KR20180041688A - 다중 파라미터 수질 모니터링을 위한 다중 여기-다중 방출 형광계 - Google Patents

다중 파라미터 수질 모니터링을 위한 다중 여기-다중 방출 형광계 Download PDF

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KR20180041688A
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케빈 알. 플래너건
크리스토퍼 제이 팔레시스
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와이에스아이 인코포레이티드
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Abstract

물의 품질을 모니터링하기 위한 형광계가 제공되며, 이 형광계는 여기원들의 배열, 복수의 방출광 검출기들의 배열 및 시그널 프로세서를 포함한다. 여기원들의 배열에서, 각각의 여기원은 각각의 조명 파장에서 각각의 여기원 광학 시그널링을 제공한다. 복수의 방출광 검출기들의 배열은 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하는 물로부터 방출되는 복수의 방출 파장을 검출하며, 이때, 상기 복수의 공존 형광 종들은 여기원들의 배열로부터 제공되는 각각의 조명 파장에 의해 조명될 때 적어도 2개의 상이한 파장에서 광선을 방출한다. 복수의 방출광 검출기들의 배열은 또한, 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하는 복수의 방출광 검출기 시그널링을 제공한다. 시그널 프로세서는 복수의 방출광 검출기 시그널링을 수신하고, 수신된 복수의 방출광 검출기 시그널링에 기초하여, 준-동시(near-simultaneous) 식별 기술을 사용하여, 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 해당 시그널링을 결정한다.

Description

다중 파라미터 수질 모니터링을 위한 다중 여기-다중 방출 형광계
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 임시특허출원 62/200,336호(911-023.1-1//N-YSI-0031)(2015년 8월 3일 출원)의 이익을 주장하며, 이 문헌은 그 전체가 인용에 의해 본 명세서에 통합된다.
본 발명은 수질을 측정하기 위한 기술에 관한 것이며; 더욱 상세하게는, 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들의 검출에 기초하여 수질을 측정하는 기술에 관한 것이다.
하수 및 폐수의 존재를 모니터링하는 것을 포함하여, 물을 모니터링하기 위한 기술이 당해 기술분야에 공지되어 있다. 하수에 오염된 물의 확인은 복잡한 공정이며, 예를 들어, 특히, 단일 방출 파장만을 사용하는 경우, 폐수의 존재를 명확하게 측정하지 못하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 관점에서, 물을 모니터링할 수 있는 더 좋은 방법이 업계에서 요구되고 있다.
예를 들어, 본 발명은 물의 품질을 모니터링하기 위한 새롭고 독창적인 기술을 포함한다.
일부 구현예에 따르면, 본 발명은 여기원들의 배열, 복수의 방출광 검출기들의 배열 및 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈의 조합을 특징적으로 포함하는, 물의 품질을 모니터링하기 위한, 예를 들어 형광계의 형태의, 장치를 포함할 수 있다.
여기원들의 배열 내의 각각의 여기원은, 예를 들어 모니터링되는 물과 관련하여, 각각의 조명 파장에서 각각의 여기원 광학 시그널링을 제공하도록 구성될 수 있다.
복수의 방출광 검출기들의 배열은, 여기원들의 배열로부터 제공된 각각의 조명 파장에 의해 조명될 때 적어도 2개의 상이한 파장에서 광선을 방출하는 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하는 물로부터 방출된 복수의 방출 파장을 검출하도록, 또한, 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하는 복수의 방출광 검출기 시그널링을 제공하도록 구성될 수 있다.
시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈은 복수의 방출광 검출기 시그널링을 수신하도록, 그리고, 수신된 복수의 방출광 검출기 시그널링에 기초하여, 준-동시(near-simultaneous) 식별 기법을 사용하여, 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 해당 시그널링을 결정하도록 구성될 수 있다.
