨대, 세균, 바이러스, 진균, 또는 독소)가 포자형성 세균 탄저균인 특수한 경우In a particular case where a biological agent (e.g., a bacterium, a virus, a fungus, or a toxin) is spore-forming bacteria anthrax

관심 샘플이 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)이고, 또 관심 대상물이 포자형성 세균 탄저균과 같은 생물제(예컨대, 세균, 바이러스, 진균, 또는 독소)인 본 발명의 예시적 특정 실시양태의 특정 경우에서, 이어 주요 단계(과정)를 다음과 같이 실시한다. In certain instances of certain exemplary embodiments of the invention in which the sample of interest is a sample of air (i.e., an air sample) and the object of interest is a biological agent (e.g., a bacterium, a virus, a fungus, or a toxin) , Then the main steps (process) are carried out as follows.

(표적) 포자형성 세균 탄저균에 특이적인 스펙트럼 마커를 공기 샘플에 부가하여서, 상기 (표적) 포자형성 세균 탄저균이 시험 용액 또는 현탁액에 존재하면, 상기 (표적) 포자형성 세균 탄저균이 스펙트럼 마커에 의해 마킹될 때 시험 용액 또는 현탁액에서 하이퍼스펙트랄적으로 검출가능하고 확인가능한 하이퍼스펙트랄 활성 표적으로 되게 한다. (Target) Spore-forming bacteria When a spore-forming bacterial anthrax bacterium is present in a test solution or suspension by adding a spectral marker specific to anthrax to an air sample, the (target) spore-forming bacterial anthrax bacterium is marked by a spectrum marker To be hyperspectally detectable and identifiable as a hyper-spectral active target in the test solution or suspension.

일반적으로, 상기 스펙트럼 마커는 비교적 소량의 공기 샘플을 용액 또는 현탁액 형태에 용해, 현탁 및/또는 혼합, 즉 재구성하기 직전 또는 직후에 공기 샘플에 부가된다. In general, the spectral markers are added to the air sample just before or after dissolving, suspending and / or mixing, i.e., reconstituting, a relatively small amount of the air sample in solution or suspension form.

상기 스펙트럼 마커는 일반적으로, 화학적 유형의 스펙트럼 마커, 또는 생물학적 유형의 스펙트럼 마커이다. 적절한 화학적 유형의 스펙트럼 마커는 예를 들어, 자외선(UV), 가시광(VIS), 또는 적외선(IR) 유형의 광과 같은 상이한 유형의 전자기 복사선 또는 광에 의해 조사될 때 검출가능한 및 측정가능한 정도의 발광(즉, 형광 및/또는 인광) 특성, 특징, 및 거동을 나타내는 {생물제 탄저균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물을 형성하기 위하여 (표적) 포자형성 세균 탄저균(디피콜린산 [DPA]을 통하여)과 상호작용(즉, 스펙트럼적 마크)하는 삼염화 테르븀 [TbCl3]과 같은 화학종이다. 적합한 생물학적 유형의 스펙트럼 마커는 자외선(UV), 가시광(VIS), 또는 적외선(IR) 유형의 광과 같은 상이한 유형의 전자기 복사선 또는 광에 의해 조사될 때 검출가능한 및 측정가능한 정도의 발광(즉, 형광 및/또는 인광) 특성, 특징, 및 거동을 나타내는 {생물제 탄저균 포자 항원-항체}를 형성하기 위하여 (표적) 포자형성 세균 탄저균(그의 표면 항원을 통하여)과 상호작용(즉, 스펙트럼 마크)하는 생물종, 예를 들어, 면역분석 수법의 항체(예를 들어, 참고문헌 37에 기재된 바와 같은)이다. Said spectral markers are generally spectral markers of a chemical type, or spectral markers of a biological type. Spectral markers of the appropriate chemical type are detectable and measurable when irradiated by different types of electromagnetic radiation or light, such as, for example, ultraviolet (UV), visible (VIS), or infrared (IR) (Target) spore-forming bacterium Anthrax bacteria (target) to form a complex of anthrax spores (dipicolinic acid [DPA]) terbium trichloride [TbCl 3 ]} which exhibits luminescence (i.e., fluorescence and / or phosphorescence) characteristics, Such as terbium trichloride [TbCl 3 ], which interacts (ie, spectrally marks) with an organometallic compound (via the dipicolinic acid [DPA]). A suitable biological type of spectral marker is a detectable and measurable amount of light (i. E., When irradiated by different types of electromagnetic radiation or light, such as ultraviolet (UV), visible (VIS), or infrared (Ie, spectrum mark) with spore-forming bacterium Anthrax (through its surface antigen) (target) to form a {anthrax spore antigen-antibody} that exhibits the characteristics, (E. G., As described in reference 37). ≪ / RTI >

(표적) 포자형성 세균 탄저균이 화학적 유형의 스펙트럼 마커(즉, 삼염화 테르븀 [TbCl3]), 또는 생물학적 유형의 스펙트럼 마커(즉, 항체)에 의해 스펙트럼적으로 마킹된 임의 경우에서, 형성된 {생물제 탄저균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물, 또는 {생물제 탄저균 포자 항원-항체} 착물은 각각 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리될 때 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액에서 하이퍼스펙트랄적으로 검출가능하고 또 확인가능한 하이퍼스펙트랄 활성 표적으로 된다. (Target) Spore Formation In any case where the bacterial anthrax is spectrally marked with a chemical type of spectral marker (i.e., terbium trichloride [TbCl 3 ]), or a biological type of spectral marker (i.e., antibody) Anthraquine spore (DPA) tetrabromide [TbCl 3 ]} complex, or {bioanod. Spore antigen-antibody} complex, when treated in hyper-spectral imaging and analysis, respectively, It becomes hyperspectally detectable and identifiable as a hyper-spectral active target.

시험 용액 또는 현탁액에 배경 감소성 화학제, 예를 들어, 에틸렌 글리콜(To the test solution or suspension is added a background reducing chemical such as, for example, ethylene glycol ( MEGMEG ) [) [ HOCHHOCH 22 CHCH 22 OHOH ]과 같은 유기 액체를 부가하는 특별한 경우 In the special case of adding an organic liquid such as

본 발명의 방법에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(과정)는 시험 용액 또는 현탁액에 배경 감소성 화학제를 부가하는 독특하고 매우 중요한 단계(과정)를 포함한다. 상기 배경 감소성 화학제는 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안, 시험 용액 또는 현탁액(특히 비관심 대상물(배경)에서 비관심 대상물(배경), 즉, 공기 샘플에 기인하는 (비표적) 성분)에서 다수의 상이한 비관심(배경), 즉 (비표적) 성분의 존재에 의해 유발된 배경 간섭성 효과를 감소시키며, 그에 의해 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄 활성 표적(즉, {생물제 탄저균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물, 또는 {생물제 탄저균 포자 항원-항체} 착물)의 하이퍼스펙트랄 검출성을 증가시키고, 또 따라서 관심 샘플 중의 관심 대상물(즉, 탄저균 생물제)의 확인 및 특징화를 개선시킨다. According to the method of the present invention, as shown in FIG. 1, the main step (process) of preparing a test solution or suspension of an air sample is to carry out a unique and very important step of adding a background reducing chemical to the test solution or suspension Process). The background reducing chemical may be added to the test solution or suspension during hyperspectral imaging and analysis of the test solution or suspension, particularly in the case of a test solution or suspension (in particular an untargeted object (background) ) Component in the test solution or suspension, thereby reducing the background coherence effect caused by the presence of a number of different non-interest (background), i.e., (non-target) It is possible to increase the hyperspectral detectability of the anthrax spores (dipicolinic acid [DPA]) terbium trichloride [TbCl 3 ]} complex, or {complex anthrax spore antigen-antibody} complexes) That is, an anthrax bacterium).

상기 배경 감소성 화학제는 일반적으로 고체(예컨대, 미립자) 상, 액체(예컨대, 용액 또는 현탁액) 상, 또는 그의 조합인 하나 이상의 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어지는 임의 유형 또는 종류의 화학제이다. The background reducing chemical may be any type or kind of chemistry consisting of or consisting of one or more organic and / or inorganic substances that are generally in solid (e.g., particulate) phase, liquid (e.g., solution or suspension) phase, Jay.

관심 샘플이 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)이고, 또 관심 대상물이 포자형성 세균 탄저균과 같은 생물제(예컨대, 세균, 바이러스, 진균, 또는 독소)인 본 발명의 예시적 특정 실시양태의 특정 경우에서, 예시적인 바람직한 배경 감소성 화학제는 에틸렌 글리콜(즉, 모노에틸렌 글리콜(MEG) 또는 에탄-1,2-디올) [HOCH2CH2OH]과 같은 유기 액체인 것이 실험적으로 결정되었다(이하의 실시예 참조).In certain instances of certain exemplary embodiments of the invention in which the sample of interest is a sample of air (i.e., an air sample) and the object of interest is a biological agent (e.g., a bacterium, a virus, a fungus, or a toxin) , It has been experimentally determined that an exemplary preferred background reducing chemical is an organic liquid such as ethylene glycol (i.e., monoethylene glycol (MEG) or ethane-1,2-diol) [HOCH 2 CH 2 OH] Lt; / RTI >

특정 유형 또는 종류의 배경 감소성 화학제, 즉, 에틸렌 글리콜(MEG) [HOCH2CH2OH]은 상기 배경 감소성 화학제가 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안 시험 용액 또는 현탁액 중의 다수의 상이한 유형의 비관심 대상물(배경), 즉, (비표적) 성분(특히 다수의 공간적으로 및/또는 일시적으로 다양하고 상이한 유형 및 농도의 (비표적) 성분, 예컨대 먼지, 화분, 미네랄, 비표적 유형의 생물학적 물질(곰팡이(진균), 세균), 및 공기 샘플로부터 기인하는 비표적 유형의 미립자 화학적 물질)의 존재에 의해 유발되는 배경 간섭성 효과를 효과적으로(즉, 측정가능하게) 감소시키도록 선택된다. 이는 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄 활성 표적(즉, {생물제 탄저균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물, 또는 {생물제 탄저균 포자 항원-항체} 착물)의 하이퍼스펙트랄 검출성 증가(향상)를 초래한다. 따라서, 상기 배경 감소성 화학제, 즉, 에틸렌 글리콜(MEG) [HOCH2CH2OH]을 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액에 부가하는 것은 공기 샘플에 존재하는 (표적) 포자형성 세균 탄저균의 하이퍼스펙트랄 검출성 증가(향상)를 초래한다. A particular type or type of background reducing chemistry, i.e., ethylene glycol (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH], is used to determine whether the background reducing chemical is present in the test solution or suspension during hyperspectral imaging and analysis of the test solution or suspension (Non-target) components (especially a plurality of spatially and / or temporarily varying and different types and concentrations of (non-target) components such as dusts, pollen, minerals, (I. E., Measurably) to reduce the background coherence effect caused by the presence of a target type of biological material (fungus, bacteria), and the presence of a non-target type of particulate chemical material Is selected. This may be accomplished by the addition of a hyperspectral active target (i. E., {Bioanzo spore (dipicolinic acid [DPA]) terbium trichloride [TbCl 3 ]} complex in the test solution or suspension during hyperspectral imaging and analysis of the test solution or suspension, Biosynthesis of anthrax spore antigen-antibody) complexes). Thus, the background decreased sex chemistry, that is, ethylene glycol (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH] a is added to the test solution or suspension of the air sample (target) spore forming bacterium Bacillus anthracis present in the air sample hyper specification Resulting in an increase (detection) of the detectability of the TRAL.

상기 배경 감소성 화학제, 즉, 에틸렌 글리콜(MEG) [HOCH2CH2OH]은, 시험 용액 또는 현탁액에 부가한 이후 및 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미징 동안 다음 2개의 주요 거동 모드의 조합을 나타낸다. The background reducing chemical, i.e., ethylene glycol (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH], is added to the test solution or suspension, and during hyperspectral imaging of the test solution or suspension, .

첫째, 상기 배경 감소성 화학제, 즉, 에틸렌 글리콜(MEG) [HOCH2CH2OH]은 하이퍼스펙트랄 이미징 동안 시험 용액 또는 현탁액에 존재하는 다수의 상이한 유형의 비관심 대상물(배경), 즉, 공기 샘플로부터 기인하는 (비표적) 성분)의 주요 부분과 (스펙트럼) 발광(즉, 형광 및/또는 인광) 특성, 특징, 및 거동을 효과적으로(즉, 측정가능하게) 감소시키는 방식으로 선택적으로 '이화학적으로 상호작용' 한다. 상기 하이퍼스펙트랄 이미징 동안, 상기 배경 감소성 화학제, 즉, 에틸렌 글리콜(MEG) [HOCH2CH2OH]은, 효과적으로(즉, 측정가능하게) '화학적으로 반응'하거나 반응하지 않을 수 있지만, 시험 용액 또는 현탁액에 존재하는 다수의 상이한 유형의 비관심 대상물(배경), 즉, (비표적) 성분(특히 비관심 대상물(배경), 즉, 공기 샘플로부터 기인하는 (비표적) 성분 포함)과 적어도 어느 정도 '물리적으로 상호작용'한다.First, the background decreased sex chemistry, that is, ethylene glycol (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH] are hyper-spectral imaging for a test solution or a number of different types of non-interest in an object present in the suspension (background), i.e., In a manner that effectively (i.e., measurably) reduces the (spectral) emission (i.e., fluorescence and / or phosphorescence) characteristics, Physicochemical interactions'. During the hyper-spectral imaging, the background reducing chemical, i.e., ethylene glycol (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH], may not chemically react or react effectively (i.e., measurably) (Non-target) components (especially those of interest (background), i.e., (non-target) components originating from air samples) present in the test solution or suspension, and a plurality of different types of non- At least to some extent 'physically interact'.

둘째, 상기 배경 감소성 화학제, 즉, 에틸렌 글리콜(MEG) [HOCH2CH2OH]은 하이퍼스펙트랄 이미징 동안, 시험 용액 또는 현탁액에 존재하는 하이퍼스펙트랄 활성 표적(즉, {생물제 탄저균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물, 또는 {생물제 탄저균 포자 항원-항체} 착물)과 (스펙트럼) 발광(즉, 형광 및/또는 인광) 특성, 특징, 및 거동을 효과적으로(즉, 측정가능하게) 증가(향상)시키는 방식으로 선택적으로 '이화학적으로 상호작용'한다. 상기 하이퍼스펙트랄 이미징 동안, 상기 배경 감소성 화학제, 즉, 에틸렌 글리콜(MEG) [HOCH2CH2OH]은 효과적으로(즉, 측정가능하게) '화학적으로 반응'하거나 반응하지 않을 수 있지만, 시험 용액 또는 현탁액에 존재하는 하이퍼스펙트랄 활성 표적(즉, {생물제 탄저균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물, 또는 {생물제 탄저균 포자 항원-항체} 착물)과 적어도 어느 정도 '물리적으로 상호작용'한다.Secondly, the background reducing chemical, i.e., ethylene glycol (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH], during hyperspectral imaging, is the target of hyperspectral activity present in the test solution or suspension (i.e., (Fluorescence and / or phosphorescence) characteristics, characteristics, and behavior of the complexes (Dipicolinic acid [DPA]) Terbium trichloride [TbCl 3 ]} complexes or {Antibacterial spore antigen- Physiologically interact " in a manner that effectively (i. E., Measurably) increases (increases). During the hyper-spectral imaging, the background reducing chemical, i.e., ethylene glycol (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH], may not chemically react or react effectively (i.e., measurably) (Terbium anthrax spore antigen (DPA)) terbium trichloride (TbCl 3 ) complex or {complex anthrax spore antigen-antibody} complex) present in a solution or suspension, and a hyperspectral active target To some extent "physically interact".

