KR20200020412A - 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강, 호수 등에서 채취되어 미세유로를 따라 흐르는 시료를 촬영하여 고해상도의 시료 이미지를 확보하고, 그 시료 이미지에 나타난 미세종류의 형상을 분석하여 종류 및 양을 판정하는 미세조류 연속 모니터링 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치는 시료가 흐르는 미세유로가 형성된 플로우 셀과, 미세유로를 따라 흐르는 시료를 촬영하여 시료 이미지를 생성하는 광학 모듈 장치와, 순수 배양된 다양한 미세조류 배양종의 이미지 데이터가 다수 저장된 데이터 베이스 및 시료 이미지와 이미지 데이터를 대조하여 하나 이상의 미세조류를 검출하고, 그 종류 및 양을 판독하는 판독 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치는 시료가 흐르는 미세유로가 형성된 플로우 셀과, 미세유로를 따라 흐르는 시료를 촬영하여 시료 이미지를 생성하는 광학 모듈 장치와, 순수 배양된 다양한 미세조류 배양종의 이미지 데이터가 다수 저장된 데이터 베이스 및 시료 이미지와 이미지 데이터를 대조하여 하나 이상의 미세조류를 검출하고, 그 종류 및 양을 판독하는 판독 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 시료에 포함된 미세조류를 연속적으로 모니터링 하는 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 강, 호수 등에서 채취되어 미세유로를 따라 흐르는 시료를 촬영하여 고해상도의 시료 이미지를 확보하고, 그 시료 이미지에 나타난 미세종류의 형상을 분석하여 종류 및 양을 판정하는 미세조류 연속 모니터링 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 뿌리, 줄기, 잎 등으로 체계적으로 분화되지 않은 하등식물 중에서 엽록소를 이용하여 광합성을 하는 식물을 조류라고 하며, 이러한 조류는 다시 일정한 위치에서만 서식하는 미역, 다시마 등의 대형조류와 50㎛ 이하의 크기를 가지며 물속에서 자유로이 부유하며 살아가는 미세조류로 구분할 수 있다.
특히, 미세조류는 오일 생산성이 우수하고, 다양한 화학 물질을 생산할 수 있으며, 중금속 등으로 오염된 토양과 물을 정화할 수 있는 등 여러 장점을 가지고 있으나, 녹조 및 적조 현상을 유발하는 등 환경에 악영향을 미칠 수 있는 단점도 가지고 있으며, 이에 따라 강, 호수, 배양 수조 등에서 채취된 시료에 포함된 미세 조류의 종류 및 양을 정확히 판정하여 미세조류의 배양 또는 확산 상태 등을 정확히 파악할 수 있어야 한다.
특히, 마이크로시스티스와 같은 유해 남조류 등은 독성 물질과 이취미 유발 물질을 분비하여 그 개체수의 농도가 조류 경보 발령을 위한 기준이 되므로 신속하고도 정확한 개체수의 측정이 매우 중요하다.
수중에 포함된 미세조류의 측정 등에 관련된 종래의 발명으로는 대한민국 등록특허공보 제10-0917030호의 “수중 미세조류의 무선 모니터링 시스템” 및 대한민국 등록특허공보 제10-1683379호의 “휴대형 미세조류 검출 장치”, 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0003757호의 “조류 모니터링 시스템” 및 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0084076호의 “미세 조류의 모니터링 장치 및 미세 조류의 모니터링 방법”이 제안되어 공개된 바 있다.
