KR20230172515A - 현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR20230172515A
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light
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조덕필
한유준
정원석
최휘열
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Abstract

본 개시에 따른 현탁액에서의 자성 비드(magnetic bead) 농도 결정은 자성 비드가 현탁된 현탁 용액에 상이한 복수의 파장을 조사하여 상기 자성 비드로부터 반사된 복수의 파장별 반사광의 강도(intensity)를 측정하고, 측정된 파장별 반사광의 강도로부터 자성 비드의 농도를 결정(determine)하는 것으로, 이를 위한 방법 및 시스템을 제공한다.

Description

현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 방법 및 시스템
본 개시는 조명기를 통해 상이한 파장의 복수의 광을 현탁액에 조사하고, 이로부터 반사된 파장별 광에 대한 강도를 측정하여 현탁액에 현탁된 입자의 정도에 따라 농도를 결정하는 현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 방법 및 시스템을 제공한다.
최근 들어 영상처리기술이 고도화되고 영상처리용 하드웨어 플랫폼이 발달함에 따라 각종 공장 자동화 설비에는 비전검사가 필수적으로 수행되고 있다. 이러한 비전검사는 광을 조사하는 조명부와, 검사 대상물을 촬영하는 카메라, 카메라에 의해 획득된 영상을 검사하는 검사부로 이루어지고, 제조공정을 수행한 검사 대상물로 조명을 공급한 상태에서 촬영을 수행하여 영상을 획득하면, 획득된 영상을 분석하여 가공품의 불량 상태를 검사하는 방식으로 이루어진다.
비전 검사 시스템은 조명부와 카메라를 이용하여 용액에 빛을 조사하고, 이를 촬영하여 용액의 색을 통해 농도를 측정하는 방식에도 이용되고 있다.
이에 따라 종래 비전 검사 시스템은 주로 액체에 용해된 용매 또는 pH 지시약이 액체에 용해된 정도에 따라 색이 변화하는 용액에 대하여 색 변화에 따라 농도에 비례하는 빛의 세기를 검출하여 농도를 주로 측정하였다.
그런데 용액에는 다양한 성분들이 함유될 수 있으며 용액에 녹는 용매나, 섞이는 액체뿐만 아니라. 용액에 용해되지 않고 분산되어 있는 세포나 개체수와 같은 고체 입자가 포함될 수 있고, 이들의 함량에 따라 차이나는 농도를 측정할 필요가 있다.
이에 따라 비전 검사 시스템에서 농도 측정 시 피사체의 특성(색상, 반사도 등)에 맞춰 정밀하게 농도를 측정할 수 있는 검사 방식이 요구된다.
본 발명자들은 비전 검사 시스템에서 고체 입자가 현탁된 현탁액을 조명하여 상기 고체 입자로부터 반사된 광의 강도 측정을 통해 현탁액의 농도를 결정할 수 있는 기술을 개발하고자 노력하였다.
그 결과, 본 발명자들은 서로 다른 파장의 복수의 광을 조사하고, 이에 반응하여 반사되는 파장별 반사광 분석을 통해 미소한 농도 변화 차이를 판단하고, 이를 색도(degree of color) 기반으로 이미지화 할 수 있음을 규명하였다.
이러한 배경에서, 본 개시는 서로 다른 파장의 복수의 광을 고체 입자가 현탁된 현탁액에 조사하여 이에 반응하여 반사된 파장별 광의 강도(intensity)를 측정하고, 측정된 파장별 강도를 통해 현탁액의 농도를 결정하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다.
본 개시는 현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 방법에 관한 것이다.
일 예에서, 자성 비드가 현탁된 현탁액을 포함하는 복수의 웰에 서로 다른 파장의 복수의 광을 조사하는 단계; 광 센서를 포함하는 검출기를 이용하여 상기 복수의 웰로부터 파장별 반사 광을 센싱하는 단계; 및 센싱된 상기 파장별 반사광의 광 데이터를 분석하여 상기 복수의 웰의 자성 비드의 농도를 결정하는 단계; 를 포함한다.
일 예에서, 상기 파장별 반사광을 센싱하는 단계는, 상기 파장별 반사광의 강도(intensity)를 측정하고, 상기 센싱된 파장별 반사광의 광 데이터 분석은, 상기 측정된 강도를 기반으로 상기 복수의 광에 대응하는 색을 할당는 것을 특징으로 한다.
일 예에서, 상기 복수의 광은, 상기 자성 비드에 의해 반사 가능한(reflectable) 광에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
일 예에서, 상기 복수의 광은, UV광, 파란색광, 초록색광, 주황색광, 적색광, 원적색광, 적외선광, 백색광 중에서 선택된 둘 이상의 광이고, 순차적으로 조사되는 것을 특징으로 한다.
일 예에서, 상기 자성 비드의 농도를 결정하는 단계는, 상기 파장별 반사광의 광 데이터를 이용하여 (i) 상기 웰의 자성 비드의 특정 농도 값 또는 농도 범위를 산출하거나 또는 (ii) 상기 웰의 자성 비드의 농도가 일정 범위의 농도 내에 존재하는지를 확인하는 것을 특징으로 한다.
일 예에서, 상기 센싱된 파장별 반사광의 광 데이터의 분석은, 알려진 복수의 농도별 자성 비드에 대한 파장별 반사광 강도의 표준 곡선(standard curve)을 이용하는 것을 특징으로 한다.
일 예에서, 상기 파장별 반사광의 각각의 강도가 상기 파장별로 제공되는 강도 범위 내에 포함되는지 확인하고, (i) 상기 파장별 반사광 모두가 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (ii) 미리 설정된 개수 이상의 파장별 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (iii) 둘 이상의 미리 선택된 파장의 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되면 상기 웰의 자성 비드가 소망하는 농도의 범위에 존재하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
일 예에서, 상기 검출기는 색도계(colorimetry)인 것을 특징으로 한다.
일 예에서, 상기 검출기는, 모노크롬 카메라에 의해 상기 반사광을 파장별로 센싱하고, 센싱된 파장별 반사광의 이미지를 제공하는 것을 특징으로 한다.
일 예에서, 상기 복수의 광을 조사하는 단계는, 제어부의 제어 신호에 의하여 상기 서로 다른 파장의 광을 온-오프 조합에 따라 조사하는 단계를 포함하고, 상기 센싱하는 단게는, 상기 제어 신호와 동기화된 제어 신호에 따라 상기 검출기를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 예에서, 상기 자성 비드는 산화철(Fe2O3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 예에서, 상기 자성 비드는 적갈색 산화철 입자임을 특징으로 한다.
일 예에서, 상기 자성 비드는 0.1 μm 내지 6 μm의 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 개시는 현탁액에서의 농도 결정 시스템에 관한 것이다.