공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(과정)에서 시험 용액 또는 현탁액에 배경 감소성 화학제, 에틸렌 글리콜(MEG) [HOCH2CH2OH]를 부가하는 단계(과정)는 정확도, 정밀도(재현성), 감도, 높은 속도(단시간 척도)의 성능 변수의 높은 레벨을 온-라인(실시간, 근 실시간) 또는 오프-라인 동안 상기 방법의 나머지 주요 단계(과정), 즉, 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하는 주요 단계(과정), 및 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄 활성 표적(즉, {생물제 탄저균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물, 또는 {생물제 탄저균 포자 항원-항체} 착물)을 확인하고 특징화하기 위하여 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 주요 단계(과정)를 최적이고 고도로 효과적인 방식으로 달성할 수 있게 하여, 공기 샘플 중의 관심 대상물(즉, 포자 형성 세균 탄저균)을 확인하고 특징화할 수 있다. The step (process) of adding a background reducing chemical, ethylene glycol (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH] to the test solution or suspension in the main step (process) of preparing the test solution or suspension of the air sample, (Real-time, near-real-time), or off-line, of the performance parameters of the test solution or suspension (reproducibility), sensitivity, (A) a major step of generating and collecting hyper-spectral image data and information, and a hyperspectral active target in a test solution or suspension (i. E., {Anthracnose spore (dipicolinic acid [DPA]) terbium trichloride [TbCl 3 ] Process for analyzing and characterizing hyper-spectral image data and information in order to identify and characterize complexes {or complexes {bio-anthrax spore antigen-antibody} complexes) (E. G., Spore-forming bacterial anthrax) in an air sample by identifying and characterizing it in an effective manner.

공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 앞서 기재된 주요 단계(과정)의 완료 이후, 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액의 일부 또는 등분량은 바람직하게는, 청정하고 불활성인 금속 슬라이드 또는 플레이트 위로 이송되거나, 또는 청정하고 불활성인 플라스틱(예컨대, Teflon®) 또는 유리 현미경 유형 슬라이드 또는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템에서 샘플 홀더로서 작용하기에 적합한 플레이트 위에 이송된다. 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액의 일부 또는 등분량이 있는 상기 슬라이드 또는 플레이트(샘플 홀더)는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템의 3차원적으로 이동가능한(즉, 병진성) 및 경우에 따라 각도에 따라 이동가능한(즉, 회전성) 검사 스테이지 또는 플랫폼 상에 적절하게 배치되어 고정된다. 이어, 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하는 다음 주요 단계(과정)를 실시한다. After completion of the main steps (process) described above for preparing a test solution or suspension of an air sample, the test solution or part of the test solution or suspension of the air sample is preferably transferred onto a clean and inert metal slide or plate, Or clean and inert plastics (e.g., Teflon ® ) or glass microscope type slides or plates suitable for serving as sample holders in a hyper-spectral imaging and analysis system. The slide or plate (sample holder) having a test solution or suspension portion of the air sample or an equal amount of the air sample is moved in a three-dimensionally movable (i.e., labile) and possibly angular Is properly positioned and secured on the possible (i.e., rotatable) inspection stage or platform. Next, the following main steps are taken to generate and collect hyper-spectral image data and information of the test solution or suspension of the air sample.

시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보의 생성 및 수집Generation and collection of hyperspectral image data and information of test solutions or suspensions

관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위하여 관심 샘플을 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석하는 방법의 상기 주요 단계(과정)는 상기 발명의 분야 및 배경 기술에 기재된 바와 같이 실시된다. 일반적으로, 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하여 수집하는 이 주요 단계(과정)는 적합한 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템 및 수법을 이용하여 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하는 적합한 가르침 또는 지침에 따라 실시된다. The above main steps of the method of imaging and analyzing a sample of interest in order to identify and characterize an object of interest in a sample of interest are carried out as described in the field of the invention and background art. In general, this main step of generating and collecting hyper-spectral image data and information of a test solution or suspension of a sample of interest is to use hyper-spectral imaging and analysis systems and techniques to generate hyper-spectral image data and information In accordance with the appropriate teaching or guidance.

예를 들어, 본 발명의 주요 단계(과정)를 실시하기 위하여, 참고문헌 1-29(및 그 속에 인용된 문헌)에 기재된 적합한 기술 또는 시사내용을 이용한다. 바람직하게는, 참고문헌 30-36에 개시된 본 발명의 동일 출원인/양도인에 의한 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석의 선택된 가르침 및 실시내용을 이용한다. For example, to carry out the main steps (processes) of the present invention, use the appropriate techniques or suggestions described in references 1-29 (and references cited therein). Preferably, the chosen teachings and practices of hyper spectral imaging and analysis by the same applicant / assignee of the present invention as disclosed in references 30-36 are utilized.

따라서, 상기 방법의 앞서 기재된 주요 단계(과정)로부터, 3차원적으로 이동가능한(즉, 병진성), 및 경우에 따라, 각도를 갖고 이동가능한(즉, 회전성), 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템의 검사 스테이지 또는 플랫폼 위에 적절하게 배치되어 고정된 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액이 있는 슬라이드 또는 플레이트(샘플 홀더)는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리된다. 관심 샘플의 다수의 시야는 '하이퍼스펙트랄적으로' 스캐닝되고 이미지화되는 반면에, 상기 관심 샘플(대상물 및 그의 성분을 함유하는)은 전자기 복사선에 노출된다. 하이퍼스펙트랄 스캐닝 및 이미징 동안, 비교적 다수(백만 이하)의 복수 스펙트럼(즉, 하이퍼스펙트랄) 이미지를 '한번에 하나씩', 그러나 복수의 다수 파장 및 빈도수에서 전자기 복사선을 방출하는 대상물(및 그의 성분)을 극히 빠른 또는 신속한 순차적 방식으로 생성하고 수집하며, 이때 상기 파장 및 빈도수는 관심 샘플의 대상물(및 그의 성분)에 의해 방출된 전체 하이퍼스펙트랄의 상이한 선택된(비교적 좁은) 부분 또는 밴드 또는 그 속의 밴드와 관련된다. 상기 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템은 이미지화된 관심 샘플(대상물 및 그의 성분 함유)의 예외적으로 고해상도의 스펙트럼 및 공간적 데이터 및 정보를 제공하도록 극히 빠르거나 신속한 방식으로 동작될 수 있다. Thus, from the main steps (processes) described above of the method, there is a need for a method and system for performing three-dimensionally movable (i.e., cholinergic) and occasionally angularly movable Slides or plates (sample holders) with test solutions or suspensions of the sample of interest that are properly positioned and secured on the inspection stage or platform of the system are subjected to hyper-spectral imaging and analysis. While the multiple views of the sample of interest are " hyperspecifically " scanned and imaged, the sample of interest (containing the object and its components) is exposed to electromagnetic radiation. During hyperspectral scanning and imaging, objects (and their components) that emit a relatively large number (less than one million) of multiple spectra (i.e., hyperspectral) images 'one at a time', but multiple electromagnetic waves at multiple wavelengths and frequencies, (Relatively narrow) portion or band of the entire hyperspectral emitted by the object of interest (and its components), or a band within it (and its components), in an extremely fast or fast sequential manner, Lt; / RTI > The hyper-spectral imaging and analysis system can be operated in an extremely fast or expeditious manner to provide exceptionally high-resolution spectral and spatial data and information of the imaged sample of interest (containing the object and its components).

>다수의 상이한 공간적으로 및/또는 일시적으로 변동하는 RTI ID = 0.0 > spatially &lt; / RTI &gt; and / 간섭성Coherence 비관심Non-interest 대상물(배경), 및  Object (background), and 생물제Biological agent 또는 화학제 유형의 관심 대상물(표적)을 함유하는 공기의 샘플(공기 샘플)의 예시적 특정 실시양태< Or air sample (air sample) containing a chemical species of interest (target)

이 주요 단계(과정)는 고체(예컨대, 미립자) 상 및/또는 공기 샘플의 입자 위에 존재(예컨대 흡수되거나 및/또는 흡착됨)한 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어지는 생물제(예컨대, 세균, 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 화학독극물 [예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])인 본 발명의 예시적 특정 실시양태에 대한 시험 용액 및 수집에 의해 쉽게 실시된다. 더욱 자세하게는, 예를 들어, 상기 관심 대상물은 상기 기재된 바와 같이, 관심 샘플, 즉 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(과정)의 일부로서, 화학적으로 마킹된(예컨대, 삼염화 테르븀 [TbCl3]을 통하여), 또는 생물학적으로 마킹된(예컨대, 면역분석 수법의 항체를 통하여) 포자형성 세균 탄저균과 같은 생물제일 수 있다. This major step may involve a biological agent (e. G., A microorganism) consisting of or consisting of an organic and / or inorganic material that is present (e.g., absorbed and / or adsorbed) on a solid Exemplary embodiments of the present invention which are bacterial, viral, fungal, or toxic), or chemical agents (e.g., neurogenes such as sarin, tartar, or oxalan, or chemical poisons such as cyanide compounds or organophosphorus compounds) Is readily carried out by the test solution and collection for certain embodiments. More specifically, for example, the object of interest may be chemically marked (e. G., Terbium trichloride &lt; RTI ID = 0.0 &gt; TbCl 3 ]), or biologically marked (eg, through antibodies to immunoassays) spore-forming bacteria anthrax.

본 발명의 일부 실시양태에서, 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하는 주요 단계(과정)는 비관심 대상물의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 '별도로' 생성하고 수집(취득)하는 것을 포함한다. In some embodiments of the invention, the main steps (processes) for generating and collecting hyperspectral image data and information of the test solution or suspension are to &quot; separately &quot; generate and collect hyperspatial image data and information of the non- Acquisition).

따라서, 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안 시험 용액 또는 현탁액에 존재하는 다수의 상이한 유형의 비관심 대상물(배경), 즉, (비표적) 성분(특히 다수의 공간적으로 및/또는 일시적으로 다양하고 상이한 유형 및 농도의 (비표적) 성분, 예컨대 먼지, 화분, 미네랄, 비표적 유형의 생물학적 물질(곰팡이(진균), 세균), 및 공기 샘플로부터 기인하는 비표적 유형의 미립자 화학적 물질)의 존재에 의해 유발된 배경 간섭성 효과의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 '별도로' 취득한다.Thus, a number of different types of unconcentrated objects (background), i.e., (non-target) components (especially a number of spatially and / or transiently) components present in a test solution or suspension during hyperspectral imaging and analysis of a test solution or suspension A non-target type of particulate chemical material resulting from a variety of different and different types and concentrations of (non-target) components such as dust, pollen, minerals, biological materials of a non-target type (fungi, bacteria) &Quot; separately &quot; of the hyper-spectral image data and information of the background coherence effect caused by the presence of &lt; / RTI &gt;

예시적 실시양태에서, 건조 형태'(예를 들어, 하기 실시예 1 및 2에 예시된 바와 같은), 또는 부가적으로 또는 다르게는 액체에 용해되거나 현탁된 '습윤 형태' (예를 들어, 하기 실시예 2에 예시된 바와 같은)의 하나 이상의 비관심 대상물(배경)의 상이한 유형 및 농도에 대한 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 취득한다. 예를 들어, '습윤 형태'에 따르면, 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(과정)에서 사용된 것과 동일한 배경 감소성 화학제, 예컨대, 에틸렌 글리콜(MEG) [HOCH2CH2OH]에 먼지 또는 화분 입자와 같은 예시적 비관심 대상물을 용해 또는 현탁한다. In an exemplary embodiment, a dry form '(e.g., as illustrated in Examples 1 and 2 below), or additionally or otherwise, a ' wet form ' (Background) of one or more unfocussed objects (backgrounds) of the subject (e.g., as illustrated in Example 2). For example, according to the &quot; wet form &quot;, the same background reducing chemicals such as ethylene glycol (MEG) [HOCH 2 CH 2 OH To dissolve or suspend an exemplary unattended object, such as dust or pollen particles.

하이퍼스펙트랄Hyperspectral 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하기 Process and analyze image data and information

본 발명의 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위한 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 방법의 이 주요 단계(과정)는 상기 발명의 분야 및 배경기술 부분에서 기재된 바와 같이 실시한다. 일반적으로, 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄 활성 표적을 확인하고 특징화하기 위한 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하여 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하는 이 주요 단계(과정)는, 종래 기술에서 논의되거나 실시된 적합한 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템을 이용하여 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄 활성 표적을 확인하고 특징화하기 위하여 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 종래 기술의 지침 또는 실행에 따라서 실시된다. This major step (process) of the method of hyperspectral imaging and analysis of the sample of interest for identifying and characterizing the object of interest in the sample of interest of the present invention is carried out as described in the field of the invention and in the Background section above. In general, this major step of processing and analyzing hyper-spectral image data and information for identifying and characterizing hyperspatial active targets in a test solution or suspension, identifying and characterizing the objects of interest in the sample of interest , Conventional techniques for processing and analyzing hyper-spectral image data and information to identify and characterize hyper-spectral active targets in test solutions or suspensions using suitable hyperspectral imaging and analysis systems discussed or contemplated in the prior art In accordance with the guidance or practice of

예를 들어, 본 발명의 방법의 주요 단계(과정)를 실시하기 위하여, 참고문헌 1-29(및 그 속에 인용된 참고문헌)에 개시된 적합한 지침 또는 실행을 이용한다. 바람직하게는, 참고문헌 30-36에 개시된 본 발명의 동일 출원인/양도인에 의해 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석의 선택된 지침 및 실행이 이용된다. For example, in order to carry out the main steps (processes) of the method of the present invention, use the appropriate instructions or practices described in references 1-29 (and references cited therein). Preferably, selected guidelines and practices of hyperspectral imaging and analysis are used by the same applicant / assignee of the present invention as disclosed in references 30-36.

따라서, 관심 샘플로부터 생성되고 수집된 하이퍼스펙트랄 이미지는 관심 샘플의 방출 스펙트럼과 관련지워지며, 상기 방출 스펙트럼은 관심 샘플 중의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 물질(및 그의 성분)의 스펙트럼 '지문' 또는 '서명' 패턴 유형의 확인 및 특징화 형태의 스펙트럼 표시에 상응한다. 이러한 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보는 관심 샘플 중의 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 물질(및 그의 성분)의 물리적, 화학적, 및/또는 생물학적, 특성, 특징, 및 거동을 확인하고, 특징화하며 및/또는 분류하기 위한 자동 패턴 인지(APR) 및/또는 광학 문자 인지(OCR) 유형의 하이퍼스펙트랄 이미징 데이터 및 정보 처리 및 분석법을 이용하여 처리되고 분석된다.Thus, the hyperspectral image generated and collected from the sample of interest is associated with the emission spectrum of the sample of interest, and the emission spectrum is the spectrum 'fingerprint' of the hyperspectrally imaged material (and its components) in the sample of interest Corresponds to the spectral representation of the identification and characterization type of the 'signature' pattern type. Such hyperspectral image data and information can be used to identify, characterize, and / or correlate the physical, chemical, and / or biological, characteristic, characteristic, and behavior of the hyperspecifically imaged material (and its components) (APR) and / or Optical Character Recognition (OCR) type of classification and / or classification for the classification and /

관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위한 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석의 일부 실시양태에 따르면, 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 것은 본 명세서에 기재된 예시적 실시양태의 부가적인 특수한 기술 특징으로 간주되는 이하의 하부단계(하부과정)를 포함한다: According to some embodiments of hyper-spectral imaging and analysis of samples of interest for identifying and characterizing an object of interest, processing and analyzing hyper-spectral image data and information may be performed using any of the exemplary embodiments described herein Includes the following sub-steps (sub-procedures) which are considered to be additional special technical features:

- 다음 3개 기준에 따라서 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 검출성 레벨의 평가: (1) 하이퍼스펙트랄 활성 표적에 의해 방출된 광의 특징적 스펙트럼 지문을 발현하는 하이퍼스펙트랄 이미지에서 모든 양성 화소 면적, (2) 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 특징적 스펙트럼 지문을 발현하는 하이퍼스펙트랄 이미지에서 모든 양성 화소의 형광 세기, 및 (3) 하이퍼스펙트랄 이미지의 양성 화소 및 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 베이스의 양성 화소에 포함되는 특징적 스펙트럼 지문 사이의 관계.- Evaluation of the detectability level of the hyperspectral active target in the test solution or suspension according to the following three criteria: (1) Characteristic spectra of the light emitted by the hyperspectral activity target. In a hyper-spectral image expressing the fingerprint, Pixel area, (2) the fluorescence intensity of all positive pixels in a hyperspectral image expressing a characteristic spectral fingerprint of the hyperspritals active target, and (3) positive images of hyperspectral images and hyperspectral image databases The relationship between the characteristic spectral fingerprint included in the pixel.