본 장치는 다음의 추가 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
여기원들의 배열은, 예를 들어 여기 LED와 같은, 여기원을 포함할 수 있고, 조명 파장은 280 나노미터일 수 있으며; 복수의 방출광 검출기들의 배열은, 물 내의 피크-T 단백질-유사체(예를 들어, 피크-T 트립토판을 포함)의 존재를 검출하기 위해 340 나노미터의 광선을 검출하도록 구성된 제1 방출광 검출기; 및 물 내의 피크-A 휴믹/풀빅 유사체(peak A humic/fulvic-like)의 존재를 검출하기 위해 450 나노미터의 광선을 검출하도록 구성된 제2 방출광 검출기를 포함한다.
복수의 방출광 검출기들의 배열은, 물로부터 방출된 복수의 방출 파장을 감지하고 필터링하도록, 그리고, 복수의 방출광 검출기 시그널링을 제공하도록 구성된 복수의 광다이오드 및 광학 대역통과 필터를 포함할 수 있다.
광학 대역통과 필터는, 예를 들어, 물 내의 피크-T 단백질 유사체의 존재를 검출하기 위해 340 나노미터의 광선을 필터링하도록 구성된 제1 광다이오드 및 광학 대역통과 필터; 및, 물 내의 피크-A 휴믹/풀빅 유사체의 존재를 검출하기 위해 450 나노미터에서 광선을 필터링하도록 구성된 제2 광다이오드 및 광학 대역통과 필터;를 포함할 수 있다.
여기원들의 배열은, 복수의 조명 파장(예를 들어, 복수의 여기 LED)에서, 복수의 여기원 광학 시그널링을 제공하도록 구성된 복수의 여기원들을 포함할 수 있다.
복수의 방출광 검출기들의 배열은 관심대상 형광 방출 파장에 스펙트럼 중심을 두는 광학 대역통과 필터를 포함할 수 있다.
복수의 방출광 검출기들의 배열은 형광 포획 및 분석을 위한 하나 이상의 광섬유 또는 집속 렌즈와 광학 스펙트럼 분석기의 조합을 포함할 수 있다.
복수의 여기원들은 적합한 제어 시그널링(control signaling)에 응답하고 복수의 여기원 광학 시그널링을 준-동시에 제공함으로써, 복수의 조명 파장을 생성하고 복수의 방출 파장을 검출하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 복수의 여기원들은 대응하는 적합한 제어 시그널에 응답하고 복수의 여기원 광학 시그널링을 선택적으로(selectively) 제공함으로써, 복수의 조명 파장을 생성하고 복수의 방출 파장을 검출하도록 구성될 수 있다. 달리 표현하면, 복수의 여기원들 및 복수의 방출광 검출기들의 배열은 제어 시그널에 응답하고 복수의 여기원 광학 시그널링을 준-동시에(near-simultaneously) 또는 선택적으로(selectively) 제공함으로써, 여기 파장들의 임의의 조합 또는 검출된 형광 방출을 생성하도록 구성될 수 있다.
형광계는 단일 센서 몸체로 구성되거나 단일 센서 몸체의 일부를 구성할 수 있다. 단일 센서 몸체는 형광계를 둘러싸는 수밀 하우징(water tight housing)을 갖는 존데(sonde)를 포함하거나 그러한 존데의 형태를 취할 수 있다. 존데는 포트(port)를 포함할 수 있다; 형광계는 존데의 포트 내에 끼워지도록 구성된 전기 커넥터를 포함할 수 있다. 전기 커넥터는, 예를 들어 센서 전자 장치(sensor electronics)를 함유하는, 인쇄 회로 기판(PCB)에 부착되도록 구성될 수 있다. 센서 전자 장치는 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈을 포함할 수 있다. 형광계는, 여기원들의 배열과 복수의 방출광 검출기들의 배열을 포함하는, 전자-광학-기계 요소(electro-opto-mechanical component)를 포함하는 광학-기계 헤드(opto-mechanical head)를 포함할 수 있다. 수밀 하우징은, 모니터링되는 물 내의 복수의 공존 형광 종들과 존데 내에 함유된 전자-광학-기계 요소 사이의 광학적 투과/상호작용을 허용하도록 구성된 윈도우를 포함할 수 있다. 예를 들어, 윈도우는 사파이어로 만들어질 수 있으며, 뿐만아니라, 복수의 다른 윈도우 재료들로 만들어질 수 있다.