일 예에서, 서로 다른 파장의 복수의 광을 현탁액에 조사하는 조명기; 상기 조명기를 통해 복수의 광이 조사된 상기 현탁액으로부터 파장별 반사광을 센싱하는 검출기; 및 상기 서로 다른 파장의 광을 온-오프 조합에 따라 조사하도록 상기 조명기를 제어하고, 상기 제어 신호와 동기화된 제어 신호에 따라 상기 검출기를 구동하고, 상기 검출기에서 센싱된 상기 파장별 반사광의 광 데이터를 분석하여 상기 파장별 반사광의 강도를 측정하고, 상기 현탁액의 농도를 결정하는 제어부; 를 포함한다.
일 예에서, 상기 제어부는, 상기 파장별 반사광의 광 데이터를 이용하여 (i) 상기 웰의 자성 비드의 특정 농도 값 또는 농도 범위를 산출하거나 또는 (ii) 상기 웰의 자성 비드의 농도가 일정 범위의 농도 내에 존재하는지를 확인하는 것을 특징으로 한다.
일 예에서, 상기 제어부는, 알려진 복수의 농도별 자성 비드에 대한 파장별 반사광 강도의 표준 곡선(standard curve)을 이용하는 것을 특징으로 한다.
일 예에서, 상기 제어부는, 상기 파장별 반사광의 각각의 강도가 상기 파장별로 제공되는 강도 범위 내에 포함되는지 확인하고, (i) 상기 파장별 반사광 모두가 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (ii) 미리 설정된 개수 이상의 파장별 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (iii) 둘 이상의 미리 선택된 파장의 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되면 상기 웰의 자성 비드가 소망하는 농도의 범위에 존재하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
일 예에서, 상기 현탁액은, 자성 비드가 현탁된 용액임을 특징으로 한다.
본 개시의 실시예에 따른 현탁액에서 자성 비드 농도 결정 방법은, 상이한 복수의 파장을 이용하여 현탁 용액에 현탁된 자성 비드의 함량 정도에 따라 고농도에서부터 저농도까지의 농도 레벨에 따른 미소한 색 차이를 인식할 수 있으므로 소망하는 농도의 자성 비드 현탁액을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 방법을 설명하기 위한 순서.
도 2는 본 개시에 따른 현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 방법이 적용하여 복수의 웰에 광을 조사하여 센싱된 이미지와 반사광의 파장별 강도를 측정한 결과를 표시한 화면 예시.
도 3 및 도 4는 본 개시에 따른 현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 방법을 실현하기 위한 시스템의 구성도.
이하, 실시 예를 통하여 본 개시를 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 개시를 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 개시의 요지에 따라 본 개시의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 개시에 따른 현탁액에서의 자성 비드(magnetic bead) 농도 결정은 자성 비드가 현탁된 현탁 용액에 상이한 복수의 파장을 조사하여 상기 자성 비드로부터 반사된 복수의 파장별 반사광의 강도(intensity)를 측정하고, 측정된 파장별 반사광의 강도로부터 자성 비드의 농도를 결정(determine)하는 것이다.
본 개시에 따른 자성 비드(magnetic bead)는 금속 산화물을 포함하는 것일 수 있고, 금속 산화물 이외의 재료 일 수도 있다. 예를 들면, 자성 비드는 강자성체 또는 초상자성체 성질을 갖는 물질이 바람직하기 때문에, 금속을 포함하는 것일 수도 있고, 상기 금속 중에서 전이금속을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 자성 비드는 탄소 나노 섬유를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 금속 산화물은 철, 니켈. 니오븀, 망간, 아연, 크롬 "I 코발트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 산화물을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 자성 비드의 크기는 특별히 제한되지 않고 용도에 따라 선택하여 적용할 수 있다. 바람직하게는, 본 개시의 자성 비드는 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 μm 이하의 크기를 포함하고, 또는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 μm 이하 또는 이상의 크기를 갖지만, 본 개시가 이에 한정되지 않음은 자명하다.
일 실시 예에 따르면, 자성 비드의 재질, 입자 지름, 입도 분포 및 형상 등이 다른 2종 이상의 조합도 바람직하다.
일 실시 예에 따르면, 자성 비드는 표면에 실리카 코팅층을 포함하는 것일 수 있다. 상기 자성 비드는 검출 물질과 결합력을 높이기 위하여 표면을 개질하는 것이 바람직하며, 상기 실리카 코팅층으로 표면 개질을 통해 다양한 유기 분자의 이부착이 가능하며 안정된 상태를 유지할 수 있다.
본 개시에 따른 자성 비드는, 자기장에 반응하는 입자(particle) 또는 비드를 의미한다. 일반적으로, 자성 비드는 자기장을 가지지 않으나, 자기장에 노출되는 자기 쌍극자를 형성하는 물질을 말한다. 예컨대, 자기장 하에서 자화될 수 있으나, 자기장의 부재 하에서는 스스로는 자성을 가지지 않는 물질을 말한다.
본 개시에서 사용되는 자성은 상자성(paramagnetic) 또는 초상자성(superparamagnetic) 물질을 모두 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
본 개시에 따른 자성 비드는 핵산에 결합하는 성질을 가지는 비드임이 바람직하고, 그 예로 핵산에 결합하는 관능기, 예컨대 -COOH기를 가지는 형태일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이러한 자성 비드는 핵산에 결합하는 성질을 갖고 있으므로 샘플로부터 핵산을 추출하는 샘플 처리 공정에서 샘플과 각종 시약의 순차적 혼합, 핵산을 제외한 잔여물을 제거하는 과정에 이용된다.
샘플 처리(processing)란, 일차적으로 상기 샘플로부터 분석 대상 물질을 분리하여 검출 반응이 가능한 상태의 물질을 수득하는 일련의 과정을 의미한다. 상기 샘플 처리란 검출 반응이 가능한 상태의 물질로부터 타겟 분석물질을 검출하는 과정을 추가로 포함하는 의미로 사용될 수 있다. 상기 분석 대상 물질은 예를 들어 핵산일 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 상기 샘플 처리는 핵산 추출 과정일 수 있다. 핵산을 추출하기 위해서는 먼저, 세포 또는 생물학적 물질들로부터 핵산을 분리하고, 분리된 핵산을 세척하여 고순도의 핵산으로 정제되는 과정이 선행되어야 한다.
구체적으로는, 자성 비드가 첨가된 시약에서 상기 자성 비드를 회전시킴으로써 세포 용해(lysis)를 수행하여 핵산을 분리한다. 상기 자성 비드가 첨가된 시약에서 자성 비드를 획득하기 전, 자성 비드를 세척한다.
상기 자성 비드의 세척은 50 내지 90%(v/v) 에탄올 용액, 구체적으로는 80 내지 90%(v/v) 에탄올 용액을 사용하여 수행될 수 있다.
이와 같은 세척 과정은 자성 비드를 자성 스탠드 하에 두어, 자성 비드를 모은 다음, 상충액을 제거하고, 여기에 세척 완충액을 첨가하여 세척하는 방식으로 수행할 수 있다. 또한, 이러한 세척 단계는 1회 이상 수행할 수 있다.