상기 대한민국 등록특허공보 제10-0917030호의 “수중 미세조류의 무선 모니터링 시스템”에는 만곡부가 형성되는 몸체와, 몸체에 가해지는 압력을 검출하는 압력 센서와, 수중 미세조류에 광을 조사하는 복수 개의 LED와, 수중 미세조류에 의해 발생하는 형광을 검출 및 증폭하는 광전자 증폭기와, 압력 및 형광을 분석하여 수중 미세조류의 깊이에 따른 스펙트럴 분포를 분석하고 모니텅하는 분석부를 포함하도록 구성되어, 수중의 깊이에 따라 수중 미세조류의 분포 및 광합성 특성을 무선으로 모니터링 할 수 있는 시스템에 관한 발명이 제안되었고, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1683379호의 “휴대형 미세조류 검출 장치”에는 전처리된 DNA 및 형광 물질인 제1 QD(Quantum dot)와 연결되고 DNA의 제1 부위에 결합하는 제1 프로브 및 제2 QD와 연결되고 DNA의 제2 부위에 결합하는 제2 프로브를 포함하는 샘플 용액이 위치하는 샘플 하우징과, 샘플 용액에 광을 조사하는 광원 장치와, 샘플 용액에서 방출되는 광자를 수신하는 복수 개의 포토 다이오드 및 샘플 용액에 포함된 미세조류의 DNA를 정정 분석 또는 정량 분석하는 분석 회로를 포함하도록 구성되어, 소량의 샘플 용액으로도 효과적인 미세조류의 DNA 분석이 가능한 장치에 관한 발명이 제안되었다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0003757호의 “조류 모니터링 시스템”에는 조류가 함유된 물을 수용한 상태로 초음파 전처리 후 빛을 조사하여 형광값을 검출하는 측정유닛과, 측정유닛을 제어하고 데이터를 수신하는 제어유닛 및 수신된 데이터를 표시하는 디스플레이 유닛을 포함하도록 구성되어 수중의 깊이에 따라 수중 미세조류의 분포 및 광합성 특성을 무선으로 모니터링 할 수 있는 시스템에 관한 발명이 제안되었고, 상기 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0084076호의 “미세 조류의 모니터링 장치 및 미세 조류의 모니터링 방법”에는 유체가 흐르는 플로우 셀과, 플로우 셀에 여기광을 조사하는 여기광 광원과, 여기광이 조사된 미세 조류 각각의 지질에서 발생한 자가 형광을 검출하는 형광 검출기 및 미세 조류 각각에서 발생한 산란광을 검출하는 산란광 검출기를 포함하도록 구성되어, 간단하고 신속하며 상세하게 미세 조류에 포함되는 지질을 관찰할 수 있는 장치 및 방법에 관한 발명이 제안되었다.
그러나 상기와 같은 종래 기술들은 수중에 포함된 미세조류의 분포 상태 등을 파악하기 위한 발명으로써 수중에 분포된 미세조류의 종류는 명확히 판정할 수 없는 문제점이 있고, 수중 또는 채취된 시료 등에 광을 조사하여 미세조류의 분포 상태, DNA 분석 등을 수행하므로 문제점이 있다.
또한, 측정자가 현미경을 이용하여 미세조류의 종류 및 양을 판독하는 공지의 방식은 시료를 희석하고 농축하는 등의 이화학적 처리 시간이 필요하고, 고도로 숙련된 전문가에 의한 미세조류의 형상 분류 및 계수 과정이 필요하므로, 결과의 즉각적인 도출이 어렵고, 판독 횟수가 증가함에 따라 비용이 부담되는 문제가 있었기 때문에 상기한 문제를 해결하여 미세조류의 종류 및 양을 신속하게 판독할 수 있는 장치 등에 관한 발명이 요구되는 실정이다.
본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치는 상기와 같은 종래 발명들의 문제점들을 해결하기 위해 제안된 기술로써,
강 또는 호수 등에서 채취된 시료를 분석하여 미세조류를 검출하고, 검출된 미세조류의 종류 및 양을 판독하기 위해서는 시료를 희석하고 농축하는 등의 이화학적 처리 시간이 필요하고, 고도로 숙련된 전문가에 의한 미세조류의 형상 분류 및 계수 과정이 필요하므로,
결과의 즉각적인 도출이 어렵고, 판독 횟수가 증가함에 따라 비용이 부담되는 문제가 있었기 때문에, 이에 대한 해결책을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치는 상기와 같은 목적을 실현하고자,
시료가 흐르는 미세유로가 형성된 플로우 셀; 상기 미세유로를 따라 흐르는 시료를 촬영하여 시료 이미지를 생성하는 광학 모듈 장치; 순수 배양된 다양한 미세조류 배양종의 이미지 데이터가 다수 저장된 데이터 베이스; 및 상기 시료 이미지와 상기 이미지 데이터를 대조하여 하나 이상의 미세조류를 검출하고, 그 종류 및 양을 판독하는 검출 및 판독 장치; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치를 제시한다.