- 1개 화소 해상도에서 특징적 스펙트럼 지문에 대한 하이퍼스펙트랄 이미지를 분석하고 또 각 하이퍼스펙트랄 이미지에 대한 모든 양성 화소에 대응하는 전체 면적 및 스펙트럼 마커의 농도를 계산한다.- Analyze the hyperspectral image of the characteristic spectral fingerprint at one pixel resolution and calculate the total area and spectral marker concentration corresponding to all positive pixels for each hyperspectral image.

- 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 특징적 방출 피크 주변의 스펙트럼 영역의 최소, 최대 및 평균 세기를 계산한다.- Calculate the minimum, maximum and average intensity of the spectral region around the characteristic emission peak of the hyperspectral active target.

- 제1 데이터 베이스가 배경 간섭성 효과의 모든 입수가능한 스펙트럼에 상응하고, 또 제2 데이터 베이스는 하이퍼스펙트랄 활성 표적에 상응하는 모든 스펙트럼을 포함하는 2개의 분명한 데이터 베이스를 만든다.The first database corresponds to all available spectra of the background coherence effect and the second database produces two distinct databases containing all the spectra corresponding to the hyperspectral active target.

- 하이퍼스펙트랄 이미지의 양성 화소에 포함된 스펙트럼 지문을 상기 2개의 분명한 데이터 베이스로부터 얻은 스펙트럼 지문과 비교하여, 양성 화소는 하이퍼스펙트랄 활성 표적 및 배경 간섭성 효과로 나눈 다음, 하이퍼스펙트랄 활성 표적에 상응하는 양성 화소의 % 및 배경 간섭성 효과에 상응하는 양성 화소의 %를 얻기 위하여 상호관련시킨다. Comparing the spectral fingerprint included in the positive pixels of the hyperspectral image with the spectral fingerprint obtained from the two clear databases to divide the positive pixel into the hyperspatial active and background coherent effects, To obtain the percentage of positive pixels corresponding to the background coherence effect and the percentage of positive pixels corresponding to the background coherence effect.

- 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 양성 화소 중에서 하이퍼스펙트랄 활성 표적 및 배경 간섭성 효과의 특징적 스펙트럼 지문을 도시하는 막대 그래프에서 양성 화소의 %를 관심 대상물의 개수의 함수로서 플로팅한다- plotting the percentage of positive pixels as a function of the number of objects in a histogram showing characteristic spectral fingerprints of the hyperspectral active and background coherent effects among the positive pixels of the hyperspritals active target

>다수의 상이한 공간적으로 및/또는 일시적으로 변동하는 RTI ID = 0.0 > spatially &lt; / RTI &gt; and / 간섭성Coherence 비관심Non-interest 대상물(배경), 및  Object (background), and 생물제Biological agent 또는 화학제 유형의 관심 대상물(표적)을 함유하는 공기의 샘플(공기 샘플)에 대한 예시적 특수한 실시양태< Exemplary specific embodiments of a sample (air sample) of air containing a chemical species of interest (target)

시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄 활성 표적을 확인하고 특징화하기 위하여 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하여, 관심 샘플이 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)이고 또 관심 대상물이 생물제(예컨대, 세균, 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 화학독극물 [예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])인 본 발명의 예시적 특수 바람직한 실시양태에 대하여 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위한 이 주요 단계(과정)는 용이하게 실시된다. 더욱 자세하게는, 예를 들어, 상기 관심 대상물은 상기 기재한 바와 같이, 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 통하여 관심 대상물(즉, 생물제 포자형성 세균 탄저균)의 확인과 특징화를 가능하게 하는 관심 샘플, 즉 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(과정)의 일부로서, 화학적으로 마킹된(예컨대, 삼염화 테르븀 [TbCl3]을 통하여), 또는 생물학적으로 마킹된(예컨대, 면역분석 수법의 항체를 통하여) 포자형성 세균 탄저균과 같은 생물제일 수 있다. The hyper-spectral image data and information are processed and analyzed to identify and characterize the hyperspectral activity targets in the test solution or suspension so that the sample of interest is a sample of air (i.e., an air sample) Of the present invention which is a bacterium, a virus, a fungus, or a toxin), or a chemical (e.g., a neurogenic agent such as sarin, saliva, or suffix), or a chemical poison (such as a cyanide compound or an organic phosphorus compound) This major step (process) for identifying and characterizing an object of interest in a sample of interest for an exemplary particular preferred embodiment is readily practiced. More specifically, for example, the subject of interest may be a sample of interest, which enables identification and characterization of a subject of interest (i. E., Bacteriophage-forming bacterial anthrax) through hyper-spectral imaging and analysis, (For example, via terbium trichloride [TbCl 3 ]) or biologically marked (for example, an antibody of the immunoassay technique Spore-forming microorganisms such as anthrax.

본 발명의 일부 실시양태에서, 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 주요 단계(과정)는 비관심 대상물의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 것을 포함한다. 예를 들어, 이 주요 단계(과정)는 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하는 이전의 주요 단계(과정)를 통하여 '별도로' 생성되고 수집된(취득된) 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 것을 포함한다.In some embodiments of the invention, the main steps (processes) for processing and analyzing hyper-spectral image data and information include processing and analyzing hyper-spectral image data and information of an object of interest. For example, this major step (process) is generated &quot; separately &quot; through the previous major steps (process) of generating and collecting hyper-spectral image data and information of the test solution or suspension of the sample of interest ) &Lt; / RTI &gt; processing and analyzing hyper-spectral image data and information.

따라서, 비관심 대상물에 의해 생성되고 그로부터 수집된 하이퍼스펙트랄 이미지는 관심 샘플의 방출 스펙트럼과 관련되며, 상기 방출 스펙트럼은 관심 샘플에 존재하는 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 비관심 물질(및 그의 성분)의 스펙트럼 '지문' 또는 '서명' 패턴 유형의 확인 및 특징화 형태의 스펙트럼 표시에 상응한다. 이러한 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보는 관심 샘플에 존재하는 하이퍼스펙트랄적으로 이미지화된 비관심 물질(및 그의 성분)의 물리적, 화학적, 및/또는 생물학적, 특성, 특징, 및 거동을 확인하고, 특징화하며 및/또는 분류하기 위한 자동 패턴 인지(APR) 및/또는 광학 문자 인지(OCR) 유형의 하이퍼스펙트랄 이미징 데이터 및 정보 처리 및 분석을 이용하여 처리하고 분석한다. 비관심 대상물의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 부가적 단계(과정)는 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하는데 보조하는 시험 용액 또는 현탁액 중의 비관심 하이퍼스펙트랄 활성 표적을 확인하고 특징화하기 위해 사용되는 유용한 데이터 및 정보를 제공한다. Thus, the hyper-spectral image produced by and collected from an object of interest is associated with the emission spectrum of the sample of interest, and the emission spectrum is obtained from the hyperspectral imaged un-interesting material (and its components) present in the sample of interest, Corresponds to a spectral representation of the identification and characterization type of the spectral ' fingerprint ' or ' signature ' pattern type. These hyper-spectral image data and information can be used to identify the physical, chemical, and / or biological, characteristic, characteristic, and behavior of the hypersprospectively imaged un-interested material (and its components) (APR) and / or Optical Character Recognition (OCR) types of hyper-spectral imaging data and information processing and analysis to classify and / or classify, characterize, and / The additional steps of processing and analyzing the hyperspectral image data and information of the object of interest can be used to identify non-interest hyperspectral active targets in a test solution or suspension that assist in identifying and characterizing an object of interest And provides useful data and information used to characterize and characterize the

실시예Example

예시적으로 상기 기재되고 또 이하의 특허청구범위에서 청구된 바와 같은 신규한 발명적 관점, 특징, 특수한 기술적 특징, 및 그의 이점을 비롯한 본 발명의 선택된 실시양태는 예증되고 이하의 실시예에서 실험적 지지를 갖는 것으로 제한을 의도하지 않는다. Selected embodiments of the invention, including novel inventive aspects, features, specific technical features and advantages thereof, as described above and as claimed in the following claims, are illustrated and described in the following examples, But is not intended to be limiting.

재료 및 과정 Materials and processes

하이퍼스펙트랄Hyperspectral 이미징Imaging 및 분석 시스템 And analysis system

각 실시예 1-3에서는 동일한 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템이 사용되었다: 그린 비젼 시스템스 리미티드 (Tel Aviv, Israel)에 의해 제조된 하이퍼스펙트랄 이미징(광학 스캐닝) 및 분석 시스템, 모델명: HyperEye® Detection 시스템, FIPA®(형광 이미징 입자 분석기), 및 FIPA-20® (형광 이미징 입자 분석기), 이하의 주요 성분 및 작용 특징 또는 조건을 포함. The same hyperspectral imaging and analysis system was used in each of Examples 1-3: HyperSpectral Imaging (optical scanning) and analysis system manufactured by Green Vision Systems, Israel, Model: HyperEye ® Detection system, FIPA ® (fluorescence imaging particle size analyzer), and the FIPA-20 ® (fluorescence imaging particle analyzer), containing a main component and the functional characteristics or the following conditions.

샘플 조명(광 빔) 공급원: 수은 램프, 100 W(와트), 334 또는 365 나노미터(nm)에 중심이 있고 및 밴드폭이 ±10 nm인 협소한 밴드 통과 필터를 가짐 Sample light (light beam) Source: mercury lamp, narrow band-pass filter centered at 100 W (watts), 334 or 365 nanometers (nm) and bandwidth of ± 10 nm

광학 스캔 밴드폭: 400 - 900 nm 범위 또는 범위 내 Optical Scan Bandwidth : 400 - 900 nm Range or Range

디지털 분석 범위: 400 - 900 nm. Digital analysis range : 400 - 900 nm.

광학: 대물, x10 Zeiss Ultrafluar®, 화소 크기 6.45 미크론(μ) x 6.45 μ. Optical : objective, x10 Zeiss Ultrafluar ® , pixel size 6.45 microns (μ) x 6.45 μ.

파장 해상도: 1.5 nm. Wavelength resolution : 1.5 nm.

상기 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템은 시험 샘플을 놓을, 3차원적으로 이동가능한(즉, 이송성), 및 각도를 갖고 이동가능한(즉, 회전성) 검사 스테이지 또는 플랫폼을 포함하였다. The hyper-spectral imaging and analysis system included a three-dimensionally movable (i.e., transportable), and an angularly movable (i.e., rotatable) inspection stage or platform to place test samples.

화학적 및 생물학적 시약Chemical and biological reagents

물( 실시예 1 - 3, 세척 및 헹굼용 ): 연구소 실험실 등급의 물 정제 시스템에 의해 생성된 증류된 탈이온 여과수만을 사용하였다. Water ( Examples 1-3, for washing and rinsing ) : Only distilled deionized water produced by a laboratory laboratory grade water purification system was used.

에탄올( 실시예 2, 3): 탈수된 에틸 알코올, ≥ 85.0 %, 시그마-알드리치(번호 636-1). Ethanol ( Examples 2, 3): dehydrated ethyl alcohol, ≥ 85.0%, Sigma-Aldrich (No. 636-1).

에틸렌 글리콜( 실시예 2 및 3): 에틸렌 글리콜(모노에틸렌 글리콜(MEG) 또는 에탄-1,2-디올) [HOCH2CH2OH], ≥98.0%, 시그마-알드리치(Fluka brand, no. 03760). Ethylene glycol ( Examples 2 and 3): Ethylene glycol (monoethylene glycol (MEG) or ethane-1,2-diol) [HOCH 2 CH 2 OH], ≥98.0%, Sigma-Aldrich (Fluka brand, ).

디피콜린산[ DPA ]( 실시예 3): 2,6-피리딘디카르복시산, 99%, 시그마-알드리치(알드리치 브랜드 번호. P63808). Dipicolinic acid [ DPA ] ( Example 3) : 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 99%, Sigma-Aldrich (Aldrich Brand No. P63808).

삼염화 테르븀 [ TbCl 3 ]( 실시예 3): 염화 테르븀(III), 무수 분말, 99%(금속 기준), 시그마-알드리치(알드리치 브랜드 번호. 439657). Terbium trichloride [ TbCl 3 ] ( Example 3) : Terbium chloride (III), anhydrous powder, 99% (based on metal), Sigma-Aldrich (Aldrich brand number 439657).

생물제 , 고초균 포자( 실시예 3 및 4): 고초균(ATCC 6633), 동결건조된 세포, 시그마-알드리치(Sigma brand, no. B4006). (극히 유해한) 생물제 탄저균에 대한 기능적으로 동등한 대체물로서 (비유해) 생물제 고초균을 사용하였다. Biological agent, Bacillus subtilis spores (Examples 3 and 4): Bacillus subtilis (ATCC 6633), freeze-dried cells, Sigma-Aldrich (. Sigma brand, no B4006). Bacteria Bacteria were used as (functionally equivalent) substitutes for (very harmful) anthrax bacteria.

일반적 실험 방법 및 과정General Test Methods and Procedures

실시예 1 - 3은 '실제' 또는 '작업' 실시예이며, 본 발명과 동일한 출원인/양도인에 의해 기재되고 예시된 실험적 방법 및 과정이 개발되고, 실시되어, 실험 결과가 얻어졌다. Examples 1-3 are "real" or "working" examples and experimental methods and procedures described and illustrated by the same applicant / assignee as the present invention have been developed and implemented and experimental results have been obtained.

실시예 3에서, 지시된 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액 제조는 본 발명의 상기 기재내용에 따라 실시되었다. In Example 3, the production of a test solution or suspension of the sample of interest indicated was carried out according to the above description of the invention.

실시예 1-3에서, 지시된 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고, 수집하며 또 처리하고 분석하는 것은 참고문헌 30-36에 개시된 본 발명과 동일한 출원인/양도인에 의해 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석의 선택된 지침과 실행에 따라서 본 발명의 상술한 내용에 따라 실시하였다. In Examples 1-3, generating, collecting, processing, and analyzing hyperspectral image data and information of the indicated sample of interest is performed by the same applicant / assignee as the present invention disclosed in References 30-36, According to the above description of the present invention in accordance with selected instructions and practices of imaging and analysis.

실시예 4는 '예방적'인 것으로, 상기 (예방적) 실험 방법 및 과정은 본 발명과 동일한 출원인/양도인에 의해 개발되었다. Example 4 is &quot; prophylactic &quot;, and the (prophylactic) experimental methods and procedures were developed by the same applicant / assignee as the present invention.

실시예Example 1: 실내   1: Indoor 공기원으로부터From the air source 수집된 공기의 샘플에 존재하는 '먼지 입자'의  Of the 'dust particles' present in the collected air sample 하이퍼스펙트랄Hyperspectral 이미징Imaging 및 분석 And analysis

실시예 1에서, 실내 공기원(생물제 또는 화학제와 같은 미립자 관심 대상물(표적)의 부재)로부터 수집한 공기 샘플에 존재하는 상이한 크기 및 형태의 (건조 형태)의 먼지 입자를 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석처리하였다. 주요 목적은 생물제 또는 화학제와 같이 '관심 대상물'(표적)으로 존재할 수 있는 유사하게 수집된 공기 샘플 또는 다른 유형의 관심 샘플을 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석하는 동안 '비관심 대상물'(배경)과 관련된 유용한 참고로서 작용하는 공기원 중에 존재하는 다양하게 상이한 크기 및 형상의 먼지 입자의 이미지 및 스펙트럼 지문(SFP) 또는 스펙트럼 서명 패턴 유형의 확인 및 특징화 형태의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 취득하기 위한 것이다. In Example 1, dust particles of different sizes and types (in dry form) present in air samples collected from an indoor air source (a member of a particulate object of interest (a target) such as a biological agent or a chemical agent) And analyzed. The main purpose is to identify 'unattended objects' (backgrounds) during hyperspectral imaging and analysis of similarly collected air samples or other types of samples of interest that may exist as 'objects of interest' (targets) such as biological agents or chemicals. Acquire hyper-spectral image data and information of images and spectral fingerprint (SFP) or spectral signature pattern types of identification and characterization forms of dust particles of variously different sizes and shapes present in the air source serving as a useful reference relating to .