예를 들어, 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈은, 추가 처리를 위해, 준-동시(near-simultaneous) 식별 기술을 사용하여, 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 해당 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 추가 처리는, 모니터링되는 물을 추가로 처리하기 위한 제어 시그널링을 제공하는 것을 포함하거나 또는 그러한 것의 형태를 취할 수 있다; 또는 추가 처리는, 물을 모니터링 하기 위해 물 모니터링 공정 자체를 적응시키기 위한 제어 시그널링을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 해당 시그널링은, 식별과 관련된 시각적 디스플레이 및/또는 청각적/시각적 알람 등을 제공하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
형광계는, 여기원들의 배열 및 복수의 방출광 검출기들의 배열을 포함하는 전자-광학-기계 요소로 구성된 광학-기계 헤드를 포함할 수 있다.
복수의 여기원들은 복수의 방출광 검출기들의 배열의 둘레에 원주 방향으로 구성되거나 배열될 수 있다.
일부 구현예에 따르면, 본 발명은 적어도 다음의 기능들을 수행하도록 구성된 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈의 형태를 취하는 장치를 포함할 수 있다:
각각의 여기원이 각각의 조명 파장에서 각각의 여기원 광학 시그널링을 제공하도록 구성되어 있는 여기원들의 배열에 의해 제공되는 여기원 시그널링에 관한 정보, 및 물로부터 방출되는 복수의 방출 파장을 검출하도록 구성된 복수의 방출광 검출기들의 배열에 의해 제공되는 복수의 방출광 검출기 시그널링에 관한 정보를 함유하는 시그널링을 수신하는 기능으로서, 여기서, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하며, 상기 복수의 공존 형광 종들은 상기 여기원들의 배열로부터 제공되는 각각의 조명 파장에 의해 조명될 때 적어도 2개의 상이한 파장에서 광선을 방출하며, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하는, 기능; 및
상기 수신된 시그널링에 기초하여, 준-동시 식별 기술을 사용하여, 상기 물에 존재하는 상기 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 해당 시그널링을 결정하는 기능.
예를 들어, 시그널 프로세서 또는 시그널 프로세서 모듈은 시그널 프로세서와, 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 메모리와의 일부 조합의 형태를 취할 수 있으며, 여기서, 시그널 프로세서 및 적어도 하나의 메모리는, 예를 들어 수신된 시그널링에 응답하고 해당 시그널링을 결정하기 위해, 수신된 시그널링에 기초하여 본 장치가 본 발명의 기능을 실행하도록 구성된다. 또한, 그러한 장치는 앞에서 언급된 특징들(features) 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
일부 구현예에 따르면, 본 발명은 다음의 단계들을 포함하는 방법을 포함할 수 있다:
시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈에서, 각각의 여기원이 각각의 조명 파장에서 각각의 여기원 광학 시그널링을 제공하도록 구성되어 있는 여기원들의 배열에 의해 제공되는 여기원 시그널링에 관한 정보, 및 물로부터 방출되는 복수의 방출 파장을 검출하도록 구성된 복수의 방출광 검출기들의 배열에 의해 제공되는 복수의 방출광 검출기 시그널링에 관한 정보를 함유하는 시그널링을 수신하는 단계로서, 여기서, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하며, 상기 복수의 공존 형광 종들은 상기 여기원들의 배열로부터 제공되는 각각의 조명 파장에 의해 조명될 때 적어도 2개의 상이한 파장에서 광선을 방출하며, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하는, 단계; 및
상기 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈에서, 상기 수신된 시그널링에 기초하여, 상기 준-동시 식별 기술을 사용하여, 상기 물에 존재하는 상기 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 해당 시그널링을 결정하는 단계.