세척 과정을 선택적으로 수행한 다음, 자성 비드를 분리하고, 분리된 자성 비드에 용출 완충액(elution buffer)을 첨가하는 등의 방식으로 자성 비드로부터 핵산을 분리할 수 있다.
이와 같은, 샘플 처리 공정에 필요한 각종 시약 예컨대, 라이시스(lysis) 버퍼, 바인딩(binding) 버퍼, 와쉬(wash) 버퍼, 용출(elution) 버퍼 및 상기 각종 시약에 투입되어 현탁되는 자성 비드는 카트리지(cartridge) 형태로 구성될 수 있다.
카트리지는 용액이 수용되는 복수의 웰(well)을 포함하는 플레이트(plate)를 포함한다. 복수의 웰이 형성된 플레이트인 경우, 웰별로 각종 시약이 수용되고, 웰에 수용된 시약에서 최소 하나 이상의 시약에는 자성 비드가 현탁된다.
자성 비드가 현탁된 현탁액 중에서 예를 들어 자성 비드 및 상기 자성 비드에 부착된 핵산을 세척하기 위한 와쉬 버퍼에는 세척을 효율적으로 수행하기 위해서 적절한 양의 자성 비드가 현탁되어야 한다.
이때, 와쉬 버퍼에 자성 비드가 너무 많이 현탁되면 고비용을 초래할 뿐만 아니라, 다음의 샘플 처리 공정 단계에서 자성 비드로부터 핵산을 분리할 때 방해가 된다. 반대로, 자성 비드가 너무 적게 현탁되면 핵산 추출의 효율이 감소될 수 있다. 따라서 적절한 양의 자서 비드 현탁이 요구될 뿐만 아니라, 자성 비드가 현탁된 현탁 용액에 대한 비드 함량 검사를 위해서 다양한 방식이 시도되고 있다.
종래 자성 비드가 현탁된 현탁 용액에서 자성 비드의 함량 측정을 위해서는 자성 비드의 크기를 검사자가 직접 육안으로 검사하는 방식을 사용하였으나, 이를 위해 자성 비드를 모두 침전시킨 후 침전된 자성 비드의 크기를 인식할 수 있으므로 용액 속에 현탁된 자성 비드의 침전 대기 시간이 소요될 뿐만 아니라, 검사자의 육안으로 크기를 검사하는 방식 또한 검사자별 개인차가 크기 때문에 적합한 함량 검사가 용이하지 않았다.
이를 극복하기 위해서 본 개시에 따른 현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 방법은, 자성 비드가 현탁된 현탁액에 복수의 파장을 조사하여 자성 비드로부터 반사된 광을 센싱하여 현탁액의 색깔을 분석해 농도를 결정한다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 방법은, 본 개시에 따른 자성 비드를 이용하여, 핵산을 추출하기 위한 샘플 처리 공정을 예를 들어 설명하였지만, 본 개시가 이에 한정되지 않으며 자성 비드와 같은 입자가 현탁된 현탁 용액에 대한 입자의 함량을 검사하고자 하는 목적하는 용도에 적합하게 얼마든지 변경 가능함은 물론이다.
도 1은 본 개시에 따른 현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 110 단계에서 피사체 바람직하게는 자성 비드가 현탁된 현탁된 현탁액을 포함하는 복수의 웰에 서로 다른 파장의 복수의 광을 조사한다.
110 단계의 복수의 광을 조사하는 동작은 제어부의 제어 신호에 의하여 서로 다른 파장의 광을 온(on)-오프(off) 조합에 따라 조사된다.
112 단계에서 광 센서를 포함하는 검출기를 이용하여 상기 복수의 웰로부터 파장별 반사광을 센싱한다. 112 센싱하는 단계는 제어 신호와 동기화된 제어 신호에 따라 상기 검출기를 구동하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 웰은 바람직하게는, 플레이트(plate)에 형성된 복수의 웰을 포함한다. 이러한 플레이트는 지정된 행렬(matrix)로 배열된 복수의 웰을 포함한다.
플레이트에서 웰의 수는 특별히 제한되지 아니하며, 예를 들어 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9개 이상일 수 있으며, 1000, 900, 800, 700, 600, 500, 400, 384, 300, 200, 100, 96, 48, 32, 24, 16개 이하일 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 플레이트에서 모든 웰의 크기는 동일하고, 웰 사이 간격이 일정하다. 웰은 사각형인 것이 바람직하며, 오염으로 인해 각종 시약이 수용된 웰의 이미지 분석 및 광의 조사, 흡수, 투과, 반사에 방해가 없어야 한다.
또한, 본 개시에 따른 복수의 웰이 플레이트에 형성된 것으로 기재하였으나, 본 개시가 이에 한정되지 않는다. 자성 비드가 현탁된 현탁액을 수용 가능하고, 이미지 분석 및 광의 조사, 흡수, 투과, 반사에 방해가 없다면 플레이트와 다른 형상으로 용액을 수용할 수 있는 최소 둘 이상의 웰 또는 튜브 또는 용기 등이 그룹핑된 부재일 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 110 단계에서 복수의 웰은 조명기에 의해 동시에 조명된다.
통상 색은 반사된 빛이 우리 눈에 들어와 뇌에 전달되어 색채로 지각되는 것으로, 본 개시에서 자성 비드가 현탁된 현탁액의 색깔은 현탁액을 통과하여 반사된 광의 색깔이다. 광의 반사는 현탁액에 현탁된 자성 비드의 양에 따라 증가하므로, 이에 기반하여 본 개시는 자성 비드가 현탁된 현탁액에 파장을 조사하고, 조사된 파장이 자성 비드에 부딪혀 반사되어 나오는 파장별 광의 강도를 측정해 자성 비드가 현탁된 정도를 판단하고, 이로부터 자성 비드의 농도를 결정(determine)하는 것이다.
따라서, 110 단계서 복수의 광은 자성 비드에 의해 반사 가능한(reflectable) 광에서 선택된다.
일 실시 예에 따르면, 본 개시에 따른 조명기는 복수의 웰에 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다.
바람직하게는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 복수의 광은 UV광, 파란색광, 초록색광, 주황색광, 적색광, 원적색광, 적외선광, 백색광 중에서 선택된 둘 이상의 광일 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 본 개시에 따른 조명기는 복수의 웰에 백색의 단일 파장의 광을 조사할 수 있다.
본 개시에서 파장은 최소 하나 이상의 특정 파장뿐만 아니라, 파장 영역을 포함한다. 예를 들어, 파장은 400nm를 나타내거나 390nm부터 410nm까지 파장 영역을 나타낼 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 서로 다른 파장은 사용자가 지정한 파장들에서 선택되거나, 제어부에 의해 미리 설정될 수 있다. 파장의 종류와 개수는 파장별 복수의 광을 센싱하는 검출기의 종류에 따라 가변적일 수 있다.