실험 방법 및 과정Experimental methods and processes

공기 샘플은 우체국 직원이 우체국 내부에서 편지를 취급하고 처리하는 바로 주변의 공기인 실내 공기원(생물제 또는 화학제와 같은 특정 관심 대상물(표적)의 부재)으로부터 표준 유형의 공기 샘플링 또는 수집 시스템을 이용하여 수집하였다. 상기 우체국은 보통 창문이 닫혀있고, 표준 유형의 HVAC(가열, 환기, 에어 콘디쇼닝) 환경 제어에 있다. 각 공기 샘플은 (건조 또는 예비습윤된) 다공성 플라스틱 또는 섬유유리(필터 유사 또는 스크린 유사) 물질 상에 수집하며, 공기원으로부터 샘플을 여과, 포획 및 수집하기 위해 필터처럼 작용하였다. The air samples are sent to a standard type of air sampling or collection system from indoor air sources (the absence of specific objects (targets) such as biological or chemical agents), which is the immediate vicinity of the post office staff handling and processing letters within the post office Respectively. The post office is usually in a closed window and is in a standard type of HVAC (heating, ventilation, air conditioning) environment control. Each air sample was collected on a porous (dry or pre-wetted) plastic or fiberglass (filter-like or screen-like) material and acted as a filter to filter, capture and collect the sample from the air source.

실내 공기원은 전형적으로 먼지(미세, 건조 입자), 화분(미립자 또는 식물에 의해 생성된 화분 과립으로 이루어진 분말상 물질), 미네랄, 비표적 유형의 생물학적 물질(곰팡이(진균), 세균), 및 비표적 유형의 미립자 화학적 물질과 같은 다수의 공간적으로 및/또는 일시적으로 다양하고 상이한 유형 및 농도의 성분을 포함하였다. 수집된 공기 샘플에 존재하는 이러한 모든 성분은 수집된 공기 샘플의 입자 상에 존재(예컨대 흡수되거나 및/또는 흡착됨)하는 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어질 수 있고, 또 '먼지 입자'로서 집합적으로 분류되고 처리되었다. 상기 먼지 입자는 약 1 미크론 내지 약 20 미크론 범위의 특징적 크기를 가졌고 또 상이한 형상이었다.Indoor air sources typically include dust (fine, dry particles), pollen (powdered material made of granules or pollen produced by plants), minerals, biological materials of a non-target type (fungi, bacteria) And a number of spatially and / or temporally diverse and different types and concentrations of components, such as particulate chemical materials of the target type. All of these components present in the collected air sample may consist of or consist of organic and / or inorganic substances present (e.g., absorbed and / or adsorbed) on the particles of the collected air sample, As a whole. The dust particles had characteristic sizes ranging from about 1 micron to about 20 microns and were of a different shape.

각 공기 샘플의 경우, (건조 형태) 먼지 입자의 일부를 청정하고 불활성인 유리 현미경 유형 슬라이드 또는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템에서 샘플 홀더로서 작용할 플레이트 상에 배치하였다(분포). 먼지 입자의 일부를 갖는 상기 슬라이드 또는 플레이트(샘플 홀더)는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템의 검사 스테이지 또는 플랫폼 위에 적절하게 배치되어 고정되었다. 상이한 크기 및 형상의 50개의 별도(개별) 먼지 입자를 하이퍼스펙트랄 스캐닝 및 이미징하여 하이퍼스펙트랄 이미지 및 스펙트럼 지문(SFP) 또는 스펙트럼 서명 패턴 유형의 확인 및 특징화를 얻었다. For each air sample, a portion of the (dry) dust particles was placed on a clean and inactive glass microscope type slide or on a plate to serve as a sample holder in a hyper-spectral imaging and analysis system. The slide or plate (sample holder) with a portion of the dust particles was properly positioned and fixed on the inspection stage or platform of the hyperspectral imaging and analysis system. Fifty separate dust particles of different sizes and shapes were subjected to hyper-spectral scanning and imaging to obtain identification and characterization of hyperspectral image and spectral fingerprint (SFP) or spectral signature pattern types.

결과result

하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석처리된 50개 별도(개별) 먼지 입자의 2개의 예시적 및 대표적 별도(개별) 먼지 입자에 대한 결과를 스펙트럼 지문(SFP)을 도시하는 예시적 먼지 입자 1 및 2의 방출 파장(nm) 함수로서 방출 세기(규준화됨)의 예시적으로 실험적으로 결정된 그래프 플럿(스펙트럼)인 도 2a 및 도 2b에 도시한다. 도 2a 및 도 2b는 먼지 입자 1 및 먼지 입자 2 각각이 약 460 nm의 방출 파장에서 거의 동일한 특징적 형상 및 동일한 특징적 방출 세기를 갖는 거의 동일한 스펙트럼 지문(SFP)에 의해 특징화됨을 도시한다.The results for the two exemplary and representative discrete dust particles of 50 separate spectral imaging and analytically processed 50 separate (individual) dust particles are shown in Fig. 1 as emission of exemplary dust particles 1 and 2 showing spectral fingerprint (SFP) Are shown in Figures 2a and 2b, which are exemplary experimentally determined graph plots (spectra) of emission intensity (normalized) as a function of wavelength (nm). Figures 2a and 2b show that dust particle 1 and dust particle 2, respectively, are characterized by approximately the same spectral fingerprint (SFP) with approximately the same characteristic shape and same characteristic emission intensity at an emission wavelength of about 460 nm.

실시예Example 2: 각 액체에 의한 '배경' 신호 감소 정도를 결정하기 위하여 상이한 액체(에탄올 또는 에틸렌 글리콜)에   2: To determine the degree of 'background' signal reduction by each liquid, use different liquids (ethanol or ethylene glycol) 현탁된Suspended '먼지 입자'의  Of 'dust particles' 하이퍼스펙트랄Hyperspectral 이미already 징 및 분석Gong and analysis

실시예 2에서, 실내 공기원(생물제 또는 화학제와 같은 특정 관심 대상물(표적)의 부재)으로부터 기인하는 먼지로부터 수동으로 수집된 상이한 크기 및 형상의 (천연) 먼지 입자를 상이한 액체(에탄올, 또는 에틸렌 글리콜)에 현탁시킨 다음 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 처리하였다. 주요 목적은 각 현탁 액체에 의한 것일 수 있는 '배경' 신호 감소의 정도를 결정하기 위하여 현탁된 먼지 입자(예시적 시험 현탁액으로서)의 하이퍼스펙트랄 이미지 및 스펙트럼 지문(SFP) 또는 스펙트럼 서명 패턴 유형의 확인 및 특징화 형태의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 얻는 것이었다. 상기 실험 데이터 및 정보는 공기 샘플 또는 생물제 또는 화학제와 같은 '관심 대상물'(표적)으로 존재할 수 있는 다른 유형의 관심 샘플을 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석하는 동안 '비관심 대상물'(배경)과 관련된 유용한 참고로서 작용한다. In Example 2, (natural) dust particles of different sizes and shapes, which were manually collected from the dust originating from the room air source (a member of a specific object of interest such as a biological agent or chemical agent) Or ethylene glycol), followed by hyper-spectral imaging and analysis. The main objective is to determine the hyperspectral image of the suspended dust particles (as an exemplary test suspension) and the spectral signature (SFP) or spectral signature pattern type of the spectral signature pattern type to determine the degree of 'background' signal reduction, And to obtain hyper-spectral image data and information in the form of identification and characterization. The experimental data and information can be used to determine the 'non-interest' (background) and background (s) during hyperspectral imaging and analysis of other types of interest samples that may be present as an air sample or an 'object of interest' It serves as a useful reference.

실험 방법 및 과정Experimental methods and processes

(천연) 먼지 입자는 보통 청정한 '더스티(dusty)' 데스크탑으로부터 수동으로 수집되었다(불활성 '무 먼지' 외과용 청정 장갑 및 금속 스패출라 사용). 상기 먼지 입자는, 보통 창문이 닫혀 있고, 표준 유형의 HVAC(가열, 통기, 에어 콘디쇼닝) 환경 제어를 갖는 실내 공기원(생물제 또는 화학제와 같은 특정 관심 대상물의 부재)으로부터 유래하였다. (Natural) dust particles were usually collected manually from a clean 'dusty' desktop (using inert 'dust-free' surgical gloves and metal spats). The dust particles originate from room air sources (absence of certain objects of interest such as biological or chemical agents), usually with windows closed and with standard types of HVAC (heating, ventilation, air conditioning) environmental controls.

실시예 1의 경우, 상기 실내 공기원은 전형적으로 다수의 공간적으로 및/또는 일시적으로 다양하고 상이한 유형 및 농도의 성분, 예컨대 먼지, 화분, 미네랄, 비표적 유형의 생물학적 물질, 및 비표적 유형의 미립자 화학적 물질을 포함하였다. 수집된 먼지 샘플에 존재하는 이러한 모든 성분은 미립자 형태 고체상이거나 및/또는 실내 공기 입자 상에 존재(예컨대 흡수되거나 및/또는 흡착됨)하는 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 이루어지며, 또 '먼지 입자'로 총칭적으로 분류되어 취급되었다. 상기 먼지 입자는 약 1 미크론 내지 약 20 미크론 범위의 특징적 크기를 갖고 또 상이한 형상을 가졌다. In the case of Embodiment 1, the room air source typically includes a plurality of spatially and / or temporally diverse and different types and concentrations of components, such as dusts, pollen, minerals, non-target biological material, Particulate chemistry. All of these components present in the collected dust sample are in particulate solid form and / or consist of or consist of organic and / or inorganic substances that are present (e.g., absorbed and / or adsorbed) on the indoor air particles, Particle '. The dust particles have characteristic sizes ranging from about 1 micron to about 20 microns and have different shapes.

일련의 3개 유형의 샘플(샘플 유형)을 제조하여 시험하였다: (유형 1 샘플): 액체가 존재하지 않는 건조 형태의 먼지 입자(기저 참조 또는 대조용으로서); (유형 2 샘플): 에탄올에 현탁된 먼지 입자의 시험 현탁액; 및 (유형 3 샘플): 에틸렌 글리콜에 현탁된 먼지 입자의 시험 현탁액. A series of three types of samples (sample types) were prepared and tested: (Type 1 sample): dry particulate dust particles in the absence of liquid (for reference or control); (Type 2 sample): Test suspension of dust particles suspended in ethanol; And (Type 3 sample): Test suspension of dust particles suspended in ethylene glycol.

각 샘플 유형(1, 2, 및 3)의 경우, 각 샘플의 일부 또는 등분량을 청정하고 불활성인 유리 현미경 유형 슬라이드 또는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템에서 샘플 홀더로서 작용하는 플레이트 상에 배치하였다. 샘플 일부 또는 등분량을 갖는 상기 슬라이드 또는 플레이트(샘플 홀더)는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템의 검사 스테이지 또는 플랫폼 상에 적절히 배치하고 고정하였다. 각 샘플 유형의 경우, 상이한 크기 및 형상의 몇 개의 별도 (개별) 먼지 입자를 하이퍼스펙트랄 스캐닝하고 이미징여, 하이퍼스펙트랄 이미지 및 스펙트럼 지문(SFP) 또는 스펙트럼 서명 패턴 유형의 확인 및 특징화를 얻었다.For each sample type (1, 2, and 3), a portion or aliquot of each sample was placed on a clean and inactive glass microscope type slide or on a plate serving as a sample holder in a hyperspectral imaging and analysis system. The sample or a portion of the slide or plate (sample holder) having an equal amount was properly placed and fixed on the inspection stage or platform of the hyperspectral imaging and analysis system. For each sample type, several discrete dust particles of different sizes and shapes were subjected to hyper-spectral scanning and imaging and identification and characterization of the hyperspectral image and spectral fingerprint (SFP) or spectral signature pattern types .

결과result

약 460 nm의 예시적인 특징적 방출 파장에서, 시험된 각 3개 샘플에 대한 '평균' 방출 세기(절대 임의 유닛)는 다음과 같았다: At an exemplary characteristic emission wavelength of about 460 nm, the 'average' emission intensity (absolute random unit) for each of the three samples tested was:

유형 1 샘플: 건조 형태 먼지 입자(기저선 참조 또는 대조군): 12,700.Type 1 Sample: Dry Type Dust particles (baseline reference or control): 12,700.

유형 2 샘플: 에탄올에 현탁된 먼지 입자의 시험 현탁액 11,700.Type 2 Sample: Test suspension of dust particles suspended in ethanol 11,700.

유형 3 샘플: 에틸렌 글리콜에 현탁된 먼지 입자의 시험 현탁액 1,600.Type 3 Samples: Test suspension of 1,600 dust particles suspended in ethylene glycol.

건조 형태 먼지 입자(기저선 참조 또는 대조군)에 대하여, 상기 결과는 에탄올이 유형 2 샘플에서 먼지 입자에 기인한 배경 신호(평균 방출 세기)를 주로 감소시킴에 있어서 비교적 아주 적은 효과(즉, 오직 1000 유닛의 감소)를 가짐을 밝히고 있다. 강한 대조에 의해, 상기 에틸렌 글리콜은 유형 3 샘플 중의 먼지 입자에 주로 기인한 배경 신호(평균 방출 세기)를 감소시키는데 있어 비교적 아주 주요한 효과(즉, 11,100 유닛의 감소)를 가졌다. 이러한 결과를 바탕으로, 실시예 2에 사용되고 시험된 실험 샘플 및 조건의 경우, 에틸렌 글리콜은 관심 샘플의 시험 현탁액에 존재하는 먼지 입자로 인하여 배경 신호(평균 방출 세기)를 현저히 감소시킬 수 있다고 판단되었다. 또한 에틸렌 글리콜은 '자립적'이고 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 사용하기에 효과적인 배경 감소성 화학제인 것으로 판단되었다. For dry-form dust particles (baseline or control), the results indicate that ethanol has a relatively minor effect (i.e., only 1000 units) in predominantly reducing the background signal (average emission intensity) Of the total population). By strong contrast, the ethylene glycol had a relatively very significant effect in reducing the background signal (mean emission intensity) mainly due to dust particles in the Type 3 sample (i.e., a reduction of 11,100 units). Based on these results, it was determined that, in the case of the test samples and conditions used and tested in Example 2, the ethylene glycol could significantly reduce the background signal (average emission intensity) due to the dust particles present in the test suspension of the sample of interest . Ethylene glycol was also considered to be 'backbone' and an effective background-reducing chemical for use in hyperspectral imaging and analysis of samples of interest.