상기 방법은 또한, 앞에서 언급된 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 구현예에 따르면, 본 발명은 다음의 형태를 취하는 장치를 포함할 수 있다:
시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈에서, 각각의 여기원이 각각의 조명 파장에서 각각의 여기원 광학 시그널링을 제공하도록 구성되어 있는 여기원들의 배열에 의해 제공되는 여기원 시그널링에 관한 정보, 및 물로부터 방출되는 복수의 방출 파장을 검출하도록 구성된 복수의 방출광 검출기들의 배열에 의해 제공되는 복수의 방출광 검출기 시그널링에 관한 정보를 함유하는 시그널링을 수신하는 수단으로서, 여기서, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하며, 상기 복수의 공존 형광 종들은 상기 여기원들의 배열로부터 제공되는 각각의 조명 파장에 의해 조명될 때 적어도 2개의 상이한 파장에서 광선을 방출하며, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하는, 수단; 및
상기 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈에서, 상기 수신된 시그널링에 기초하여, 상기 준-동시 식별 기술을 사용하여, 상기 물에 존재하는 상기 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 해당 시그널링을 결정하는 수단.
이러한 장치는 또한, 앞에서 언급된 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에 따르면, 상기 장치는 앞에서 언급된 방법의 단계들을 수행하기 위한 컴퓨터 실행 가능 구성요소들을 갖는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 형태를 취할 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 또한, 앞에서 언급된특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 특허 출원의 출원 시점에서, 다른 유사한 제품들이 공지되어 있고, "TurnerDesigns and UviLux Tryptophan Fluorometer"와 같은 회사에 의해 제조되고 있다.
본 발명과 이들 공지된 제품 사이의 유사성은 다음을 포함할 수 있다: 폐수의 형광 기반 광학적 감지; 트립토판에 대한 방출 파장은 본 명세서에서 설명된 방출 파장 중 단지 하나와 중첩될 것이다.
본 발명과 이들 공지된 제품들 사이의 차이점은 다음을 포함할 수 있다: 본 발명에 따라 본 명세서에 기술된 센서는, 폐수 검출에 대한 의미있고 증가된 확신을 위한 이중 방출 파장을 이용한다는(이 모두가 단일 센싱 몸체 내에서 이루어짐) 주요 이점 및 혁신을 갖는다.
도면은 다음과 같은 도 1 내지 4를 포함하며, 이들이 반드시 축척 대로 그려진 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 구현예에 따른 센서 몸체 형태의 장치의 다이어그램을 보여준다.
도 2는 도 2a 및 도 2b를 포함하며, 여기서, 도 2a는 도 1의 센서 몸체의 일부를 형성할 수 있는 광학-기계 헤드의 정면도이고, 도 2b는 본 발명의 일부 구현예에 따른, 도 2a의 광학-기계 헤드의 단면도(또는 부분 단면도)이다.
도 3은 도 3a 및 3b를 포함하며, 여기서, 도 3a는 도 1의 센서 몸체의 일부를 형성할 수 있는 다중 파라미터 감지를 위한 광학-기계 헤드의 정면도이고, 도 3b는 본 발명의 일부 구현예에 따른, 도 3a의 광학-기계 헤드의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일부 구현예에 따른, 예를 들어 신호 처리 기능을 구현하기 위한 시그널 프로세서 또는 시그널 프로세싱 모듈을 갖는, 장치의 블록도를 보여준다.
기본 기술 개요
형광계의 제1 구체화에 있어서, 본 발명에 따른 전반적으로 20으로 표시된 형광계는 피크-T 트립토판 유사체(λex/em = 280/340 나노미터) 및 피크-A 휴믹/풀빅 유사체(λex/em= 280/450 나노미터)의 형광을 측정하도록 구성될 수 있으며, 이때, 예를 들어, 하수로 오염된 물을 식별하는 수단으로서 단일 여기원/이중 방출광 검출을 일반적으로 사용할 수 있다. 하수로 오염된 물의 긍정적인 확인은, 복수의 형광 종들의 준-동시 식별을 통해 더욱 정확하게 결정될 수 있다는 점에서, 복잡하다. 가까운 구체적 사례에 있어서, 본 발명의 일부 구현예에 따르면, 단일 센싱 몸체 내에서 2개의 검출된 형광 방출 파장을 요구하는 2개의 종에 대한 준-동시(near-simultaneous) 식별이 추구될 수 있다. 그것은, 폐수 식별이라는 단일 문제를 해결하는 역할을 하는 복수의 형광의 조합된 정보이다. 본 발명자들은 단일 방출 파장만으로는 폐수의 존재를 모호하지 않게 결정할 수 없다는 것을 이해하게 되었으며, 당해 기술분야의 이러한 "단일 방출 파장" 문제를 해결하기 위해 본 명세서에 개시된 새롭고 독창적인 기술을 제공하게 되었다.