본 개시에서 검출기는 색도계(colorimetry)이고, 색도계는 모노크롬(monochrome) 카메라, RGB 컬러 카메라를 포함할 수 있다.
예를 들어, 검출기가 RGB 컬러 카메라인 경우 조명기는 백색의 단일 파장의 광을 조사할 수 있고, 조사된 백색 파장을 적색(red)광, 초록색(green)광 및 파란색(blue)광의 필터를 통해 각각 센싱할 수 있다.
검출기가 모노크롬 카메라인 경우 조명기는 UV광, 파란색광, 초록색광, 주황색광, 적색광, 원적색광, 적외선광, 백색광을 포함하는 광을 각각 센싱할 수 있다.
통상 검출기가 컬러 코드로 어드레싱하는 경우 적색, 초록색, 파란색 등의 색의 비를 달리하여 각각 다른 색을 만들 수가 있다. 이러한 각각의 다른 색이 조합된 곳에 백색광을 투과한 뒤 그 투과된 각각 다른 파장영역에서 검출한 빛의 세기를 조합하게 되면 인간의 눈으로 보게 되는 색의 이미지를 얻을 수 있다.
이러한 색의 이미지가 원색에 가깝게 되기 위해서는 각기 다른 파장 영역에서의 빛의 세기를 조합·결합시키는 파장 영역의 수가 많을수록 원색에 가까워지는데 예를 들면, 조합하는 파장 영역의 수가 3개에서 5개, 5개에서 7개, 8개로 증가할 수록 원색에 가까운 이미지를 얻을 수 있다.
이를 위해, 모노크롬 카메라는 서로 다른 파장별 복수의 광에 대해 파장별 필터링 없이 단색 예컨대, 그레이(gray)로 센싱한다.
모노크롬 카메라를 사용하는 경우 컬러 카메라에서 RGB 필터를 통해서 RGB만을 이용하여 색을 표현하는 방식보다 다양한 파장별 광에 대한 색깔의 정도(degree) 즉, 색도를 표현할 수 있기 때문이다.
예를 들어, 센싱된 파장별 그레이 화상으로부터 농담 정보를 획득하고, 획득된 농담 정보를 이용하여 상기 그레이 화상에 색을 할당함으로써 파장별 농담의 정도를 표현 가능하며, 이러한 방식은 당업자에 잘 알려진 의사 색채(pseudo color)를 이용함은 자명하다.
본 개시에서 조명기가 백색광과 같이 단일 파장을 조사하는 경우, 컬러 카메라를 이용하고, 복수의 광을 이용하여 멀티(multi) 파장을 조사하는 경우 파장의 특성에 따라 컬러 카메라 또는 모노크롬 카메라를 선택적으로 사용할 수 있다.
본 개시의 검출기는 바람직하게는 모노크롬 카메라이고, 조명기는 UV(Ultraviolet Ray), 파란색, 초록색, 주황색, 적색, 원적색, 적외선, 백색을 포함하는 멀티 파장을 순차적 또는 동시에 조사한다.
이때 조사되는 파장 범위는 UV(380-450nm), 파란색(420-500nm), 초록색(480-580nm), 주황색(530-730nm), 적색(630-680nm), 원적색(680-760nm), 적외선780-890nm), 백색(430-760nm)에 해당하는 파장 영역을 다 포함할 수 있도록 380 nm에서 890 nm에 이르는 각각의 파장을 기설정된 시간 간격 또는 동시에 조사할 수 있다.
112 단계에서는 이러한 파장으로 복수의 웰을 향하여 조사된 광에 반응하여 상기 복수의 웰로부터 파장별 반사광이 방출되어 파장별 반사광을 센싱한다.
센싱하는 112 단계는, 파장별 반사광의 강도(intensity)를 측정하는 것이다.
본 개시에 따른 조명기를 통해 자성 비드가 현탁된 현탁액에 상술한 파장 영역의 빛을 조사하여 그 반사된 빛을 검출기를 이용하여 받을 수 있기 때문에 자성 비드에 의해 반사 가능한 광의 파장별 반사광의 강도를 측정할 수 있다.
114 단계에서는 센싱된 파장별 반사광의 광 데이터를 분석하고, 116 단계에서 복수의 웰의 자성 비드의 농도를 결정한다.
여기서, 도 2를 참조하여 114 단계 및 116 단계를 자세히 살펴보도록 한다.
도 2는 본 개시에 따른 복수의 웰에 광을 조사하여 센싱된 이미지를 표시한 화면이다.
도 2에 도시된 화면은 복수의 웰이 형성된 플레이트 하부면을 촬상한 이미지이다.
본 개시에서는 예시의 편의를 위해 플레이트 하부면을 촬상한 이미지를 예로 하였지만, 이는 복수의 웰이 형성된 플레이트와 같은 형태에서 자성 비드가 상이하게 현탁된 현탁액들의 비교를 용이하게 하기 위한 것일 뿐, 본 개시의 검출기가 촬상하는 영역이 이에 제한되지 않음을 밝혀 두는 바이다.
도 2의 이미지는 본 개시에 따른 검출기를 통해 촬상한 복수의 파장별 반사광의 이미지를 병합(merge)하여 표시한 이미지이다.
본 개시에 따른 검출기는 서로 다른 파장 범위들에 있는 광 성분들을 가지는 이미지들을 검출하기 위한 픽셀 어레이를 가지는 멀티스펙트럼 이미지 센서를 이용하여 파장별 반사광의 이미지를 파장별로 제공하거나, 복수의 이미지를 모두 병합하여 제공할 수 있다.
본 개시의 검출기는 일 실시 예에 따라 모노크롬 카메라를 이용하여 파장별 반사광의 이미지를 촬상하고, 촬상된 파장별 반사광의 이미지를 병합하여 도 2 좌측에 도시된 바와 같이 하나의 이미지로 생성하여 표시할 수 있다.
이를 이해 본 개시에 따른 검출기는 UV(380-450nm), 파란색(420-500nm), 초록색(480-580nm), 주황색(530-730nm), 적색(630-680nm), 원적색(680-760nm), 적외선780-890nm), 백색(430-760nm)에 해당하는 각 파장 영역의 빛을 센싱하기 위해서는 380 nm에서 890 nm에 해당하는 파장 범위에서의 반사된 빛의 세기를 하나의 조합으로 얻을 수 있어야 한다.
각 파장별 피크 파장은 UV(약 405nm), 파란색(약 457nm), 초록색(약 527nm), 주황색(약 600nm), 적색(약 660nm), 원적색(730nm), 적외선(약 860nm), 백색(약 600nm)을 가질 수 있다.