본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치는,
미세유로를 따라 흐르는 시료를 촬영하여 고해상도의 시료 이미지를 확보하고, 이를 분석하여 검출된 미세조류의 종류 및 양을 판독하되, 이러한 과정을 자동화하여 신속하게 결과를 도출함과 동시에 비용을 절감할 수 있는 효과가 발생하였다.
도 1은 본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치의 전체 구성도.
도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치의 일 구성요소인 플로우 셀을 나타낸 구성도 및 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치의 일 구성요소인 광학 모듈 장치의 구성도.
도 4(a) 내지 도 4(c)는 광학 모듈 장치에 의하여 생성된 시료 이미지를 나타낸 예시도.
도 5는 코엘라스트룸이 형성 가능한 다양한 형상을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치의 일 구성요소인 검출 및 판독 장치의 구성도.
도 7(a) 및 도 7(b)는 시료 이미지로부터 미세조류를 검출하고, 검출된 미세조류의 형상을 확대하여 배율을 조정한 상태를 나타낸 예시도.
도 8(a) 및 도 8(b)는 시료 이미지로부터 미세조류를 검출하고, 검출된 미세조류의 형상을 확대하여 배율을 조정한 상태를 나타낸 예시도.
도 9(a) 및 도 9(b)는 시료 이미지로부터 미세조류를 검출하고, 검출된 미세조류의 형상을 확대하여 배율을 조정한 상태를 나타낸 예시도.
도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치의 일 구성요소인 플로우 셀을 나타낸 구성도 및 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치의 일 구성요소인 광학 모듈 장치의 구성도.
도 4(a) 내지 도 4(c)는 광학 모듈 장치에 의하여 생성된 시료 이미지를 나타낸 예시도.
도 5는 코엘라스트룸이 형성 가능한 다양한 형상을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치의 일 구성요소인 검출 및 판독 장치의 구성도.
도 7(a) 및 도 7(b)는 시료 이미지로부터 미세조류를 검출하고, 검출된 미세조류의 형상을 확대하여 배율을 조정한 상태를 나타낸 예시도.
도 8(a) 및 도 8(b)는 시료 이미지로부터 미세조류를 검출하고, 검출된 미세조류의 형상을 확대하여 배율을 조정한 상태를 나타낸 예시도.
도 9(a) 및 도 9(b)는 시료 이미지로부터 미세조류를 검출하고, 검출된 미세조류의 형상을 확대하여 배율을 조정한 상태를 나타낸 예시도.
본 발명은 시료에 포함된 미세조류를 연속적으로 모니터링 하는 장치에 관한 것으로써,
시료가 흐르는 미세유로(101)가 형성된 플로우 셀(100); 상기 미세유로(101)를 따라 흐르는 시료를 촬영하여 시료 이미지를 생성하는 광학 모듈 장치(110); 순수 배양된 다양한 미세조류 배양종의 이미지 데이터가 다수 저장된 데이터 베이스(120); 상기 이미지와 상기 이미지 데이터를 대조하여 하나 이상의 미세조류를 검출하고, 그 종류 및 양을 판독하는 검출 및 판독 장치(130); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치에 관한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하고자 한다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치는 시료가 흐르는 미세유로(101)가 형성된 플로우 셀(100)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 플로우 셀(100)은 관찰, 분석, 실험, 또는 촬영의 목적으로 강, 호수 및 배양 수조 등 외부에서 채취되어온 시료 또는 외부로부터 실시간으로 공급되는 시료가 유입되어 일정시간 흐르도록 구성된 실험용 물품으로써, 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 시료가 투입되고 필요에 따라 화학약품이 주입되는 하나 이상의 시료 주입구(102)와, 시료 내의 미세조류가 뭉쳐진 형태로 구성되어 개별 관찰이 어려운 경우 상기 시료 주입구(102)를 통해 주입되는 희석액 또는 계면 활성제와 같은 화약약품이 시료와 함께 좌측 및 우측으로 반복 이동하며 효과적으로 혼합될 수 있도록 직선 구간 및 곡선 구간이 반복적으로 형성되는 혼합 구간(103)과, 폭이 확장되고, 전부 또는 일부가 투명하게 형성되어 이동하는 시료가 촬영되는 촬영 구간(104)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하나, 외부로부터 시료를 공급받는 방식 등에 따라 위치, 시료 주입구(102) 측 등의 세부 구성이 다르게 구성될 수 있다.