실시예Example 3: 에틸렌 글리콜인 상기 배경 감소성 화학제에   3: The background reducing chemical which is ethylene glycol 현탁된Suspended {( {( 디피콜린산Dipicolinic acid [ [ DPADPA ]) ]) 삼염화Trichlorosilicate 테르븀[ terbium[ TbClTbCl 33 ]} ]} 착물의Complex 표적-함유 시험 현탁액, 및 { Target-containing test suspension, and { 생물제 고Biological product 초균 포자(Superficial spore 디피콜린산Dipicolinic acid [ [ DPADPA ]) ]) 삼염화Trichlorosilicate 테르Terre 븀[Barium [ TbClTbCl 33 ]} ]} 착물Complex ]의 표적-함유 시험 현탁액의 ] Of the target-containing test suspension 하이퍼스펙트랄Hyperspectral 이미징Imaging 및 분석  And analysis

생물제의 신속하고 정확한 확인은 생물학적 공격시에 때 제때에 적절한 작용을 실시하도록 최초 대처자에게 중요한 임무이다. 탄저병을 유발하는 탄저균, 포자형성 세균 및 유해 병균이 중요한 예이다. 가능성 있는 생물학적 작용제 후보 중에서, 탄저균 포자가 특히 중요하다. 첫째, 이들은 환경적 스트레스에 대하여 고도로 내성이고 또 비교적 용이하게 실험실 외부의 무기 등급 물질로 생성된다. 둘째, 탄저병은 104개 이상의 탄저균 포자의 24-48 시간의 초기 흡입 이내에 의료적 주의를 필요로 하는 전염병이다. 그러나, 탄저병의 진단은 인간에 나타나는 탄저병 증상에 대해 1 내지 60일 걸리기 때문에 즉각적이지는 않다. 따라서, 감염 이전에 환경에서 탄저균 포자의 신속한 검출은 인간 안전성에 대하여 극히 중요한 목표이다. Rapid and accurate identification of biological agents is an important task for the first responders to perform timely and timely action during biological attack. Anthrax bacteria, spore-forming bacteria and harmful germs that cause anthrax are important examples. Among potential biologic agent candidates, anthrax spores are particularly important. First, they are highly resistant to environmental stress and are relatively easy to produce from non-laboratory inorganic grades. Second, anthrax is an epidemic requiring medical attention within 24-48 hours of initial inhalation of more than 104 anthrax spores. However, the diagnosis of anthrax is not immediate because it takes 1 to 60 days for anthrax symptoms appearing in humans. Thus, rapid detection of anthrax spores in the environment prior to infection is an extremely important goal for human safety.

탄저균 세균은 포자 형태로 존재할 수 있다. 구조적으로, 포자는 다양한 보호층에 의해 둘러싸인 중심 코어로 이루어진다. 디피콜린산[DPA]이 이들 보호층에서 발견되며 또 포자의 건조 중량의 약 10%를 차지한다. 디피콜린산[DPA]은 {생물제 탄저균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물을 형성하기 위해 포자형성 세균 탄저균(디피콜린산[DPA]을 통하여)과 상호작용(즉, 스펙트럼 마크)하는 화학적 유형의 스펙트럼 마커, 예를 들어, 삼염화 테르븀 [TbCl3]에 착화되는 것에 의해 이용될 수 있다. 형성된 착물은 자외선(UV), 가시광(VIS), 또는 적외선(IR) 유형의 광과 같은 상이한 유형의 전자기 복사선 또는 광에 의해 조사될 때 검출가능한 또 측정가능한 정도의 발광(즉, 형광 및/또는 인광) 특성, 특징, 및 거동을 나타낸다. Anthrax bacteria may exist in the form of spores. Structurally, spores are made up of a central core surrounded by various protective layers. Dipicolinic acid [DPA] is found in these protective layers and also accounts for about 10% of the dry weight of spores. Dipicolinic acid [DPA] interacts with spore-forming bacteriophage anthracnose (via DPic acid [DPA]) to form complex {terbium anthracin [DPA]) terbium trichloride [TbCl 3 ] For example, terbium trichloride [TbCl 3 ], which is a kind of spectral markers of the chemical type that is to be detected (i.e., spectral mark). The complexes formed can also be detected by other types of electromagnetic radiation or light, such as ultraviolet (UV), visible (VIS), or infrared (IR) Phosphorescence) characteristics, characteristics, and behavior.

실시예 3에서, (비 유해성) 생물제 고초균은 (극히 유해한) 생물제 탄저균에 대한 기능적 등가 대체물로서 사용되었다. 실시예 3의 주요 목적은 다음에 대하여 본 발명을 실시하는 것이었다: (i) {(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물의 검출성, (ii) {생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물의 검출성, 및 (iii) 천연 먼지 입자의 배경에 의한 {생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물의 검출성, 및 (iv) 데이터 베이스 생성, 확인 및 결정.In Example 3, the (non-hazardous) biotic Bacillus was used as a functional equivalent to the (very harmful) biological anthrax. The main object of Example 3 was to carry out the present invention as follows: (i) Detectability of {(dipicolinic acid [DPA]) terbium trichloride [TbCl 3 ]} complex, (ii) (DPA) tetrabromide [TbCl 3 ]} complexes, and (iii) a biomass Bacteria spore (diphicolinic acid [DPA]) terbium [TbCl 3 ]} due to the background of natural dust particles. (Iv) database creation, identification and determination.

실험 방법 및 과정Experimental methods and processes

모든 측정 동안 실험실은 완전히 어둡게 하였다. During all measurements the laboratory was completely darkened.

검출성 레벨은 다음 3개의 뚜렷한 기준에 의해 평가되었다: (1) {(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물이 UV 광에 의해 방출되었는지 여부에 따라 방출된 광의 특징적 스펙트럼 지문(SFP)를 나타내는 모든 화소 면적, (2) {(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물의 특징적 SFP를 표시하는 모든 화소의 형광 세기, 및 (3) 소정 이미지 및 스펙트럼 데이터 베이스의 양성 화소에 포함된 SFP 사이의 관계.The detectability level was assessed by three distinct criteria: (1) {(Dipicolinic acid [DPA]) Terbium trichloride [TbCl 3 ]} Characteristic spectrum of emitted light according to whether the complex was released by UV light Fingerprint (2) the fluorescence intensity of all pixels representing the characteristic SFP of {(dipicolinic acid [DPA]) terbium trichloride [TbCl 3 ]} complex, and (3) the fluorescence intensity of the predetermined image and spectral data The relationship between the SFPs contained in the positive pixels of the base.

(i) {((i) {( 디피콜린산Dipicolinic acid [ [ DPADPA ]) ]) 삼염화Trichlorosilicate 테르븀[ terbium[ TbClTbCl 33 ]} ]} 착물의Complex 검출성Detectability

하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템에 의해 {[DPA]-[TbCl3]} 착물의 검출 레벨을 조사하기 위하여, 10 ㎕ (마이크로리터)의 DPA 및 [TbCl3] 용액(에탄올 중에 제조됨)을 흑색 금속 플레이트 상에 적용하고, 또 각 DPA 농도에 대하여 3개의 스펙트럼 이미지을 취득하였다. To investigate the detection level of the {[DPA] - [TbCl 3 ]} complex by the hyper-spectral imaging and analysis system, 10 μl (microliter) of DPA and [TbCl 3 ] solution (prepared in ethanol) Applied on a metal plate, and three spectral images were obtained for each DPA concentration.

시약reagent

> [TbCl3]: 8 mM(밀리몰).> [TbCl 3 ]: 8 mM (mmol).

> DPA: 30 mM, 15 mM, 500 μM(마이크로몰), 50 μM, 5 μM, 500 nM(나노몰), 50 nM, 및 5 nM.DPA: 30 mM, 15 mM, 500 μM (micromolar), 50 μM, 5 μM, 500 nM (nanomolar), 50 nM, and 5 nM.

> 대조용으로서, 흑색 금속 플레이트 상에 적용된 10 ㎕의 [TbCl3], 25 mM를 에세이하였다. As a control, 10 μl of [TbCl 3 ], 25 mM applied on a black metal plate was assayed.

데이터 분석Data Analysis

하이퍼스펙트랄 이미지는 1개 화소 해상도에서 {[DPA])-[TbCl3]} 착물에 의해 방출된 특징적 스펙트럼에 대해 에세이하였고, 또 모든 양성 화소에 대한 전체 면적은 각 하이퍼스펙트랄 이미지 및 DPA 농도에 대해 산출하였다. 또한, {[DPA]-[TbCl3]} 착물(540±5 nm)의 특징적 방출 피크 근처의 스펙트럼 영역의 최소, 최대 및 평균 세기를 산출하였다. The hyperspectral image was assayed for the characteristic spectra emitted by the {[DPA]) - [TbCl 3 ]} complex at one pixel resolution, and the total area for all positive pixels was calculated for each hyperspectral image and DPA concentration . The minimum, maximum and average intensities of the spectral region near the characteristic emission peak of the {[DPA] - [TbCl 3 ]} complex (540 ± 5 nm) were also calculated.

결과result

{[DPA]-[TbCl3]} 착물의 검출 레벨은 DPA 농도에 따라서 증가하는 것으로 밝혀졌다. 일반적으로, {[DPA]-[TbCl3]} 착물(양성 화소)의 특징적 스펙트럼 지문(SFP)을 표시하는 화소의 %(취득된 각 스펙트럼 이미지에 함유된 모든 화소 중에서)는 DPA 농도 증가에 따라 증가하였다. 양성 화소의 최고 %는 30 mM의 DPA 농도에서 밝혀진 반면, 최저 %는 검사된 최저 DPA 농도, 5 nM에서 달성되었다. 부가적으로, [TbCl3] 만이 에세이되었을 때, 화소의 오직 7.2%가 양성인 것으로 밝혀졌다. {[DPA]-[TbCl3]} 착물의 방출 피크의 평균 세기는 50 μM의 정상 상태 주변의 DPA 농도를 달성할 때까지 DPA 농도에 의해 감소하였다.The detection level of {[DPA] - [TbCl 3 ]} complex was found to increase with DPA concentration. In general, the percentage of pixels (among all the pixels contained in each acquired spectral image) representing the characteristic spectral fingerprint (SFP) of the {[DPA] - [TbCl 3 ]} complex (positive pixel) Respectively. The highest percentages of positive pixels were found at a DPA concentration of 30 mM, while the lowest% was achieved at the lowest DPA concentration tested, 5 nM. Additionally, when [TbCl 3 ] was only assayed, only 7.2% of the pixels were found to be positive. The average intensity of the emission peak of the {[DPA] - [TbCl 3 ]} complex decreased with DPA concentration until the DPA concentration around the steady state of 50 μM was reached.

(( iiii ) {) { 생물제Biological agent 고초균 포자( Bacillus spores 디피콜린산Dipicolinic acid [ [ DPADPA ]) ]) 삼염화Trichlorosilicate 테르븀[ terbium[ TbClTbCl 33 ]} ]} 착물의Complex 검출성 Detectability

(극히 유해한) 생물제 탄저균에 대한 기능적 등가 대체물로서 (비 유해성) 생물제 고초균을 사용하였다. (Nonhazardous) biologic antibiotics were used as functionally equivalent alternatives to (extremely harmful) anthrax bacteria.

{생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물의 검출 레벨을 검사하기 위하여, 상이한 농도의 포자 현탁액을 제조하였다. 고초균 포자의 스톡 현탁액의 경우, 5회의 연속 희석을 실시하였다. 검출성을 검사하기 전에, 최고 희석된 포자는 표준 혈구세포계수기(hemocytometer)를 이용하여 계수하였다. 각 희석에서 포자의 개수는 최고 희석에서 포자의 개수를 최고 희석과 고려중인 희석 사이의 비와 곱하는 것에 의해 산출하였다. 포자 내로부터 DPA 분자를 방출하기 위하여, 80℃에서 15분간 가열하는 것에 의해 포자를 파쇄하였다. 가열 처리된 포자는 포자 검출성이 검사될 때까지 4℃에서 저장하였다. Different concentrations of spore suspension were prepared to check the detection level of the biosynthesized sporozoite (DPK) terbium [TbCl 3 ] complex. For stock suspension of Bacillus subtilis spores, five consecutive dilutions were made. Prior to testing for detectability, the highest diluted spores were counted using a standard hemocytometer. The number of spores at each dilution was calculated by multiplying the number of spores at the highest dilution by the ratio between the highest dilution and the dilution under consideration. To release DPA molecules from the spores, the spores were broken by heating at 80 DEG C for 15 minutes. The heat-treated spores were stored at 4 캜 until spore detection was checked.

실험 과정은 10 ㎕의 예열된 포자 현탁액, 10 ㎕의 [TbCl3] 40 μM 용액, 및 15 ㎕의 에틸렌 글리콜(배경 감소성 화학제)을 백색 Teflon® 플레이트 상에 도포하는 것을 포함하였다. 하기 최종 농도가 달성되었다: 7.2 x 106, 7.2 x 105, 7.2 x 104, 7.2 x 103 및 7.2 x 102 포자/ml(밀리리터). 샘플은 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템을 이용하여 검사하였다. Experimental procedure for [TbCl 3] 40 μM solution, and 15 ㎕ of ethylene glycol (reducing background chemical property) of the spore suspension of the pre-heating, 10 ㎕ 10 ㎕ were comprises applying onto white Teflon ® plate. The following final concentrations were achieved: 7.2 x 10 6 , 7.2 x 10 5 , 7.2 x 10 4 , 7.2 x 10 3 and 7.2 x 10 2 spores / ml (milliliters). Samples were examined using a hyperspectral imaging and analysis system.

결과result

DPA(고초균 포자로부터 추출됨) 및 [TbCl3] 분자를 포함하는 착물의 검출 레벨을 검사하였다. 취득된 스펙트럼 이미지에 함유된 화소의 대다수는 {[DPA]-[TbCl3]} 착물(양성 화소)의 특징적 스펙트럼 지문(SFP)을 나타내었다. 다양한 포자 농도를 통하여, 모든 양성 화소의 형광 세기는 포자 농도에 따라서 감소하는 것으로 밝혀졌다. 최고 형광 세기는 7.2 x 106을 비롯한 샘플의 조사로 초래된 반면에, 최저 형광 세기는 7.2 x 102 포자/ml를 포함하는 샘플이 조사되었을 때 달성되었다. 결과는 도 3a 및 3b에 제공되어 있다.The detection levels of DPA (extracted from Bacillus subtilis) and complexes containing [TbCl 3 ] molecules were examined. The majority of the pixels contained in the acquired spectral images exhibited a characteristic spectral fingerprint (SFP) of the {[DPA] - [TbCl 3 ]} complex (positive pixels). Through various spore concentrations, the fluorescence intensities of all positive pixels were found to decrease with the spore concentration. The highest fluorescence intensity was achieved by irradiation of the sample, including 7.2 x 10 6 , while the lowest fluorescence intensity was achieved when a sample containing 7.2 x 10 2 spores / ml was irradiated. The results are provided in Figures 3a and 3b.

도 3a는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리되어 그의 스펙트럼 지문(SFP)을 나타내는, 배경-단독 시험 현탁액[유기 액체 에틸렌 글리콜(모노에틸렌 글리콜(MEG)인 예시적 배경 감소성 화학제에 현탁된 비관심 대상물만을 함유; 관심 대상물 또는 표적의 부재(즉, 예시적 {생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물]과 같은 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 부재)의 방출 파장(nm)의 함수로서 방출 세기(규준화됨)의 예시된 실험적으로 결정된 그래프 플럿(스펙트럼)이다. Figure 3a shows a background-alone test suspension [the organic liquid ethylene glycol (monoethyleneglycol (MEG)) suspended in an exemplary background reducing chemical agent that has been subjected to hyperspectral imaging and analysis to show its spectral fingerprint (SFP) The absence of a target of interest or absence of a target (i. E., The absence of a hyperspectral active target, such as an exemplary biomass Bacterial sporozoite (Dipyrcholic acid [DPA]) Terbium trichloride [TbCl 3 ] Is an exemplary empirically determined graph plot (spectrum) of emission intensity (normalized) as a function of wavelength (nm).

도 3b는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 처리되어 그의 스펙트럼 지문(SFP)을 나타내는, 표적-함유 시험 현탁액[비관심 대상물, 및 예시적 관심 대상물 또는 표적(즉, 하이퍼스펙트랄 활성 표적은 예시적 {생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물, 배경 감소성 화학제 유기 액체 에틸렌 글리콜(모노에틸렌 글리콜(MEG))에 현탁됨]의 방출 파장(nm)의 함수로서 방출 세기(규준화됨)의 예시적 실험적으로 결정된 그래프 플럿(스펙트럼)이다. 도 3b에서, SFP 면에서 하기 기준 수치가 지시된 농도에 적용될 수 있다: Figure 3b is a graphical representation of a target-containing test suspension [uncharacterized subject, and exemplary subject matter or target (i. E., A hyperspectral active target is depicted as an exemplary &lt; RTI ID = 0.0 &gt; (Nm) of organic biocide (DPK) complex (Terpicolin [DPA]) Terbium trichloride [TbCl 3 ] complex, background reducing agent, organic liquid Ethylene glycol (monoethylene glycol (Spectral) of the emission intensity (normalized). In Figure 3b, in the SFP plane, the following reference values can be applied to the indicated concentrations:

SFP 5: 7.2 x 102 포자/ml.SFP 5: 7.2 x 10 2 spores / ml.