또한, 본 발명의 사상은 2개의 형광 종의 식별에만 한정되는 것으로 의도되지 않으며, 오히려, 예를 들어 3개 이상의 형광 종을 포함하는, 복수의 형광 종의 준-동시 검출의 가능성을 포괄하는 것으로 의도된다. 일부 구현예에 따르면, 이러한 개념은, 단일 센싱 몸체 내에서 복수의 형광 종을 준-동시에(near-simultaneously) 검출하기 위해, 복수의 여기원 및 복수의 방출 파장 검출을 포함하도록 확장될 수 있다. 수질 모니터링의 경우, 복수의 형광 종의 존재가, 임의의 특정의 목적하는 측정량(measurand)을 모호하게 하거나 간섭하는 경향을 갖는 경우가 종종 있다. 본 명세서에 개시되거나 제시된 바와 같은 복수의 종의 준-동시(near-simultaneous) 식별은, 관심대상인 수질 파라미터를 분리하고 더욱 개별적으로 설명/식별하는 역할을 한다.
도 1 내지 3
도 1 및 도 2는 단일 센싱 몸체 내에서 2개의 검출된 형광 방출 파장을 요구하는 2개의 화학종을 준-동시에(near-simultaneously) 식별하는 것을 추구하는 것에 기초한 제1 구현예를 도시하는데, 예를 들어, 이것은, 도 2에 상세히 도시된 광학-기계식 헤드(26)를 갖는 형광계(20)를 갖는 것으로 도 1에 일반적으로 도시된 장치(10)의 형태를 취할 수 있다. 이 개념은, 예를 들어 도 3과 관련하여 개시된 것과 일치하는 광학-기계식 헤드(40)를 사용하여 단일 센싱 몸체 내의 복수의 형광 종을 준-동시에(near-simultaneously) 검출하기 위해 복수의 여기원 및 복수의 방출 파장 검출을 포함하도록 확장될 수 있다.
센서 또는 센싱 몸체(10) 및 형광계(20)의 구현은 주로, 도 2 및 도 3에 도시된 광학-기계식 헤드(26 및 40)에 관한 세부 사항에서 달라진다. 본 특허 출원에 개시된 센서 또는 센서 몸체(10)는 적어도 다음 사항을 공통적으로 갖는다: 센서 몸체(10)는 일반적으로, 수밀 하우징(15a)(도 1)을 포함하거나 이것으로 이루어지는데, 이때, 수밀 하우징(15a)은 형광계(20)를 둘러싸며, 또한, 수밀 하우징(15a)은 주 센서 몸체(10) 상의 포트(15b) 내로 끼워지는 전기 커넥터(22)의 적어도 일부를 갖는다. 센서 또는 센싱 몸체(10)는 존데(Sonde) 구조체를 포함하거나 이것의 형태를 취할 수 있다. 형광계(20)는, 전반적으로 24로 표시된 인쇄 회로 기판(PCB)으로 구성될 수 있으며, 전기 커넥터(22)는 또한, 센서 전자 장치(sensor electronics)를 함유하는 인쇄 회로 기판(PCB)(24)에 부착될 수 있는데, 예를 들어, 센서 전자 장치는, 예를 들어 본 명세서에 개시된 것과 일치하는 시그널 프로세싱 기능성을 구현하기 위한, 요소(100)(도 4)와 같은 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈을 포함할 수 있다. 형광계(20)는 PCB(24)에 부착될 수 있는 광학-기계식 헤드 유형 요소(26 또는 40)로 구성될 수 있다. 광학-기계식 헤드 유형 요소(26 또는 40)는 전자-광학-기계식 요소(예를 들어, 요소(30)와 같은 발광 다이오드(LED) 및 요소들(32a, 34a)과 같은 광검출기들(PD)을 갖는 요소들(32, 34)과 같은 방출광 검출기들 및 광학 대역통과 필터들(32b, 34b)을 포함)를 포함할 수 있다. 수밀 하우징(15a)의 일 단부/측면은 또한 윈도우(15c)(도 1)를 함유할 수 있는데, 이때, 윈도우(15c)는 형광체(즉, 측정될 형광 종)와 광학 센싱 구성요소(도 2의 구현예와 관련하여 요소들(30, 32 및 34)과 같은, 또는 도 3의 구현예와 관련하여 요소들(42 또는 44)와 같은 광학 센싱 구성요소) 사이의 광학적 투과/상호작용을 허용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 윈도우는 사파이어로 만들어질 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어 당해 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 당해 기술분야에서 현재 알려져 있는 또는 추후에 개발될 다른 유형 또는 종류의 윈도우 재료를 사용하는 구현예들이 고려될 수 있다.