380 nm에서 890 nm에 해당하는 파장 범위의 빛의 반사 세기 즉, 빛의 강도 이미지를 얻기 위해서는 우선 380 nm에서 890 nm에 이르는 단일 파장 각각에서의 자성 비드로부터의 빛의 반사 세기를 얻을 수 있다.
본 개시에 따른 검출기는 조명기를 통하여 조사된 현탁액으로부터 광학적 신호를 전기적 신호로 변환하고, 전기적 신호들을 기초로 이미지를 생성할 수 있다.
도 2 좌측 이미지는 파장별 반사광의 이미지 각각을 하나로 병합하여 생성된 이미지이고, 1 픽셀당 파장별 해당하는 광 데이터가 모두 반영된 것이다.
예를 들어, UV, 파란색, 초록색, 주황색, 적색, 원적색, 적외선, 백색에 해당하는 파장별 반사광 각각에 대한 8 장의 이미지를 촬상하여 1 화소당 8 파장분의 데이터를 저장함으로써 가능하다.
본 개시에 따른 검출기는 수신되는 파장별 반사광에 대하여 이미지 처리를 수행할 수 있다.
이미지 처리란, 노이즈 제거, 밝기 조정, 선명도 조정 등의 화질 향상을 위한 처리, 이미지 사이즈 변경, 데이터 형식을 변경하는 이미지 처리 등의 다양한 처리들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 개시의 파장별 이미지는 모노크롬 카메라를 통해 그레이 화상으로 획득하고, 획득된 파장별 이미지를 이미지 처리하여 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 이미지로 병합하여 생성 및 표시할 수 있다.
이를 위하여 도 2에 도시된 이미지는 상기 파장별 그레이 화상에 알려진의사 색채(pseudo color)표현법을 이용하여 색을 할당하여 컬러 이미지로 생성한 것으로, 화소당 8 파장별 반사광 별 광 데이터가 모두 반영되어 미소한 농도 레벨 변화를 표시할 수 있다.
도 2 좌측 이미지는 미소한 농도 레벨 변화를 색의 정도(degree of color)를 기반으로 표시한 것이다.
본 개시에 따른 자성 비드는 산화철(Fe2O3)를 포함하는 것으로, 적갈색 산화철 입자이다. 적갈색의 자성 비드의 함량에 따라 도 2에 도시된 플레이트의 열 별 웰 들이 색깔이 상이함을 알 수 있다. 적갈색의 색도가 진할수록 고농도의 자성 비드 현탁액이고, 적갈색의 색도가 흐릴수록 저농도의 자성 비드 현탁액일 수 있다.
이와 같이, 색도를 통해 현탁액의 농도를 결정하기 위해 114 단계에서는 센싱된 파장별 반사광의 광 데이터를 분석하고, 분석된 광 데이터를 기반으로 116 단계에서 복수의 웰의 자성 비드의 농도를 결정한다. 이때, 농도를 결정하는 것은 웰 별 자성 비드의 정확한 농도의 양을 결정하는 것뿐만 아니라, 상대적인 양을 결정하는 것이다.
본 개시는 웰 별 자성 비드의 농도를 결정하기 위해 서로 다른 파장의 복수의 광을 복수의 웰에 조사하고, 상기 복수의 웰로부터 파장별 복수의 광을 센싱하여 센싱된 파장별 반사광의 데이터를 분석하는 것이다.
이를 위해, 각 웰별 파장별 반사광의 광 데이터를 분석하여 강도를 측정한 결과는 아래 테이블과 같이 표시될 수 있다.
웰 NO. 1의 테이블은 본 개시에 따른 자성 비드 농도 결정에서 정상 농도로 판단된 웰의 파장별 강도 값 및 이에 따른 평균 농도를 보인 것이다.
웰 NO 1.
파장 강도 파장 강도 파장 강도 평균농도
UV 62.414 AM 135.511 IR 241.876 136mg/L
B 50.666 R 187.770 W 103.751
G 61.827 FR 252.176
웰 NO. 2의 테이블은 본 개시에 따른 자성 비드 농도 결정에서 비정상 농도로 판단된 웰의 파장별 강도 값 및 이에 따른 평균 농도를 보인 것이다.
웰 NO 2.
파장 강도 파장 강도 파장 강도 평균농도
UV 32.212 AM 76.211 IR 120.456 76mg/L
B 25.333 R 97.330 W 50.241
G 30.423 FR 152.98
상기 테이블에서 각 파장별 및 평균 농도 수치는 설명의 편의를 위해 예를 든 숫자이며, 본 개시가 이에 한정되지 않음은 자명할 것이다.
일 실시 예에 따라 상기 테이블은 도 2의 웰 이미지와 함께 표시될 수 있으며, 사용자가 선택한 웰에 대응하는 번호(예컨대, 웰 NO 1. NO 2)각 파장별 강도 및 이에 따른 평균 농도가 표시된다.
일 실시 예에 따라 상기 테이블은 특정 웰에 대한 파장별 강도 및 이에 따른 평균 농도를 보이기 위한 형태일 뿐이고, 상기 테이블을 복수의 웰별 분석 정보 또는 결과 정보라고 한다면, 상기 테이블에 표시된 플레이트에 형성된 복수의 웰 별 분석정보 또는 결과정보는 어떠한 형태로든 본 개시가 적용된 데이터베이스에서 저장 및 관리될 수 있을 것이다.
상기 테이블에서 평균 농도는 실시 예에 따라 여러가지 인자를 통해 상이하게 산출될 수 있으며 이는 하기에서 자세히 설명될 것이다. 따라서, 상기 테이블에서의 평균 농도는 실시 예에 따라 산출 방법이 다양하게 존재할 수 있다.
114 단계에서 파장별 반사광의 광 데이터 분석 동작은, 상기 파장별 반사광의 강도(intensity)를 측정하여 측정된 파장별 강도를 기반으로 자성 비드의 농도를 판단하기 위한 것이다. 즉, 본 개시에 따른 현탁액에서 자성 비드 농도 결정은 파장별 강도를 측정하고, 측정된 강도를 기반으로 자성 비드 농도를 판단하는 것이다.
본 개시에 따른 자성 비드 농도의 측정은 일 실시 예에 따르면, 반사광의 강도 측정에 일반적으로 사용되는 수광 강도 센서를 이용하여 측정할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 파장별 반사광의 강도는 복수의 광으로 조사하고, 전체 스펙트럼에 대하여 반사된 빛의 특성을 측정하여 반사광 스펙트럼과 입사광 스펙트럼과 비교하여 측정할 수 있다. 또 다른 실시 예에 따르면, 파장별 세기인 진폭으로 측정하거나 또는 광량자의 개수로 강도를 측정할 수 있으나 어느 하나에 본 개시가 한정되지 않는다.
본 개시에 따른 자성 비드 농도의 판단은 상기 테이블(웰 NO 1, 웰 NO 2)에 도시된 바와 같이 정상 농도인 경우와, 비정상 농도인 경우를 직관적으로 구별하여 표시할 수 있다.