SFP 4: 7.2 x 103 포자/ml.SFP 4: 7.2 x 10 3 spores / ml.

SFP 2, 3: 7.2 x 104 포자/ml, 7.2 x 105, 포자/ml.SFP 2, 3: 7.2 x 10 4 spores / ml, 7.2 x 10 5 , spores / ml.

SFP 1: 7.2 x 106 포자/ml.SFP 1: 7.2 x 10 6 spores / ml.

(( iiiiii )) (천연) 먼지 배경 상의 {(Natural) dust on the background { 생물제Biological agent 고초균 포자( Bacillus spores 디피콜린산Dipicolinic acid [ [ DPADPA ]) ]) 삼염Trillion 화 테르븀[Terbium [ TbClTbCl 33 ]} ]} 착물의Complex 검출성Detectability

(천연) 먼지의 배경 위에서 {생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물의 검출성을 시험하기 위하여, 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템을 이용하여 3개의 상이한 포자 현탁액을 에세이하였다. 샘플 플레이트 상에 배치될 입자의 전체 수는 천오백만이기 때문에, 샘플 플레이트의 화학 부분 상에 퍼질 입자의 수는 3.75 백만이다. 1 내지 20 ㎛ 치수 범위의 먼지 입자를 증류수에 현탁시키고 또 혈구세포계수기를 이용하여 포자를 계수하였다. 3.75 백만의 먼지 입자(200 ㎕(마이크로리터)의 먼지 입자 현탁액)를 백색 Teflon® 플레이트 상에 균일하게 도포하고 10 ㎕의 포자 현탁액(포자를 파쇄하고 또 DPA 분자의 추출을 달성하기 위하여 파쇄됨)을 상기 샘플 플레이트에 부가하였다. 상기 먼지-포자 현탁액은 샘플을 IR 광원에 의해 가열하는 것에 의해 부분적으로 증발되었고, 또 10 ㎕의 [TbCl3] 40 mM(최종 농도는 6 mM) 및 50 ㎕의 에틸렌 글리콜(배경 감소성 화학제로서)을 부가하였다. In order to test the detectability of a complex of {biopharmaceuticals, reprecipitator spores (DPA)) terbium [TbCl 3 ]} complexes on a background of (natural) dusts, a hyperspectral imaging and analysis system was used to analyze three different spores The suspension was assayed. Since the total number of particles to be placed on the sample plate is 15 million, the number of dispersed particles on the chemical portion of the sample plate is 3.75 million. Dust particles ranging in size from 1 to 20 mu m were suspended in distilled water and spores were counted using a hemocyte cell counter. 3.75 million particles of dust (200 μl (microliter) of dust particle suspension) were uniformly applied onto a white Teflon ® plate and 10 μl of spore suspension (disrupted spores and shredded to achieve extraction of DPA molecules) Was added to the sample plate. The dust-spore suspension was partially evaporated by heating the sample with an IR light source, and 10 μl of [TbCl 3 ] 40 mM (final concentration: 6 mM) and 50 μl of ethylene glycol Was added.

천연 먼지의 배경 상에서 {생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물의 검출성은 2,500; 5,000; 25,000; 50,000; 250,000 및 2,500,000 포자를 함유하는 6개의 상이한 포자 현탁액에서 평가하였다. 이들 포자 현탁액 이외에, 모든 시약을 함유하나 포자는 함유하지 않는 샘플을 대조용으로서 에세이하였다. 각 포자 현탁액에 대하여 5개의 하이퍼스펙트랄 이미지를 취득하였다. 즉, 9000 포자/15,000,000 입자의 검출성 요건에 일치하였다.The detectability of terbium trichloride [TbCl 3 ]} complex {biopharmaceuticals on the background of natural dust (dipicolinic acid [DPA]) 2,500; 5,000; 25,000; 50,000; 0.0 &gt; 250,000 &lt; / RTI &gt; and 2,500,000 spores. In addition to these spore suspensions, samples containing all reagents but not spores were assayed as controls. Five hyperspectral images were obtained for each spore suspension. That is, it conformed to the detection requirements of 9000 spores / 15,000,000 particles.

결과 result

DPA(고초균 포자로부터 추출됨) 및 [TbCl3] 분자를 포함하는 착물의 더스티 배경 상에서 검출성 레벨은 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템에 의해 조사하였다. 획득된 하이퍼스펙트랄 이미지에 함유된 양성 화소({생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물의 특징적 스펙트럼 지문(SFP)를 나타내는 화소)의 %는 증가하는 포자 총계에 따라 증가한다. 즉, 최고 포자 총계(2.5 x 106 포자)의 하이퍼스펙트랄 이미지에 대응하는 화소의 12%가 양성인 것으로 밝혀졌다. 한편, 포자 총계 2.5 x 103에서 취한 하이퍼스펙트럼 이미지에 포함된 화소 1.35%는 양성이었다. 대조 샘플(포자 없음)의 이미지에서 양성 화소의 %는 3.16%로 밝혀졌다. 따라서, 대조 샘플에 비하여 더 높은 양성 화소 %를 초래하는 최근의 포자 현탁액은 2.5 x 104 포자의 현탁액으로부터 얻은 종류이다. 상기 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 시스템은 적어도 25,000에서 지속하는 포자 현탁액을 검출할 수 있다. The detectability levels on the Dusty background of the complexes containing DPA (extracted from Bacillus sp.) And [TbCl 3 ] molecules were investigated by a hyperspectral imaging and analysis system. The percentage of the positive pixels (pixels representing the characteristic spectral fingerprint (SFP) of biomass Bacteria spore (Dipicolinic acid [DPA]) terbium trichloride [TbCl 3 ]} complex contained in the acquired hyper- It increases according to the total. That is, 12% of the pixels corresponding to the hyperspectral image of the highest spore count (2.5 x 10 6 spores) were found to be positive. On the other hand, 1.35% of the pixels included in the hyperspectral images taken at 2.5 x 10 3 spores were positive. In the image of the control sample (no spore), the percentage of positive pixels was found to be 3.16%. Thus, recently a spore suspension of the resulting higher positive pixel% compared to the control sample is a type obtained from the suspension of 2.5 x 10 4 spores. The hyper-spectral imaging and analysis system is capable of detecting spore suspension that lasts at least 25,000.

(( iviv ) 데이터 베이스 창제, 확인 및 결정하기) Creating, verifying, and determining databases

{생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물의 정확한 방출 피크에 대한 하이퍼스펙트랄 이미지를 분석하는 이외에, 다른 방법은 취득된 하이퍼스펙트랄 이미지에 포함된 모든 하이퍼스펙트럼을 포함하는 대형 데이터 베이스를 창제하는 것이었다. 관심 방출 피크의 확인 이후, 정확한 방출 피크(음성 화소)를 표시하지 않는 모든 화소는 다음 분석으로부터 폐기하였다. 양성 화소 내에 포함된 스펙트럼 지문(SFP)은 제2 단계 타당화로서 하이퍼스펙트랄 데이터 베이스에 대하여 비교하고 결정하였다.In addition to analyzing the hyperspectral image for the exact emission peak of the biomass Bacteria spore (Dipicholinic acid [DPA]) terbium trichloride [TbCl 3 ] complex, another method is to use all hyper- It was to create a large database containing the spectrum. After confirmation of the emission peak of interest, all pixels not displaying the correct emission peak (negative pixels) were discarded from the following analysis. The spectral fingerprint (SFP) contained in the positive pixel was compared and determined for the hyperspectral database as the second step validation.

배경 및 표적 데이터 베이스의 창제Creation of background and target database

2개의 분명한 데이터 베이스를 만들었다. 제1 데이터 베이스는 더스티 미립자 배경('배경')의 모든 입수가능한 스펙트럼에 상응하고, 또 나머지 데이터 베이스는 고초균 포자('표적')에 상응하는 모든 스펙트럼을 포함하였다. 방출 피크를 확인한 이후, 양성 화소에 포함된 스펙트럼 지문(SFP)을 검출하고, 분석하며, 그룹핑한 다음 '표적' 데이터 베이스에 배치하였다. 이러한 '표적' 데이터 베이스는 6개의 상이한 포자 계수에서 취득된 30 스펙트럼 이미지 모두를 포함하였다. '배경' 데이터 베이스는 더스티 배경의 5 스펙트럼 이미지에서 발견되는 양성 화소에 포함되는 모든 SFP를 고려하여 생성되었다. I made two obvious databases. The first database corresponded to all available spectra of the dusty particulate background ('background'), and the remaining database contained all spectra corresponding to Bacillus spores ('target'). After identifying emission peaks, spectral fingerprints (SFPs) contained in positive pixels were detected, analyzed, grouped and then placed in a 'target' database. These 'target' databases included all 30 spectral images acquired from six different spore coefficients. The 'background' database was generated considering all SFPs contained in the positive pixels found in the 5-spectrum image of the Dusty background.

결정 단계 Determination step

소정 이미지의 양성 화소에 혼입된 SFP를 '표적' 및 '배경' 데이터 베이스로부터의 SFP와 비교하는 것에 의해, 양성 화소는 '표적' 및 '배경'으로 나눈 다음 관련시켰다. 이러한 나눔은 '표적'에 상응하는 양성 화소의 % 및 '배경'에 매칭되는 화소의 %를 얻었다. 내려질 결정은 화소 분포를 기본으로 하며, 또 그렇게 함으로써 새로이 취득된 SFP와 대형 스펙트럼 데이터 베이스 사이의 관계와 함께 {생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물의 정확한 방출 피크의 존재를 고려한다. By comparing the SFP incorporated into the positive pixels of a given image with the SFP from the 'target' and 'background' databases, the positive pixels were then divided by 'target' and 'background'. This division yielded% of positive pixels corresponding to 'target' and% of pixels matched to 'background'. The crystals to be lowered are based on the pixel distribution and thus the relationship between the newly acquired SFP and the large spectral database and the concentration of terbium trichloride [TbCl 3 ] complex Consider the presence of an exact emission peak.

결과result

상술한 데이터 베이스 창제, 확인 및 결정하기의 결과는 도 4a 및 4b에 제공된다. The results of the above-described database creation, verification and determination are provided in Figures 4A and 4B.

도 4a는 도 3a 및 도 3b 및 유사 실험으로부터 얻어진 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 기본으로 한 포자 총계의 함수로서, 양성 화소[예시적 관심 대상물 또는 표적의 방출 피크(540±5 nm) (즉, 하이퍼스펙트랄 활성 표적이 예시적 {생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물임] 중 '배경' 및 '표적' 스펙트럼 지문(SFP)의 분포를 도시하는 포자 총계(절대 수)의 함수로서 양성 화소(%)의 실험적으로 결정된 막대 그래프이다. FIG. 4A is a graph of the emission peak (540 +/- 5 nm) of an exemplary target or target (i.e., , And the distribution of the 'background' and 'target' spectral fingerprint (SFP) among the hyperspectral active targets are exemplified {biocide Bacillus sp. (DPK) terbium [TbCl 3 ] Is an experimentally determined bar graph of positive pixels (%) as a function of spore count (absolute number).

도 4b는 본 발명에 따라 하기 실시예 4에 기재된 바와 같이, 실시예 3의 반복 실험에 의해 얻은 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 기본으로 한 포자 총계의 함수로서, 양성 화소[예시적 관심 대상물 또는 표적의 방출 피크(540±5 nm)(즉, 하이퍼스펙트랄 활성 표적이 예시적 {생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물임] 중 '배경' 및 '표적' 스펙트럼 지문(SFP)의 분포의 재현성을 도시하는 포자 총계(절대 수)의 함수로서 양성 화소(%)의 실험적으로 결정된 막대 그래프이다. FIG. 4B is a graph showing the distribution of a positive pixel (an exemplary target object or an image of interest) as a function of spore count based on hyperspectral image data and information obtained by repeated experiments of Example 3, as described in Example 4 below, The 'background' and 'background' of the target's emission peak (540 ± 5 nm) (ie, the hyperspotallic active target is an exemplary {biologic agent Bacillus spore (DPA)) terbium trichloride [TbCl 3 ] (%) As a function of the spore total (absolute number) showing the reproducibility of the distribution of the target &apos; spectral fingerprint (SFP).

도 4b에 제공된 결과를 생성하기 위하여, 천연 먼지의 배경 위에서 {생물제 고초균 포자(디피콜린산 [DPA]) 삼염화 테르븀[TbCl3]} 착물의 검출성은 4,500; 9,000; 45,000; 90,000; 및 450,000 포자를 함유하는 5개의 상이한 포자 현탁액으로 평가하였다. 이들 포자 현탁액 이외에, 모든 시약을 함유하지만 포자는 함유하지 않는 샘플을 대조용으로서 에세이하였다. 각 포자 현탁액에서 5개의 하이퍼스펙트랄 이미지를 취득하였다. 즉, 9000 포자/15,000,000 입자라는 검출성 요건에 부합한다. To produce the results presented in FIG. 4b, the detectability of a complex of terbinafine trichloride (DPA) terbium [TbCl 3 ]} on the background of natural dust {4,500; 9,000; 45,000; 90,000; And five different spore suspensions containing 450,000 spores. In addition to these spore suspensions, samples containing all reagents but no spores were assayed as controls. Five hyperspectral images were obtained from each spore suspension. That is, it meets the detection requirements of 9000 spores / 15,000,000 particles.

실시예Example 4(예언적): 에틸렌 글리콜인 상기 배경 감소성 화학제를 포함하는 {생  4 (Prophetic): A product containing the background reducing chemical, ethylene glycol 물제Water 고초균 포자 항원-항체}  Bacillus spore antigen-antibody} 착물Complex ]의 표적-함유 시험 용액 또는 현탁액의 ] Of the target-containing test solution or suspension 하이퍼스펙트랄Hyperspectral 이미징Imaging 및 분석 And analysis

면역형광Immunofluorescence 현미경에 의한 고초균 포자 검출 -  Detection of Bacillus spores by microscope - 하이퍼스펙트랄Hyperspectral 이미징Imaging 및 분석 And analysis

샘플 제조 Sample preparation

> 고초균 포자 현탁액(105-106/ml)을 PBS 중의 0.1% 글루타르알데히드에 10분간 고정시켰다. > Bacillus spore suspension (105-106 / ml) was fixed in 0.1% glutaraldehyde in PBS for 10 minutes.

> 0.01 %(wt/vol) 폴리-L-리신 (Sigma)(이하 참조)에 의해 처리된 현미경 커버슬립(HDH)에 대하여 샘플(10 ㎕)을 즉시 적용한다.A sample (10 μl) is immediately applied to the microscope cover slip (HDH) treated with> 0.01% (wt / vol) poly-L-lysine (Sigma) (see below).

> 4분 후, 액체를 슬라이드로부터 통기시킨 다음 공기 중 실온에서 건조시킨다. After 4 minutes, the liquid is vented from the slide and allowed to dry in air at room temperature.

> 상기 커버슬립을 포스페이트 완충 염수(PBS)(pH 7.4)로 세척하고 또 필요한 경우 실온의 PBS 중의 2% 소 혈청 알부민(BSA)(Sigma BSA)을 사용하여 15분간 블로킹한 다음 다시 세척하였다. The coverslips were washed with phosphate buffered saline (PBS) (pH 7.4) and, if necessary, blocked with 2% bovine serum albumin (BSA) (Sigma BSA) in PBS at room temperature for 15 minutes and then washed again.

> 샘플을 염색 용액(하기 참조) 50 ㎕와 함께 염색 용액(하기 참조)이 5, 10, 또는 15분 동안 배양하였다. > Samples were incubated with 50 μl of a staining solution (see below) for 5, 10, or 15 minutes in a staining solution (see below).