특히, 도 1은 단일 센서 몸체(10)를 도시하거나 또는 묘사하는데, 이때, 단일 센서 몸체(10)는 그 바닥에 있는 전기 접속부(connection)(22), PCB(24)(예를 들어, 도 1에서, 센서(10)의 주 몸체에 전기적으로 장착된(electrically populated) 회로 기판으로서 도시됨), 및 광학-기계식 헤드 유형 요소(26 또는 40)(도 1에서 원으로 표시됨)를 구비하며, 예를 들어, 광학-기계식 헤드는 LED 유형 요소(30)(도 2), 광다이오드(PD) 및 광학 대역통과 필터 유형 요소(32, 34)(도 2와 관련하여 개시된 바와 같음)를 함유한다. 도 1에서, 센서 몸체(10)는 전형적인 센서 몸체의 대표적인 예로서 도시되며, 축척이 정확하다거나 그 자체가 공학적 세부 사항인 것으로 의도되지는 않는다. 본 명세서에 개시된 모든 구현예들을 구별하는 필수 구성요소 중 하나는 (도 1에서 원으로 표시된) 광학-기계식 헤드(26 또는 40)이다. 이러한 관점에서, 그리고 그 목적을 위해, 도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b는 광학-기계식 헤드(26 또는 40)와 관련된 세부 사항만을 나타낸다.
도 2: 구체적인 구현예
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일부 구현예에 따라 센서 유형 요소(10)(도 1)의 일부를 형성할 수 있는 광학-기계식 헤드(26)의 제1 구현예를 도시한다. 예를 들어, 광학-기계식 헤드(26)는, 280 나노미터의 여기 파장의 단일 LED(소자(30)와 같은), 및 2개의 방출광 검출기(소자(32, 34)와 같은 )를 함유할 수 있는 광학-기계식 헤드 몸체(26a)를 포함한다. 예를 들어, 2개의 방출광 검출기(32, 34)는, 340 나노미터 및 450 나노미터에 스펙트럼 중심을 두는(spectrally centered) 각각의 광학 대역통과 필터(32b, 34b)를 갖는 2개의 실리콘 또는 다른 적합한 광검출기(32a, 34a)를 포함할 수 있다. 이 광학-기계식 구성은 요소(30)와 같은 280 나노미터 광원에 의해 조명될 때 각각 340 나노미터 및 450 나노미터에서 광선을 방출하는 2개의 공존하는 형광 종을 검출하도록 설계된다. 예를 들어, 광다이오드(32a, 34a) 및 LED(30)는 형광 수집을 최대화하도록 구성되거나, 이를 최대화할 수 있는 볼 렌즈(ball lens) 구성을 채용할 수 있으며, 이는, 예를 들어 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같다.