자성 비드의 농도를 검출하고하 하는 파장별 복수의 광이 조사된 복수의 웰로부터 파장별 반사광의 광 데이터 즉, 강도를 측정한 결과 정상 농도로 판단된 경우 파장별 강도 수치를 특정색 예컨대, 파란색으로 표시하고, 비정상 농도로 판단된 경우 정상 농도로 판단된 경우와 구분되는 색 예컨대, 빨간색으로 강도 수치를 표시할 수 있다. 이때, 파란색 및 빨간색은 농도의 상태를 구별하기 위한 표시일 뿐 본 개시가 이에 한정되지 않는다.
이와 같이, 본 개시에 따른 자성 비드 농도 결정 방법에 있어서 자성 비드 농도의 정상 혹은 비정상 여부를 판단하기 위해서, 상기 파장별 반사광의 광 데이터를 이용하여 (i) 상기 웰의 자성 비드의 특정 농도 값 또는 농도 범위를 산출하거나, 또는 (ii) 상기 웰의 자성 비드의 농도가 일정 범위의 농도 내에 존재하는지를 확인하여 자성 비드의 농도의 정상 혹은 비정상 여부를 판단할 수 있다.
상기 (i)에서 상기 웰의 자성 비드의 특정 농도 값은 웰 별 현탁액의 농도 값을 산출하기 위해 실시 예에 따라 다양한 단위의 농도 값으로 표시할 수 있다.
예를 들어, 현탁액 100g 속에 녹아 있는 자성 비드의 그램(g) 수를 % 단위로 표시하는 농도 값, 현탁액 단위 부피 속에 녹아 있는 자성 비드의 물질량을 통해 M(=mol/L)을 사용하는 몰농도(molarity), 현탁액 100ml 속에 녹아 있는 자성 비드의 ml수로 자성 비드의 부피 백분율을 산출하는 부피 백분율(volume percent) 등 당업자에게 잘 알려진 농도 값의 단위 표현이고, 이러한 단위를 갖는 농도 값은 모두 파장별 반사광의 강도를 기반으로 산출된다.
본 개시에 따른 농도 값 또는 농도 범위 산출은 상술한 단위를 선택적으로 사용하여 표시할 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되지 않음은 자명할 것이다.
복수의 웰 별 현탁액의 농도 값 또는 농도 범위는 해당 단위에 기반하여
개별적 수치로 표시되고, 상기 (i)를 기반으로 자성 비드 농도의 정상 여부를
결정할 수 있다.
상세하게는, 파장별 반사광의 각각의 강도에 기반한 농도값 또는 농도 범위가 상기 파장별로 미리 제공되는 강도 값 또는 범위 내에 포함되는지 확인하고, (a) 상기 파장별 반사광 모두가 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (b) 미리 설정된 개수 이상의 파장별 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (c) 둘 이상의 미리 선택된 파장의 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되면 상기 웰의 자성 비드가 소망하는 농도의 범위에 존재하는 것으로 결정하여 농도를 정상으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 서로 다른 파장의 복수의 광에 대한 농도 값이 하기와 같이 산출(설명의 편의를 위해 단위는 생략)된 경우,
UV: 62, 파란색: 50, 초록색: 61, 주황색: 135, 적색: 187, 원적색: 252, 적외선: 241, 백색: 103
일 실시 예에 따라 상기 (a)를 사용하여 자성 비드의 농도를 결정하기 위해서는 파장별로 미리 제공된 기준 농도값 또는 기준 농도 범위와 비교하여 파장 각각에 대한 상기 기준에 도달하는 경우 소망하는 농도 범위에 존재하는 것으로 결정할 수 있다.
다른 실시 예에 따라 상기 (b)를 사용하여 자성 비드의 농도를 결정하기 위해서는 파장별로 미리 제공된 기준 농도값 또는 기준 농도 범위와 비교하여 미리 설정된 개수 이상의 파장의 반사광이 상기 기준에 도달하는 경우 소망하는 농도 범위에 존재하는 것으로 결정할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 개수 이상은 최소 1개 이상 또는 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라 상기 (c)를 사용하여 자성 비드의 농도를 결정하기 위해서는 파장별로 미리 제공된 기준 농도값 또는 기준 농도 범위와 비교하여 특정 파장의 반사광이 상기 기준에 도달하는 경우 소망하는 농도 범위에 존재하는 것으로 결정할 수 있다. 이때, 특정 파장은 자성 비드의 색깔을 보다 선명하게 표현할 수 있는 파장 영역의 파장들 일 수 있으며, 광이 조사되는 피사체의 색깔에 따라 변동적으로 선택될 수 있다.
또는, 상기 (i)를 기반으로 자성 비드의 농도를 결정하기 위해서는,
상기 (a)를 사용하여 모든 파장에 대한 반사광의 농도 값 또는 농도 범위의 평균을 구하고, 이를 기반으로 상기 웰의 자성 비드가 소망하는 농도의 범위에 존재하는 것으로 결정할 수도 있다.
상기 (b)를 사용하여 미리 설정된 개수 이상에 대한 반사광의 농도 값 또는 농도 범위의 평균을 구하고, 이를 기반으로 상기 웰의 자성 비드가 소망하는 농도의 범위에 존재하는 것으로 결정할 수도 있다.
(c)를 사용하여 특정 파장에 대한 반사광의 농도 값 또는 농도 범위의 평균을 구하고, 이를 기반으로 상기 웰의 자성 비드가 소망하는 농도의 범위에 존재하는 것으로 결정할 수도 있다.
또는 이러한 각 실시 예에서 특정 파장의 반사광에 가중치를 설정하여, 평균을 구하고, 이를 기반으로 상기 웰의 자성 비드가 소망하는 농도의 범위에 존재하는 것으로 결정할 수도 있다.
이러한 실시 예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
이어서, 본 개시에 따른 자성 비드 농도 결정 방법에 있어서, 자성 비드 농도의 정상 혹은 비정상 여부를 판단하기 위해서, 상기 파장별 반사광의 광 데이터를 이용하여 상기 (ii)는 상기 웰의 자성 비드의 농도가 일정 범위의 농도 내에 존재하는지를 확인하여 자성 비드의 농도를 결정할 수 있다.