> 상기 샘플을 10 ml 피펫으로부터 단일 유동을 이용하여 10 ml의 PBS에 의해 헹구었다. > The sample was rinsed from a 10 ml pipette with 10 ml of PBS using a single flow.

> 등분량의 에틸렌 글리콜을 배경 감소성 화학제로서 상기 샘플에 부가하였다. An equal amount of ethylene glycol was added to the sample as a background reducing chemical.

> 커버슬립을 현미경 슬라이드 상에 장착한 다음 상기 기재된 바와 같이 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 실시한다. The cover slip is mounted on a microscope slide and subjected to hyperspectral imaging and analysis of the sample as described above.

폴리리신Polylysine -코팅된 - Coated 커버슬립Cover slip (( 폴리리진Polylysine -피복된 현미경 슬라이드, (시그마)- coated microscope slide, (sigma)

> 아세톤 중의 커버슬립(12 mm)을 15분간 실온에서 초음파처리한다. > Cover slip (12 mm) in acetone is sonicated for 15 minutes at room temperature.

> 상기 커버슬립을 증류수(dH2O)로 세척하여 아세톤을 완전히 제거한다.The cover slip is washed with distilled water (dH 2 O) to completely remove the acetone.

> 커버슬립을 깨끗한 종이 시트 위에 놓고 서로 분리한다. 커버슬립을 공기 중에서 방치하여 건조시킨다. > Place the cover slips on a clean sheet of paper and separate them from each other. Allow the cover slip to dry in the air.

> 20 ml 폴리리신(시그마) 용액(0.1 mg/ml dH2O)을 상기 커버슬립 표면에 부드럽게 펴바른다. &Gt; 20 ml polylysine (Sigma) solution (0.1 mg / ml dH2O) is gently spread on the surface of the cover slip.

> 커버슬립 위의 폴리리신 방울을 실온에서 방치하여 건조시킨다. > Leave the polylysine drop on the cover slip at room temperature to dry.

염색 용액:Dyeing solution:

PBS 중의 일차 항체 및 이차 항체의 1:1 혼합물 + 1% BSA:1: 1 mixture of primary antibody and secondary antibody in PBS + 1% BSA:

1 mg/ml 스톡 용액으로부터 항체 희석: 1:100/1:500/1:2500/1:12500.
Antibody dilution from 1 mg / ml stock solution: 1: 100/1: 500/1: 2500/1: 12500.

일차 항체:Primary antibodies:

토끼 정제된 폴리클로날 항 고초균/바실러스 세레우스(Bacillus cereus) 포자(US Biological catalog # B0003-27).
Anti-rabbit purified polyclonal Bacillus subtilis / Bacillus cereus (Bacillus cereus spores (US Biological catalog # B0003-27).

이차 항체:Secondary antibodies:

염소 항 토끼 IgG(H+L) ML. 현미경 특성에 따라서 이하의 4개 선택이 가능하다: Goat Anti Rabbit IgG (H + L) ML. Depending on the nature of the microscope, the following four selections are possible:

Cy 콘쥬게이트가 FITC 또는 TRITC(더 느린 광퇴색). (Jackson Immunoresearch Laboratories).Cy conjugate is FITC or TRITC (slower light fade). (Jackson Immunoresearch Laboratories).

Cy2 콘쥬게이트(A=492 / E=510nm) Cat # 111-225-144 (Green fluorescence).Cy2 conjugate (A = 492 / E = 510 nm) Cat # 111-225-144 (Green fluorescence).

FITC 콘쥬게이트(A=492 / E=520nm) Cat # 111-095-144 (Green fluorescence).FITC conjugate (A = 492 / E = 520 nm) Cat # 111-095-144 (Green fluorescence).

TRITC 콘쥬게이트(A=550 / E=570nm) Cat # 111-025-144(Red fluorescence).TRITC conjugate (A = 550 / E = 570 nm) Cat # 111-025-144 (Red fluorescence).

Cy3 콘쥬게이트(A=550 / E=570nm) Cat # 111-165-144 (Red fluorescence).Cy3 conjugate (A = 550 / E = 570 nm) Cat # 111-165-144 (Red fluorescence).

상기 자세하게 기재되고 설명된 본 발명은 몇 개의 이점이 되는 관점, 특징 및 특성을 갖는다.The invention described and illustrated in detail above has several advantageous aspects, features and characteristics.

먼저, 본 발명은 샘플 중의 관심 물질 및 적어도 하나의 관심 대상물이 고체(예컨대, 미립자) 상, 액체(예컨대, 용액 또는 현탁액) 상, 및/또는 가스(예컨대, 에어로졸) 상으로 구성되거나 또는 이루어지는 다양하고 상이한 유형 또는 종류의 관심 샘플의 온-라인(예컨대, 실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석에 일반적으로 이용가능하다. 본 발명은 고 정확도, '및' 고 정밀도(고 재현성), '및' 고 감도, '및' 고 해상도, '및' 높은 속도(단시간 척도)의 고도의 바람직한 성능 변수의 '궁극적' 조합을 한꺼번에(즉, 동시에) 온-라인 또는 오프-라인 동안 최적으로 또 고도로 효과적인 방식으로 달성할 수 있는 능력을 제공한다. First, the present invention relates to a method and apparatus for analyzing a sample of interest, wherein the object of interest and at least one object of interest in the sample is composed or made up of a solid (e.g., particulate) phase, a liquid (e.g., solution or suspension) phase, and / And are generally available for on-line (e.g., real-time or near real-time) or off-line hyper spectral imaging and analysis of samples of interest of different types or classes. The present invention is based on the finding that the 'ultimate' combination of highly desirable performance variables of high accuracy, 'high precision (high reproducibility),' high sensitivity ', and' high resolution ' (I.e., simultaneously) on-line or off-line in an optimal and highly effective manner.

둘째, 본 발명은 관심 대상물이 생물제(예컨대, 세균, 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 화학독극물 [예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])인 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위한 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)의 온-라인(실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 포함하는 적용에 특히 실시가능하다. Second, the present invention provides a method of treating a subject of interest, wherein the subject of interest is a mammal, such as a biological agent (e.g., a bacterium, a virus, a fungus, or a toxin) Line (real-time or near-real-time) or off-line hyper-spectral imaging and analysis of samples of air (i.e., air samples) to identify and characterize a subject of interest in a sample Lt; / RTI &gt;

셋째, 본 발명은 공기 샘플이 실내 공기원(예컨대, 우체국, 공항, 지하철역, 쇼핑몰, 스포츠 경기장, 또는 사무실 건물)으로부터, 또는 실외 공기원으로부터 수집되거나 취득(예컨대, 표준 유형의 공기 샘플링 또는 수집 시스템을 통하여)되는 적용에 특히 실시가능하다. Third, the present invention provides a method and system for collecting or acquiring air samples from an indoor air source (e.g., a post office, an airport, a subway station, a shopping mall, a sports arena, or an office building) Lt; RTI ID = 0.0 &gt; (e.

넷째, 본 발명은 관심 대상물이 생물제 또는 화학제인 적용에 특히 적용가능하다. 더욱 자세하게는, 상기 관심 샘플은 공기의 샘플(즉, 공기 샘플)이고, 또 관심 대상물은 생물제(예컨대, 세균, 바이러스, 진균, 또는 독소), 또는 화학제(예컨대, 신경제[예컨대, 사린, 타분, 또는 소만], 또는 화학독극물[예컨대, 시아나이드 화합물, 또는 유기인 화합물])이다. 일반적으로, 공기 샘플 중의 관심 대상물(즉, 생물제 또는 화학제)은 고체(예컨대, 미립자) 상, 액체(예컨대, 용액 또는 현탁액) 상, 및/또는 가스(예컨대, 에어로졸) 상의 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어진다. 바람직하게는, 공기 샘플 중의 관심 대상물(즉, 생물제 또는 화학제)은 미립자 형태 고체상이거나 및/또는 공기 샘플의 입자 위에 존재(예컨대 흡수되거나 및/또는 흡착됨)하는 유기 및/또는 무기 물질로 구성되거나 또는 이루어진다. 관심 대상물은 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석을 통하여 확인 및 특징화가 가능한 관심 샘플, 즉 공기 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하는 주요 단계(과정)의 이부로서, 화학적으로 마킹된(예컨대, 삼염화 테르븀 [TbCl3]을 통하여), 또는 생물학적으로 마킹된(예컨대, 면역분석 수법의 항체를 통하여) 포자형성 세균 탄저균과 같은 생물제이다. Fourth, the present invention is particularly applicable to applications in which the object of interest is a biological agent or a chemical agent. More specifically, the sample of interest is a sample of air (i.e., an air sample) and the object of interest is a biological sample (e.g., a bacterium, a virus, a fungus, or a toxin) Or a chemical poison [for example, a cyanide compound or an organic phosphorus compound]). Generally, a subject of interest (i.e., a biological or chemical agent) in an air sample can be an organic and / or a carrier gas on a solid (e.g., particulate) phase, a liquid (e.g., solution or suspension) phase, and / Or made of inorganic material. Preferably, the object of interest (i. E., Biological or chemical) in the air sample is a particulate solid form and / or an organic and / or inorganic material present (e.g., absorbed and / or adsorbed) Configured or implemented. The subject of interest is a subject of interest to the preparation of a test sample or suspension of a sample of interest, that is, an air sample, which can be identified and characterized through hyper-spectral imaging and analysis, including chemically marked (e.g., terbium trichloride [TbCl 3 ]), or biologically marked (eg, through antibodies to immunoassays) spore-forming bacteria anthrax.

다섯째, 본 발명은 관심 샘플 중의 다양하고 상이한 유형 또는 종류의 비관심 대상물(즉, 부분, 물질, 성분) 중에서 통상 하나 이상의 관심 대상물(즉, 부분, 물질, 성분)을 확인하고 특징화할 주요 목적을 위해 관심 샘플을 온-라인(실시간 또는 근 실시간) 또는 오프-라인 분석할 필요를 기본으로 하는 그를 포함하는 적용분야를 포함하는 과학 및 기술 분야에서 특히 실시될 수 있다. 이러한 특징화는 관심 샘플 중의 적어도 하나의 관심 대상물의 임의 개수 및 유형 또는 종류의 생물학적, 화학적, 및/또는 물리적, 특성, 특징, 특색, 변수 및/또는 거동을 포함할 수 있다. Fifth, the present invention provides a method for identifying and characterizing one or more objects of interest (i. E., Parts, materials, components) among different and different types or kinds of unattached objects Particularly those in the scientific and technical arts, including those involving on-line (real time or near real time) or off-line analysis based on the need to analyze samples of interest. Such characterization may include biological, chemical, and / or physical, characteristic, characteristic, characteristic, variable and / or behavior of any number and type or kind of at least one object of interest.

상기 기재를 토대로, 본 발명은 다양한 중요한 단점 및 제한을 성공적으로 해결하고 극복하며, 또 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석의 현재 공지된 수법 및 방법의 범위를 확대했다. 특히, 본 발명은 공기의 샘플과 같은 관심 샘플 중의 비관심 대상물(배경)의 공간적 및/또는 일시적으로 변동적으로 존재하는 것에 기인한 아주 문제가 되고 복잡하게 하는 관점 및 상응하는 부정적 영향을 성공적으로 해결하고 극복한다. Based on the above description, the present invention successfully solves and overcomes various important shortcomings and limitations and extends the range of currently known techniques and methods of hyperspectral imaging and analysis of samples of interest. In particular, the present invention is based on the finding that a very problematic and complicated viewpoint and a corresponding negative impact due to the spatial and / or temporal variation of the unconcentrated object (background) in the sample of interest, such as a sample of air, Resolve and overcome.

본 발명은 다양하고 상이한 산업에 상업적으로 적용가능하다. The present invention is applicable to a wide variety of different industries.

복수의 별개 실시양태의 내용과 포맷으로 상세히 기재되고 제공되는 본 발명의 특정 관점, 특징, 및 특색은 예시적으로 기재되고 또 단일 실시양태의 내용 또는 포맷의 적합한 조합 또는 서브조합으로 제공될 수 있음을 잘 알고 있을 것이다. 반대로, 단일 실시양태의 내용 또는 포맷의 조합 또는 서브조합으로 상세히 기재되고 제공되는 본 발명의 다양한 관점, 특징 및 특색은 복수의 별도의 실시양태의 내용 또는 포맷으로 자세하게 기재되고 제공될 수 있다. Certain aspects, features, and characteristics of the present invention, which are set forth in detail in the context and format of a plurality of separate embodiments, are provided by way of example and may be provided in any suitable combination or subcombination of the content or format of the single embodiment. You know. On the contrary, various aspects, features, and characteristics of the present invention, which are described and provided in detail in the context of a single embodiment or as a combination or subcombination of formats, may be described and provided in detail in the context or format of a plurality of separate embodiments.

본 발명은 바람직한 및 특정 실시양태 및 그의 실시예에 의해 상세하게 기재되고 제공되었지만, 다수의 개변, 변형 및 변이가 가능함은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 모든 이러한 개변, 변형, 및 변이는 첨부된 특허청구범위 내에 속하고 포함되는 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred and specific embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that numerous modifications, variations and variations are possible. Accordingly, all such modifications, variations, and variations are intended to be included within the scope of the appended claims.

본 명세서에서 인용되거나 지칭된 모든 참고문헌(특허, 특허 출원 및 공개)는 명세서에 참조에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함되며, 각 개별 참고문헌(특허, 특허출원 또는 공개)가 참조에 의해 본 명세서에 포함되는 것으로 특별히 개별적으로 표시된 것과 동일한 정도로 포함된다. 또한 본 명세서에 있는 임의 참고문헌의 인용 또는 확인은 그러한 참고문헌이 본 발명의 종래 기술을 나타내거나 상응한다는 것으로 인정되거나 이해되지 않아야 한다. All references (patents, patent applications and publications) cited or referenced herein are incorporated herein by reference in their entirety and each individual reference (patent, patent application, or disclosure) is hereby incorporated by reference herein in its entirety Are included to the same extent as they are specifically indicated as being included individually. Also, citation or identification of any reference herein should not be construed or implied as to the reference to the prior art of the present invention.

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21. U.S. Pat. No. 6,018,587, to Cabib, entitled: "Method For Remote Sensing Analysis By Decorrelation Statistical Analysis And Hardware Therefor".21. U.S. Pat. No. 6,018,587, to Cabib, entitled "Method For Remote Sensing Analysis By Decorrelation Statistical Analysis And Hardware There ".

22. U.S. Pat. No. 5,782,770, to Mooradian, et al., entitled: "Hyperspectral Imaging Methods And Apparatus For Non-invasive Diagnosis Of Tissue For Cancer".22. U.S. Pat. No. 5,782, 770, to Mooradian, et al., Entitled " Hyperspectral Imaging Methods And Apparatus For Non-invasive Diagnosis Of Tissue For Cancer ".

23. U.S. Pat. No. 5,724,135, to Bernhardt, entitled: "Hyper-spectral Imaging Using Rotational Spectro-tomography".23. U.S. Pat. No. 5,724,135, to Bernhardt, entitled "Hyper-spectral Imaging Using Rotational Spectro-tomography ".

24. Fluorescence Imaging Spectroscopy and Microscopy, edited by Wang, X.F., and Herman, B., Vol. 137 of Chemical Analysis, edited by Winefordner, J.D., published by John Wiley & Sons, Inc., New York (1996).24. Fluorescence Imaging Spectroscopy and Microscopyedited by Wang, X. F., and Herman, B., Vol. 137 ofChemical Analysisedited by Winefordner, J. D., published by John Wiley & Sons, Inc., New York (1996).

25. Computer - Assisted Microscopy - The Measurement and Analysis of Images, by Russ, J.C., published by Plenum Press, New York, Plenum Publishing Corp., New York, USA (1990). 25. Computer - Assisted Microscopy - The Measurement and Analysis of Images, by Russ, J. C., published by Plenum Press, New York, Plenum Publishing Corp., New York, USA (1990).