즉, 상기 플로우 셀(100)은 실험실 등의 실내에 배치된 상태로 외부에서 채취되어온 시료를 시료 주입구(102)에 주입 가능하도록 구성될 수 있고, 강, 호수 등의 실외에 배치된 상태 또는 시료 주입구(102)가 강, 호수 등과 직접 연결되거나 실내에 배치된 상태로 강, 호수 등으로부터 시료를 공급받을 수 있으며, 미세유로(101)를 따라 흐른 시료를 외부로 배출하기 위한 시료 배출구 또는 시료 배출로가 형성되어야 한다.
이때, 상기 시료 주입구(102)는 호스 등의 관형으로 구성되는 시료 주입로의 형상으로 대체될 수 있다.
상기 미세유로(101)는 외부에서 내부로의 관찰 및 촬영에 적합하도록 광학적 특성이 우수한 투명 재질로 구성되는 관으로써, 시료에 포함된 미세조류가 골고루 분포될 수 있도록 상기 시료 주입구(102)로 유입된 시료가 상기 혼합 구간(103)을 따라 직선 및 곡선 방향으로 반복적으로 흐르며 섞이도록 하며, 혼합 구간(103) 이후에 형성되는 상기 촬영 구간(104)은 하기 광학 모듈 장치(110)에 의한 시료의 촬영이 원활하도록 직경 또는 너비가 미세유로(101)의 다른 부분에 비하여 길게 형성될 수 있다.
따라서, 상기 촬영 구간(104)은 상기 미세유로(101)의 다른 부분에 비하여 직경 또는 너비가 길게 형성되므로, 이에 따른 병목 현상을 유발하여 촬영 구간(104) 내에서의 시료의 유속을 저하 시킴으로써 하기 광학 모듈 장치(110)에 의해 생성되는 시료 이미지의 품질이 일정 수준 이상으로 유지될 수 있도록 한다.
또한, 상기 플로우 셀(100)은 시료가 유입되는 시료 주입구(102) 측으로부터 시료가 외부로 배출되는 시료 배출구 또는 시료 배출로 측을 향하여 일정 각도의 경사를 형성 가능하도록 구성되어 채취 또는 공급되는 시료의 양이 적은 경우라도, 미세유로(101)를 따라 흐르는 시료의 흐름을 원활히 할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 플로우 셀(100)을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치는 상기 미세유로(101)를 따라 흐르는 시료를 촬영하여 시료 이미지를 생성하는 광학 모듈 장치(110)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 광학 모듈 장치(110)는 시료에 포함된 미세조류를 검출하고, 검출된 미세조류의 종류 및 양을 판독하기 위한 목적으로 상기 미세유로(101) 중 촬영 구간(104)을 따라 흐르는 시료의 순간적인 정지 영상을 촬영하는 장치이다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광학 모듈 장치(110)는 상기 플로우 셀(100)에 밀접하도록 이동하여 미세유로(101)를 따라 흐르는 시료를 고배율로 확대 가능한 성능의 대물렌즈(111)와, 고해상도의 정지 영상을 촬영 가능한 CCD(Charge coupled device) 센서(112) 등을 포함하여 구성됨으로써 미세유로(101)를 따라 흐르는 시료에 포함된 미세조류를 하기 검출 및 판독 장치(130)가 명확하게 식별 가능하도록 촬영하며, 밝기를 조정하기 위한 조명 장치(113)가 부가될 수 있다.
이때, 상기 플로우 셀(100)로 유입된 시료는 상기 촬영 구간(104)에의 진입 전 상기 혼합 구간(103)에서 혼합되어 미세조류가 골고루 분포될 수 있도록 하나, 이러한 혼합 작용만으로 혼합 구간(103)을 통과한 시료 전체에 미세조류가 균일하게 분포되는 것은 아니므로, 상기 광학 모듈 장치(110)는 시료를 2회 이상 촬영하여 복수 개의 시료 이미지를 생성함으로써, 하나의 시료 이미지에 의한 측정 결과에 비하여 정확하고 신뢰도가 향상된 측정 결과가 도출되도록 할 수 있다.