상세하게는, 파장별 반사광의 각각의 강도에 대하여 특정 농도 값 또는 특정 농도 범위로 표준화하여 미리 제공하고, 센싱된 강도에 기반한 농도값 또는 농도 범위가 상기 미리 제공되는 표준화된 농도값 또는 농도범위를 가지는 강도 값 또는 강도 범위 내에 포함되는지 확인하고, (a) 상기 파장별 반사광 모두가 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (b) 미리 설정된 개수 이상의 파장별 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (c) 둘 이상의 미리 선택된 파장의 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되면 상기 웰의 자성 비드가 소망하는 농도의 범위에 존재하는 것으로 결정하여 농도를 정상으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 센싱된 서로 다른 파장의 복수의 광에 대한 강도가 하기와 같이 측정된 경우,
UV: 62, 파란색: 50, 초록색: 61, 주황색: 135, 적색: 187, 원적색: 252, 적외선: 241, 백색: 103
상기 미리 제공되는 강도 값 또는 강도 범위 내에 상기 센싱된 파장별 반사광의 광 데이터가 포함되는지 여부를 상기 (a) 또는 (b) 또는 (c)를 기반으로 판단한다. 이때, 강도 범위는 미리 제공되는 표준화된 농도값 또는 농도 범위를 가지는 파장별 강도 값에 ± 10, 20, 30 또는 그 이상·이하를 가지는 범위에 해당될 수 있다.
상기 (ii) 상기 웰의 자성 비드의 농도가 일정 범위의 농도 내에 존재하는지를 확인은 알려진 복수의 농도별 자성 비드에 대한 파장별 반사광 강도의 표준 곡선(standard curve)을 이용하여 수행할 수 있다.
자성 비드 농도를 알고 있는 서로 다른 농도의 현탁액들에 파장별 각각의 강도를 측정하여 표준 곡선 그래프를 작성한다. 예를 들어, 현탁액의 농도를 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60 mg/L를 x축과, 각 농도에 대한 파장별 반사광의 강도를 y축으로 설정하여 그래프를 작성한다.
본 개시에서는 표준 곡선을 이용하여 선형 회귀 분석법(linear regression)으로 데이터를 이용하여 선형화할 기준값 레인지(range)를 결정한다.
결정된 기준값 레인지를 이용하여 파장별 반사광의 각각의 강도가 상기 (i) 또는 (ii) 또는(iii)를 수행하여 포함되면 상기 웰의 자성 비드가 소망하는 농도의 범위에 존재하는 것으로 결정한다.
도 3 및 도 4는 본 개시에 따른 현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 방법을 실현하기 위한 시스템(300)의 구성을 보인 도면이다.
도 3 및 도 4에 도시된 본 개시에 따른 시스템(300)은 비록, 플레이트(340)를 하부에서 조명하고, 이를 하부에서 센싱하는 구성을 보였지만, 본 개시가 이에 한정되지 않으며, 플레이트(340) 전체를 조사할 수 있고, 플레이트에 포함된 웰에서 반사되는 광을 센싱할 수 있다면 조명기(310) 및 검출기(320)의 위치는 얼마든지 변경 가능함은 물론이다.
또한, 본 개시에 따른 시스템(300)의 조명기(310) 및 검출기(320)는 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 조명기(310) 내 검출기(320)가 위치하는 형태이지만, 본 개시에 따른 조명기(310) 및 검출기(320)는 이에 한정되지 않으며 도 3에 도시된 분산되어 위치하는 조명기(310) 및 검출기(320)와 같이 본 개시에 따른 용도에 적합하게 얼마든지 변경 가능함은 물론이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 개시에 따른 시스템(300)은 조명기(310), 검출기(320) 및 제어부(330)를 포함한다.
조명기(310)는 서로 다른 파장의 복수의 광을 현탁액에 조사한다.
본 개시에 따른 현탁액은 자성 비드가 현탁된 용액이지만, 본 개시가 이에 한정되지 않으며, 자성 비드와 같은 입자(particle)가 용액 속에서 분산되어 있을 경우 상기 입자의 함량을 검사하고자 하는 목적하는 용도에 적합하게 얼마든지 변경 가능함은 물론이다.
복수의 광은 자성 비드에 의해 반사 가능한 광에서 선택된다.
일 실시 예에 따르면, 본 개시에 따른 조명기(310)는 복수의 웰에 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 본 개시에 따른 조명기(310)는 복수의 웰에 백색의 단일 파장의 광을 조사할 수 있다.
검출기(320)는 상기 조명기를 통해 복수의 광이 조사된 상기 현탁액으로부터 파장별 반사광을 센싱한다.
본 개시에 따른 검출기(320)는 색도계(colorimetry)이고, 색도계는 모노크롬(monochrome) 카메라, RGB 컬러 카메라를 포함할 수 있다.
예를 들어, 검출기가 RGB 컬러 카메라인 경우 조명기는 백색의 단일 파장의 광을 조사할 수 있고, 조사된 백색 파장을 적색(red)광, 초록색(green)광 및 파란색(blue)광의 필터를 통해 각각 센싱할 수 있다.
검출기가 모노크롬 카메라인 경우 조명기는 UV광, 파란색광, 초록색광, 주황색광, 적색광, 원적색광, 적외선광, 백색광을 포함하는 광을 각각 센싱할 수 있다.
본 개시는 조명기(310)로부터 복수의 웰을 향하여 조사된 광에 반응하여 상기 복수의 웰로부터 파장별로 반사광이 방출되어 이를 검출기(320)를 통해 센싱하고, 센싱된 파장별 반사광의 강도를 측정하여 측정된 강도를 기반으로 웰 별 자성 비드의 농도를 결정하기 위한 것이다.
이를 위해 본 개시에 따른 제어부(330)는 서로 다른 파장의 광을 온-오프 조합에 따라 조사하도록 상기 조명기(310)를 제어하고, 상기 제어 신호와 동기화된 제어 신호에 따라 상기 검출기(320)를 구동하고, 상기 검출기(320)에서 센싱된 상기 파장별 반사광의 광 데이터를 분석하여 상기 파장별 반사광의 강도를 측정하고, 상기 현탁액의 농도를 결정한다.
실시 예에 따라 조명기(310)는 파장별 필터를 이용할 경우 파장별 광의 온-오프 조합이 필요없이 1회 광 조사를 통해 서로 다른 파장의 복수의 광을 구분하여 조사할 수 있다. 이럴 경우 검출기(320) 또한 1회 센싱된 반사광을 필터를 통해 파장별로 검출 가능 하다.
일 실시 예에 따르면, 제어부(330)는, 자성 비드 농도의 정상 혹은 비정상 여부를 판단하기 위해서, 파장별 반사광의 광 데이터를 이용하여 (i) 상기 웰의 자성 비드의 특정 농도 값 또는 농도 범위를 산출하거나 또는 (ii) 상기 웰의 자성 비드의 농도가 일정 범위의 농도 내에 존재하는지를 확인한다.
제어부(330)가 상기 (i)를 기반으로 자성 비드 농도의 정상 여부를 결정하기 위해 파장별 반사광의 각각의 강도에 기반한 농도값 또는 농도 범위가 상기 파장별로 미리 제공되는 강도 값 또는 범위 내에 포함되는지 확인하고, (a) 상기 파장별 반사광 모두가 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (b) 미리 설정된 개수 이상의 파장별 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (c) 둘 이상의 미리 선택된 파장의 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되면 상기 웰의 자성 비드가 소망하는 농도의 범위에 존재하는 것으로 결정하여 농도를 정상으로 판단할 수 있다.