26. Fourier Transforms in Spectroscopy, by Kauppinen, J., and Partanen, J., 1st edition, published by Wiley-VCH Verlag Berlin GmbH, Berlin, Germany (2001).26. Fourier Transforms in Spectroscopy, by Kauppinen, J., and Partanen, J., 1st edition, published by Wiley-VCH Verlag Berlin GmbH, Berlin, Germany (2001).

27. Fundamentals of Fourier Transform Infrared Spectroscopy, by Smith, B.C., published by CRC Press LLC, Florida, USA (1996).27. Fundamentals of Fourier Transform Infrared Spectroscopy, by Smith, B.C., published by CRC Press LLC, Florida, USA (1996).

28. "Classification Of Multispectral Image Data By Extraction And Classification Of Homogeneous Objects", Kettig, R.L. and Landgrebe, D., IEEE Transactions on Geoscience Electronics, Vol. GE14, 19 (1976).28. "Classification Of Multispectral Image Data By Extraction And Classification Of Homogeneous Objects &quot;, Kettig, RL and Landgrebe, D., IEEE Transactions on Geoscience Electronics , Vol. GE 14, 19 (1976).

29. "Pattern Classification And Recognition Based On Morphology And Neural Networks", Yu, P., Anastassopoulos, V., and Venetsanopoulos, A. N., Can. J. Elect . and Comp . Eng ., Vol. 17, No. 2 , 58-59 (1992).29. "Pattern Classification And Recognition Based On Morphology And Neural Networks", Yu, P., Anastassopoulos, V., and Venetsanopoulos, AN, Can. J. Elect . and Comp . Eng . , Vol. 17, No. 2, 58-59 (1992).

30. WIPO PCT Pat. Appl. Int'l. Pub. No. WO 2007/0990540, published Sept. 07, 2007, of PCT Pat. Appl. No. IL2007/000268, filed Mar. 01, 2007, of same applicant/assignee as the present invention, entitled: "Processing And Analyzing Hyper-spectral Image Data And Information Via Dynamic Database Updating".30. WIPO PCT Pat. Appl. Int'l. Pub. No. WO 2007/0990540, published Sept. 07, 2007, of PCT Pat. Appl. No. IL2007 / 000268, filed Mar. 01, 2007, of the same applicant / assignee as the present invention, entitled "Processing And Analyzing Hyper-spectral Image Data And Information Via Dynamic Database Updating ".

31. WIPO PCT Pat. Appl. Int'l. Pub. No. WO 2003/085371, published Oct. 16, 2003, of PCT Pat. Appl. No. IL03/00292, filed Apr. 07, 2003, of same applicant/assignee as the present invention, entitled: "Real Time High Speed High Resolution Hyper-spectral Imaging".31. WIPO PCT Pat. Appl. Int'l. Pub. No. WO 2003/085371, published Oct. 16, 2003, of PCT Pat. Appl. No. IL03 / 00292, filed Apr. 07, 2003, of the same applicant / assignee as the present invention, entitled: "Real Time High Speed High Resolution Hyper-spectral Imaging".

32. U.S. Pat. No. 6,697,510, to Moshe, of same applicant/assignee as the present invention, entitled: "Method For Generating Intra-particle Crystallographic Parameter Maps And Histograms Of A Chemically Pure Crystalline Particulate Substance".32. U.S. Pat. No. 6,697,510, to Moshe, of the same applicant / assignee as the present invention, entitled "Method For Generating Intra-particle Crystallographic Parameter Maps And Histograms Of A Chemically Pure Crystalline Particulate Substance ".

33. U.S. Pat. No. 6,694,048, to Moshe, of same applicant/assignee as the present invention, entitled: "Method For Generating Intra-particle Morphological Concentration/Density Maps And Histograms Of A Chemically Pure Particulate Substance".33. U.S. Pat. No. 6,694,048, to Moshe, of the same applicant / assignee as the present invention, entitled "Method For Generating Intra-particle Morphological Concentration / Density Maps And Histograms Of A Chemically Pure Particulate Substance ".

34. U.S. Pat. No. 6,438,261, to Moshe, et al., of same applicant/assignee as the present invention, entitled: "Method Of In-situ Focus-fusion Multi-layer Spectral Imaging And Analysis".34. U.S. Pat. No. 6,438,261, to Moshe, et al., Of the same applicant / assignee as the present invention, entitled "Method Of In-situ Focus-fusion Multi-layer Spectral Imaging And Analysis ".

35. U.S. Pat. No. 6,091,843, to Horesh, et al., of same applicant/assignee as the present invention, entitled: "Method Of Clibration And Real-time Analysis Of Particulates".35. U.S. Pat. No. 6,091,843, to Horesh, et al., Of the same applicant / assignee as the present invention entitled "Method Of Clibration And Real-time Analysis Of Particulates. &Quot;

36. U.S. Pat. No. 5,880,830, to Schechter, of same applicant/assignee as the present invention, entitled: "Spectral Imaging Method For On-line Analysis Of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons In Aerosols".36. U.S.A. Pat. No. 5,880,830, to Schechter, of the same applicant / assignee as the present invention, entitled "Spectral Imaging Method For On-line Analysis Of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons In Aerosols ".

37. "Monoclonal Antibodies for Bacillus anthracis Spore Detection and Functional Analyses of Spore Germination and Outgrowth", Swiecki, M.K.; Lisanby, M.W.; Shu, F.; Turnbough, C.L., Jr.; and Kearney, J.F., J. Immunol ., Vol. 176, No. 10, 6076-84 (May 15, 2006).
37. "Monoclonal Antibodies for Bacillus anthracis Spore Detection and Functional Analyzes of Spore Germination and Outgrowth &quot;, Swiecki, MK; Lisanby, MW; Shu, F .; Turnbough, CL, Jr .; and Kearney, JF, J. Immunol . , Vol. 176, No. 10, 6076-84 (May 15, 2006).

Claims (20)

관심 샘플에 관심 대상물에 특이적인 스펙트럼 마커를 부가하여, 관심 대상물이 시험 용액 또는 현탁액에 존재하면, 상기 스펙트럼 마커로 마킹된 관심 대상물이 하이퍼스펙트랄적으로 활성 표적으로 되어 시험 용액 또는 현탁액에서 하이퍼스펙트랄적으로 검출되어 확인될 수 있게 하도록 관심 샘플의 시험 용액 또는 현탁액을 제조하고;
상기 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하며; 또
시험 용액 또는 현탁액에서 하이퍼스펙트랄적으로 활성 표적을 확인하고 특징화하기 위하여 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하여 분석함으로써 관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하는 것을 포함하며,
상기 시험 용액 또는 현탁액 제조는 시험 용액 또는 현탁액에 배경 감소성 화학제를 부가하는 것을 포함하며, 상기 배경 감소성 화학제는 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 동안 시험 용액 또는 현탁액 중의 비관심 대상물의 존재에 의해 유발된 배경 간섭 효과를 감소시킴으로써, 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄적 활성 표적의 하이퍼스펙트랄 검출가능성을 증가시키고;
상기 시험 용액 또는 현탁액의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 생성하고 수집하는 것은 비관심 대상물의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보의 개별적 취득을 포함하는,
관심 샘플 중의 관심 대상물을 확인하고 특징화하기 위한, 관심 샘플의 하이퍼스펙트랄 이미징 및 분석 방법.
If a sample of interest is added to a spectral marker specific to the object of interest so that the object of interest is present in the test solution or suspension, the spectral marker marked with interest will become the hyperspectally active target, To prepare a test solution or suspension of the sample of interest so that it can be detected and identified in a truculent manner;
Generate and collect hyperspectral image data and information of the test solution or suspension; In addition
Comprising identifying and characterizing a subject of interest in a sample of interest by processing and analyzing hyper-spectral image data and information to identify and characterize the hyper-spectral active target in a test solution or suspension,
The preparation of the test solution or suspension comprises adding a background reducing chemical to the test solution or suspension, wherein the background reducing chemical is selected by the presence of an unattended object in the test solution or suspension during hyperspectral imaging and analysis Thereby increasing the likelihood of detection of the hyperspectral activity of the hyperspectral activity target in the test solution or suspension by reducing the induced background interference effect;
Generating and collecting hyper-spectral image data and information of the test solution or suspension comprises acquiring hyper-spectral image data and information of the un-
A method of hyper-spectral imaging and analysis of a sample of interest, for identifying and characterizing an object of interest.
제1항에 있어서, 상기 관심 샘플이 공기 샘플인 방법. 2. The method of claim 1, wherein the sample of interest is an air sample. 제1항에 있어서, 상기 관심 대상물이 생물제 또는 화학제인 방법.2. The method of claim 1, wherein the object of interest is a biological or chemical agent. 제3항에 있어서, 상기 생물제가 세균, 바이러스, 진균, 및 독소로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법. 4. The method of claim 3, wherein the biological agent is selected from the group consisting of bacteria, viruses, fungi, and toxins. 제1항에 있어서, 관심 대상물에 특이적인 상기 스펙트럼 마커는 화학적 마커 및 생물학적 마커로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법. 2. The method of claim 1, wherein said spectral marker specific for a subject is selected from the group consisting of a chemical marker and a biological marker. 제5항에 있어서, 상기 화학적 마커가 삼염화 테르븀[TbCl3]인 방법.The method of claim 5, wherein said chemical markers are terbium trichloride [TbCl 3]. 제5항에 있어서, 상기 생물학적 마커가 면역분석 수법의 항체인 방법.6. The method of claim 5, wherein the biological marker is an antibody of the immunoassay technique. 제1항에 있어서, 상기 화학물질을 감소시키는 상기 배경은 고체 및 액체로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.2. The method of claim 1, wherein said background reducing chemical is selected from the group consisting of solid and liquid. 제8항에 있어서, 상기 액체가 유기 액체인 방법.9. The method of claim 8, wherein the liquid is an organic liquid. 제9항에 있어서, 상기 유기 액체가 에틸렌 글리콜 (모노에틸렌 글리콜(MEG) 또는 에탄-1,2-디올)[HOCH2CH2OH]인 방법.10. The method of claim 9, wherein the organic liquid is ethylene glycol (monoethylene glycol (MEG) or ethane-1,2-diol) method [HOCH 2 CH 2 OH]. 제1항에 있어서, 상기 비관심 대상물의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 개별적으로 습득하는 것은 먼지, 화분, 미네랄, 생물학적 물질의 비표적 유형, 및 미립자 화학적 물질의 비표적 유형으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 비관심 대상물에 대해 실시되는 방법.The method of claim 1, wherein learning separately acquiring hyper-spectral image data and information of the object of interest is selected from the group consisting of dust, pollen, minerals, non-target types of biological materials, and non- RTI ID = 0.0 &gt; 1, &lt; / RTI &gt; 제1항에 있어서, 상기 비관심 대상물의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 개별적으로 습득하는 것은 건조 형태의 하나 이상의 비관심 대상물에 대해 실시되는 방법.2. The method of claim 1, wherein acquiring hyper-spectral image data and information of the object of interest is performed for one or more un-interested objects in a dry form. 제1항에 있어서, 상기 비관심 대상물의 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보의 개별적 습득은 화학물질을 환원하는 배경에서 용해되거나 또는 현탁된 습윤 형태의 하나 이상의 비관심 대상물에 대해 실시되는 방법.2. The method of claim 1, wherein individual acquisition of hyperspectral image data and information of the unattached object is performed on one or more unattended objects in the wetted form dissolved or suspended in the background of reducing the chemical. 제13항에 있어서, 상기 화학물질을 환원시키는 배경이 에틸렌 글리콜인 방법.14. The method of claim 13, wherein the background for reducing the chemical is ethylene glycol. 제1항에 있어서, 상기 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 및 정보를 처리하고 분석하는 것은 3개 기준에 따른 상기 시험 용액 또는 현탁액 중의 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 검출가능성 수준을 평가하는 것을 포함하는 방법:
(1) 하이퍼스펙트랄 활성 표적에 의해 방출된 광의 특징적 스펙트럼 지문을 발현하는 하이퍼스펙트랄 이미지에서 모든 양성 화소 면적, (2) 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 특징적 스펙트럼 지문을 발현하는 하이퍼스펙트랄 이미지에서 모든 양성 화소의 형광 세기, 및 (3) 하이퍼스펙트랄 이미지 및 하이퍼스펙트랄 이미지 데이터 베이스의 양성 화소에 포함되는 특징적 스펙트럼 지문 사이의 관계.
2. The method of claim 1, wherein processing and analyzing the hyper-spectral image data and information comprises evaluating a detectability level of a hyperspatial active target in the test solution or suspension according to three criteria:
(1) all positive pixel areas in a hyperspectral image expressing a characteristic spectral fingerprint of light emitted by a hyperspectral active target, and (2) characteristic spectra of a hyperspectral active target. In a hyper-spectral image expressing a fingerprint, And (3) the characteristic spectral fingerprint included in the positive pixels of the hyperspectral image and the hyper-spectral image database.
제15항에 있어서, 1개 화소 해상도에서 특징적 스펙트럼 지문에 대한 하이퍼스펙트랄 이미지를 분석하는 것과 각 하이퍼스펙트랄 이미지에 대한 모든 양성 화소에 대한 전체 면적과 스펙트럼 마커의 농도를 산출하는 것을 더 포함하는 방법.16. The method of claim 15, further comprising analyzing the hyperspectral image for the characteristic spectral fingerprint at one pixel resolution and calculating the total area and spectral marker concentration for all positive pixels for each hyperspectral image Way. 제15항에 있어서, 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 특징적 방출 피크 주변의 스펙트럼 영역의 최소, 최대 및 평균 세기를 산출하는 것을 더 포함하는 방법. 16. The method of claim 15, further comprising calculating a minimum, a maximum, and an average intensity of a spectral region around a characteristic emission peak of the hyperspatial active target. 제15항에 있어서, 2개의 분명한 데이터 베이스를 창출하는 것을 더 포함하며, 이때 제1 데이터 베이스는 배경 방해성 효과의 모든 가능한 스펙트럼에 상응하고 또 제2 데이터 베이스는 하이퍼스펙트랄 활성 표적에 상응하는 모든 스펙트럼을 포함하는 방법. 16. The method of claim 15, further comprising creating two distinct databases, wherein the first database corresponds to all possible spectra of the background interference effect and the second database corresponds to the hyperspatial active target How to include all spectra. 제18항에 있어서, 하이퍼스펙트랄 이미지의 양성 화소에 포함된 스펙트럼 지문을 2개의 분명한 데이터 베이스로부터의 스페트럼 지문과 비교하는 것을 더 포함하며, 그에 의해 상기 양성 화소는 하이퍼스펙트랄 활성 표적 및 배경 간섭성 효과로 나뉘며, 이어 하이퍼스펙트랄 활성 표적에 상응하는 양성 화소의 % 및 배경 간섭성 효과에 상응하는 양성 화소의 %를 얻기 위해 연관시키는 것을 포함하는 방법. 19. The method of claim 18, further comprising comparing spectral fingerprints included in the positive pixels of the hyperspectral image to the spectral fingerprint from two distinct databases, whereby the positive pixel is selected from the group consisting of hyperspotal active targets and background Coherence effect, and then associating to obtain a percentage of positive pixels corresponding to the hyper spectral active target and a percentage of positive pixels corresponding to the background coherence effect. 제19항에 있어서, 양성 화소의 %는 하이퍼스펙트랄 활성 표적 및 하이퍼스펙트랄 활성 표적의 양성 화소 중 배경 간섭적 효과의 특징적 스펙트럼 지문의 분포를 관심 대상물의 총계 함수로 도시하는 막대 그래프에 사용되는 방법. 20. The method of claim 19, wherein% of the positive pixels are used in a histogram that shows the distribution of the characteristic spectral fingerprint of the background interference effect among the positive pixels of the hyperspectral active target and the hyperspectral active target as a function of the total of the objects of interest Way.
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CN112818886A (en) * 2021-02-09 2021-05-18 广州富港万嘉智能科技有限公司 Flying dust detection method, readable storage medium, flying dust detection machine and intelligent food machine

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