도 4(a) 내지 도 4(c)는 상기 광학 모듈 장치(110)에 의하여 생성된 복수 개의 시료 이미지를 나타낸 예시도로써, 이러한 시료 이미지는 하기 검출 및 판독 장치(130)로 제공되어 시료에 포함된 미세조류가 검출됨과 동시에 그 종류 및 양이 판독될 수 있도록 하며, 판독된 시료 이미지는 정확한 미세조류의 명칭이 매칭되어 하기 데이터 베이스(120)에 저장됨으로써 추후 신속하고 정확하게 미세조류를 검출 및 판독하기 위한 자료로 활용될 수 있도록 한다.
즉, 본 발명은 미세조류를 검출하고 그 종류 및 양을 판독하는 횟수가 증가함에 따라 데이터 베이스(120)에 저장되는 시료 이미지 등의 데이터가 누적됨으로써, 미세조류를 검출하고 그 종류 및 양을 판독하는 속도 및 정확도가 향상될 수 있는 효과가 발생한다.
또한, 본 발명에 의한 플로우 셀(100)을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치는 시료에 포함된 미세조류의 크기, 미세유로(101) 내 시료의 수위 변화 등에 따라 상기 플로우 셀(100)과 상기 대물렌즈(111) 간의 거리를 조절하는 초점거리 제어 장치를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 초점거리 제어 장치는 하기 검출 및 판독 장치(130)와 연계되어 상기 대물렌즈(111)의 위치를 수직으로 일정거리 상승 또는 하강시킴으로써, 미세조류의 형상 등에 관한 식별력을 향상시키기 위한 목적으로 대물렌즈(111)의 초점을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예로써, 상기 초점거리 제어 장치는 상기 광학 모듈 장치(110)에 의하여 생성된 시료 이미지에 포함된 미세조류의 형상 크기가 판독 불가할 정도로 미세한 경우 광학 모듈 장치(110)를 일정거리 하강시키는 과정을 반복하여 상기 대물렌즈(111)와 시료의 거리를 단축시킴으로써 선명한 미세조류 형상이 판독될 수 있도록 하고, 생성된 시료 이미지에 포함된 미세조류의 형상이 불선명하게 표현되는 경우에는 광학 모듈 장치(110)를 일정거리 상승시키는 과정을 반복하여 대물렌즈(111)와 시료를 거리를 증가시킴으로써 선명한 미세조류 형상이 판독될 수 있도록 하며, 이에 따른 광학 모듈 장치(110)의 상승 또는 하강은 하기 검출 판독 장치(130)에 의한 미세조류의 판독불가 시 판단불가의 원인이 된 이유에 따라 결정될 수 있다.
즉, 상기 시료 이미지에 포함된 미세조류의 형상의 크기가 판독이 불가할 정도로 작은 경우, 상기 초점 거리 제어 장치는 판독가능 할 때까지 상기 광학 모듈 장치(110)를 일정거리 하강시키는 과정을 반복하며, 미세조류의 형상이 불선명하게 표현되어 판독이 불가한 경우, 초점 거리 제어 장치는 판독가능 할 때까지 광학 모듈 장치(110)를 일정거리 상승시키는 과정을 반복하는 구성이다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치는 순수 배양된 다양한 미세조류 배양종의 명칭 및 이에 매칭되는 이미지 데이터가 다수 저장된 데이터 베이스(120)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 베이스(120)는 공지된 미세조류 각각의 명칭과 함께 단일 개체의 형상 및 특징 그리고 개체 간의 결합에 의한 다양한 형태 및 특징을 포함하여 구성되는 복수 개의 이미지 데이터가 저장되는 장치로써, 상기 복수 개의 이미지 데이터를 하기 검출 및 판독 장치(130)로 제공하여 상기 광학 모듈 장치(110)에 의하여 생성되는 시료 이미지와 대조될 수 있도록 하며, 상기 시료 이미지를 일시적으로 저장할 수 있다.