제어부(330)가 자성 비드 농도의 정상 혹은 비정상 여부를 판단하기 위해서, 상기 파장별 반사광의 광 데이터를 이용하여 상기 (ii)는 상기 웰의 자성 비드의 농도가 일정 범위의 농도 내에 존재하는지를 확인하여 자성 비드의 농도를 결정하기 위해서, 파장별 반사광의 각각의 강도에 대하여 특정 농도 값 또는 특정 농도 범위로 표준화하여 미리 제공하고, 센싱된 강도에 기반한 농도값 또는 농도 범위가 상기 미리 제공되는 표준화된 농도값 또는 농도범위를 가지는 강도 값 또는 강도 범위 내에 포함되는지 확인하고, (a) 상기 파장별 반사광 모두가 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (b) 미리 설정된 개수 이상의 파장별 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (c) 둘 이상의 미리 선택된 파장의 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되면 상기 웰의 자성 비드가 소망하는 농도의 범위에 존재하는 것으로 결정하여 농도를 정상으로 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어부(330)는, 알려진 복수의 농도별 자성 비드에 대한 파장별 반사광 강도의 표준 곡선(standard curve)을 이용하여 웰의 자성 비드 농도가 일정 범위의 농도 내에 존재하는 지를 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 개시에 따른 시스템(300)은 자동 비전검사 시스템을 포함할 수 있다.
자동 비전 검사 시스템은 복수의 웰로 형성된 플레이트, 플레이트가 위치하여 이송되는 컨베이어, 조명기, 검출기를 구비하고, 비전검사용 영상을 획득하기 위한 비전검사용 영상획득 장치, 비전검사용 영상획득 장치로부터 전송받은 영상 데이터를 분석하여 검사판정을 하고, 비전검사를 위한 영상정보의 저장관리(데이터베이스) 및 비전검사 결과정보의 저장관리를 하는 비전검사용 컴퓨터를 포함한다. 비전 검사용 영상 획득 장치로부터 획득된 영상에 대해 비전검사용 컴퓨터는 그레이 데이터값을 가지고 각각 해당하는 검사판단 설정기준값에 의해 판단을 하거나, RGB 성분별 데이터값을 가지고 각각 해당되는 검사판단 설정 기준값에 의해 판단을 할 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상으로 본 개시의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예 일뿐이며, 이에 본 개시의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 개시의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (18)

  1. 자성 비드가 현탁된 현탁액을 포함하는 복수의 웰에 서로 다른 파장의 복수의 광을 조사하는 단계;
    광 센서를 포함하는 검출기를 이용하여 상기 복수의 웰로부터 파장별 반사 광을 센싱하는 단계; 및
    센싱된 상기 파장별 반사광의 광 데이터를 분석하여 상기 복수의 웰의 자성 비드의 농도를 결정하는 단계; 를 포함하는 현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 파장별 반사광을 센싱하는 단계는,
    상기 파장별 반사광의 강도(intensity)를 측정하고,
    상기 센싱된 파장별 반사광의 광 데이터의 분석은,
    상기 측정된 강도를 기반으로 상기 복수의 광에 대응하는 색을 할당하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 광은,
    상기 자성 비드에 의해 반사 가능한(reflectable) 광에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 복수의 광은,
    UV광, 파란색광, 초록색광, 주황색광, 적색광, 원적색광, 적외선광, 백색광 중에서 선택된 둘 이상의 광이고,
    순차적으로 조사되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 자성 비드의 농도를 결정하는 단계는,
    상기 파장별 반사광의 광 데이터를 이용하여 (i) 상기 웰의 자성 비드의 특정 농도 값 또는 농도 범위를 산출하거나 또는 (ii) 상기 웰의 자성 비드의 농도가 일정 범위의 농도 내에 존재하는지를 확인하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱된 파장별 반사광의 광 데이터의 분석은,
    알려진 복수의 농도별 자성 비드에 대한 파장별 반사광 강도의 표준 곡선(standard curve)을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 파장별 반사광의 각각의 강도가 상기 파장별로 제공되는 강도 범위 내에 포함되는지 확인하고, (i) 상기 파장별 반사광 모두가 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (ii) 미리 설정된 개수 이상의 파장별 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (iii) 둘 이상의 미리 선택된 파장의 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되면 상기 웰의 자성 비드가 소망하는 농도의 범위에 존재하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출기는 색도계(colorimetry)인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 검출기는,
    모노크롬 카메라에 의해 상기 반사광을 파장별로 센싱하고, 센싱된 파장별 반사광의 이미지를 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 광을 조사하는 단계는,
    제어부의 제어 신호에 의하여 상기 서로 다른 파장의 광을 온-오프 조합에 따라 조사하는 단계를 포함하고,
    상기 센싱하는 단게는,
    상기 제어 신호와 동기화된 제어 신호에 따라 상기 검출기를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성 비드는 산화철(Fe2O3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성 비드는 적갈색 산화철 입자임을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성 비드는 0.1 μm 내지 6 μm 의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 서로 다른 파장의 복수의 광을 현탁액에 조사하는 조명기;
    상기 조명기를 통해 복수의 광이 조사된 상기 현탁액으로부터 파장별 반사광을 센싱하는 검출기; 및
    상기 서로 다른 파장의 광을 온-오프 조합에 따라 조사하도록 상기 조명기를 제어하고, 상기 제어 신호와 동기화된 제어 신호에 따라 상기 검출기를 구동하고, 상기 검출기에서 센싱된 상기 파장별 반사광의 광 데이터를 분석하여 상기 파장별 반사광의 강도를 측정하고, 상기 현탁액의 농도를 결정하는 제어부; 를 포함하는 현탁액에서의 농도 결정 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 파장별 반사광의 광 데이터를 이용하여 (i) 상기 웰의 자성 비드의 특정 농도 값 또는 농도 범위를 산출하거나 또는 (ii) 상기 웰의 자성 비드의 농도가 일정 범위의 농도 내에 존재하는지를 확인하는 것을 특징으로 하는 현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제어부는,
    알려진 복수의 농도별 자성 비드에 대한 파장별 반사광 강도의 표준 곡선(standard curve)을 이용하는 것을 특징으로 하는 현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 파장별 반사광의 각각의 강도가 상기 파장별로 제공되는 강도 범위 내에 포함되는지 확인하고, (i) 상기 파장별 반사광 모두가 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (ii) 미리 설정된 개수 이상의 파장별 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되거나, (iii) 둘 이상의 미리 선택된 파장의 반사광이 상기 강도 범위 내에 포함되면 상기 웰의 자성 비드가 소망하는 농도의 범위에 존재하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 현탁액에서의 자성 비드 농도 결정 시스템.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 현탁액은,
    자성 비드가 현탁된 용액임을 특징으로 하는 현탁액에서의 농도 결정 시스템.
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