도 5는 상기 데이터 베이스(120)에 저장 가능한 다양한 미세조류 중 녹조류의 일종인 코엘라스트룸이 형성 가능한 다양한 형상을 나타낸 예시도이며, 상기한 바와 같이 하기 검출 및 판독 장치(130)에 의하여 코엘라스트룸으로 판독된 시료 이미지가 추가되어 저장될 수 있다.
또한, 상기 데이터 베이스(120)에는 미세조류의 형상이 흐릿하게 표현된 복수 개의 샘플 이미지가 저장될 수 있으며, 이러한 샘플 이미지는 하기 검출 및 판독 장치(130)에 의한 미세조류의 검출 및 판독 불가 자료로 활용되도록 할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치는 상기 시료 이미지와 상기 이미지 데이터를 대조하여 하나 이상의 미세조류를 검출하고, 그 종류 및 양을 판독하는 검출 및 판독 장치(130)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 검출 및 판독 장치(130)는 상기 광학 모듈 장치(110)로부터 시료 이미지를 전송받아 정지 영상에 나타난 미세조류의 형상을 확대하고, 이를 상기 이미지 데이터에 포함된 다양한 미세조류의 형상과 직접 대조하여 미세조류를 검출 및 그 종류 및 양을 판독하는 장치로써, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 시료 이미지로부터 미세조류를 검출하는 검출부(131)와, 검출된 미세조류의 형상을 확대하며 배율을 조정하는 확대 조정부(132)와, 확대된 미세조류의 형상과 상기 이미지 데이터에 포함된 다양한 미세조류의 형상을 각각 대조하여 미세조류의 종류 및 양을 판정하는 판정부(133)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 확대된 미세조류의 형상으로부터 하나 이상의 특징을 추출하는 추출부(134)와, 확대된 미세조류의 특징과 상기 이미지 데이터에 포함된 미세조류 고유의 특징을 대조하는 특징 대조부(135)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
따라서, 상기 검출 및 판독 장치(130)는 형상 자체의 대조를 통한 방식으로 미세조류의 종류 및 양을 판정할 수 있는 효과를 얻을 수 있고, 형상에 나타난 특징의 대조를 통한 방식으로 미세조류의 종류 및 양을 판정할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며, 두 방식을 모두 적용하여 판정된 미세조류의 종류 및 양에 관한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이때, 형상에 나타난 특징이라 함은, 미세조류의 종류에 따라 상기 이미지 데이터 및 상기 시료 이미지에 공통적으로 나타나는 어느 하나 이상의 특징을 의미한다.
다음은 상기 검출 및 판독 장치(130)가 시료에 포함된 미세조류를 검출하고 그 종류 및 양을 판독하는 본 발명의 일 실시예이다.
우선, 상기 광학 모듈 장치(110)는 상기 미세유로(101)를 따라 흐르는 시료를 촬영하여 도 2(a) 내지 도 2(c)와 같은 다양한 시료 이미지를 생성 후 상기 검출 및 판독 장치(130)로 제공하며, 상기 데이터 베이스(120)는 도 5와 같은 기저장된 다양한 이미지 데이터를 검출 및 판독 장치(130)로 제공한다.
다음, 상기 검출 및 판독 장치(130)는 제공된 시료 이미지에 포함된 미세조류를 확대하고 이미지 데이터와 대조함으로써 미세조류를 검출하고, 검출된 미세조류의 종류 및 양을 판독하게 되며, 판독된 미세조류의 시료 이미지는 미세조류의 명칭이 매칭된 상태로 상기 데이터 베이스(120)에 저장되어 추후 미세조류를 검출 및 판독하기 위한 자료로 활용될 수 있다.
도 7(a) 및 도 7(b), 도 8(a) 및 도 8(b) 그리고 도 9(a) 및 도 9(b)는 상기 검출부(131)가 상기 광학 모듈 장치(110)에서 생성된 시료 이미지로부터 미세조류를 검출하고, 상기 확대 조정부(132)가 검출된 미세조류의 형상을 확대하여 배율을 조정한 상태를 나타낸 각각의 예시도이며, 상기 판정부(133)는 이러한 확대된 미세조류의 형상과 상기 이미지 데이터에 포함된 다양한 미세조류의 형상을 각각 대조하여 도 7(b), 도 8(b) 및 도 9(b)에 나타난 미세조류를 코엘라스트룸으로 판정하되, 그 양은 다르게 판정함이 자명하다.
위와 같은 방식으로, 상기 검출 및 판독 장치(130)는 시료 이미지에 포함된 모든 미세조류의 종류 및 양을 판독하여 미세조류의 농도를 계산할 수 있고, 시료 이미지를 복수 개의 구역으로 분할하고 동시에 각 구역에 포함된 미세조류의 종류 및 양을 판독하여 결과를 신속하게 도출할 수 있으며, 시료 이미지에 나타난 모든 미세조류 중 판독된 미세조류의 색상을 순차적으로 변환시켜 중복 판독되지 않도록 할 수 있다.
위에서 소개된 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해, 예로써 제공되는 것이며, 본 발명은 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장 또는 축소되어 표현될 수 있다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
100 : 플로우 셀
101 : 미세유로 102 : 시료 주입구
103 : 혼합 구간 104 : 촬영 구간
110 : 광학 모듈 장치
111 : 대물렌즈 112 : CCD 센서
113 : 조명 장치
120 : 데이터 베이스
130 : 검출 및 판독 장치
131 : 검출부 132 : 확대 조정부
133 : 판정부 134 : 추출부
135 : 특징 대조부
101 : 미세유로 102 : 시료 주입구
103 : 혼합 구간 104 : 촬영 구간
110 : 광학 모듈 장치
111 : 대물렌즈 112 : CCD 센서
113 : 조명 장치
120 : 데이터 베이스
130 : 검출 및 판독 장치
131 : 검출부 132 : 확대 조정부
133 : 판정부 134 : 추출부
135 : 특징 대조부
Claims (6)
- 시료가 흐르는 미세유로(101)가 형성된 플로우 셀(100);
상기 미세유로(101)를 따라 흐르는 시료를 촬영하여 시료 이미지를 생성하는 광학 모듈 장치(110);
순수 배양된 다양한 미세조류 배양종의 이미지 데이터가 다수 저장된 데이터 베이스(120);
상기 시료 이미지와 상기 이미지 데이터를 대조하여 하나 이상의 미세조류를 검출하고, 그 종류 및 양을 판독하는 검출 및 판독 장치(130); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 플로우 셀(100)은,
시료가 투입되는 하나 이상의 시료 주입구(102);
직선 구간 및 곡선 구간이 반복적으로 형성되어 시료가 좌측 및 우측으로 반복 이동하며 혼합되는 혼합 구간(103);
폭이 확장되고, 전부 또는 일부가 투명하게 형성되어 이동하는 시료가 촬영되는 촬영 구간(104); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 광학 모듈 장치(110)는,
상기 미세유로(101)를 따라 흐르는 시료를 고배율로 확대 가능한 대물렌즈(111);
고해상도의 정지 영상을 촬영 가능한 CCD(Charge coupled device) 센서(112); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치는,
시료에 포함된 미세조류의 크기, 미세유로(101) 내 시료의 수위 변화 등에 따라 상기 미세유로(101)가 형성된 플로우 셀(100)과 상기 대물렌즈(111) 간의 거리를 조절하는 초점거리 제어 장치(미도시)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 검출 및 판독 장치(130)는,
상기 시료 이미지로부터 미세조류를 검출하는 검출부(131);
검출된 미세조류의 형상을 확대하며 배율을 조정하는 확대 조정부(132);
확대된 미세조류의 형상과 상기 이미지 데이터에 포함된 다양한 미세조류의 형상을 각각 대조하여 미세조류의 종류 및 양을 판정하는 판정부(133); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 검출 및 판독 장치(130)는,
확대된 미세조류의 형상으로부터 하나 이상의 특징을 추출하는 추출부(134);
확대된 미세조류의 특징과 상기 이미지 데이터에 포함된 미세조류 고유의 특징을 대조하는 특징 대조부(135); 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플로우 셀을 이용한 미세조류 연속 모니터링 장치.
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