도 3: 일반화된 구현예
도 3a 및 도 3b는, 본 발명의 일부 구현예에 따라, 센서 유형 요소(10)(도 1)의 일부를 형성할 수 있는 광학-기계식 헤드 몸체(40a)를 갖는 광학-기계식 헤드(40)를 갖는 제2의 더욱 일반화된 구현예를 도시한다. 예로서, 광학-기계식 헤드(40)는 다수의 여기 LED의 배열(42)를 함유할 수 있다. 도 3a에서, 배열(42)은 16개의 여기 LED를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 범위는 임의의 특정 개수의 여기 LED에 한정되는 것으로 의도되지 않는다. 여기 파장 및 LED 개수는 원하는 용도에 맞게 선택할 수 있다. 예를 들어, 특정 용도에 따라 다양한 개수의 여기 LED가 사용될 수 있다. 동작시, 각각의 여기 LED는, 예를 들어 본 명세서에서 설명된 것과 일치하여, 각각의 조명 파장에서 각각의 여기 LED 광학 시그널링을 제공하도록 구성된다. 또한, 광학-기계식 헤드(40)는, 예를 들어 관심대상 형광 방출 파장에 스펙트럼 중심을 두는 광학 대역통과 필터가 결부되어 있는 광다이오드들의 배열과 같은, 또는 대안적으로, 도시된 바와 같은 광학 스펙트럼 분석기 유형 요소(46)(도 3b)와 같은, 수신 광학기(receiving optics)(44)를 포함할 수 있다. 이들 수신 광학기 기술 둘 다, 전반적으로 Fc로 표시된 수집/포획된 형광 광학 시그널링을 스펙트럼적으로 식별하는 수단으로서 작용한다. 형광은, 스펙트럼 분석기 유형 요소(46) 상에 집속 렌즈 광학 시그널링(44a)을 제공하는 집속 렌즈 유형 요소(44)(도 3b)를 통해, 또는, 예를 들어 광섬유 다발(이 또한, 지시부호 44로 표시됨)을 포함하는, 하나 이상의 광섬유 도파관(fiber optic waveguide)을 사용함으로써, 포획될 수 있다. 광학-기계식 구성(40)은, LED 배열(42)에 의해 조명될 때, 방출 파장의 범위 또는 분포 내의 광선을 방출하는 복수의, 독립적인 또는 공존하는, 형광 종을 검출하도록 구성되거나 설계될 수 있다. LED 배열(42) 및 광다이오드(또는, 스펙트럼 분석기(46)와 같은)가 반드시 준-동시에(near-simultaneously) 활성화될 필요는 없으며, 여기 파장들의 임의의 조합 또는 검출된 형광 방출을 생성하도록 선택적으로(selectively) 활성화되거나(enabled) 스캔될(scanned) 수 있다.
도 4에서, 복수의 LED 여기원들(42)은 복수의 방출광 검출기들의 배열(44)의 둘레에 원주 방향으로 구성되거나 배열될 수 있다.
도 4: 시그널 프로세싱 기능의 구현
추가적인 예로서, 도 4는, 관련된 시그널 프로세싱 기능을 구현하기 위한 본 발명의 일부 구현예에 따른 장치 또는 센서 몸체(10)를 도시한다. 장치 또는 센서 몸체(10)는 적어도 다음과 같은 기능을 수행하도록 구성된 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈(100)을 포함할 수 있다:
각각의 여기원이 각각의 조명 파장에서 각각의 여기원 광학 시그널링을 제공하도록 구성되어 있는 여기원들의 배열에 의해 제공되는 여기원 시그널링에 관한 정보, 및 물로부터 방출되는 복수의 방출 파장을 검출하도록 구성된 복수의 방출광 검출기들의 배열에 의해 제공되는 복수의 방출광 검출기 시그널링에 관한 정보를 함유하는 시그널링을 수신하는 기능으로서, 여기서, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하며, 상기 복수의 공존 형광 종들은 상기 여기원들의 배열로부터 제공되는 각각의 조명 파장에 의해 조명될 때 적어도 2개의 상이한 파장에서 광선을 방출하며, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하는, 기능; 및
상기 수신된 시그널링에 기초하여, 준-동시 식별 기술을 사용하여, 상기 물에 존재하는 상기 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 해당 시그널링을 결정하는 기능.
작동시, 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈(100)은, 본 명세서에 기재된 바와 같은, 예를 들어 후속 처리를 위한, 준-동시(near-simultaneous) 식별 기술을 사용하여, 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 해당 시그널링을 제공하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 범위는 임의의 특정 유형, 종류 또는 방식의 추가 처리에 제한되는 것으로 의도되지 않으며, 현재 알려져 있는 또는 미래에 추후 개발될 추가 처리 기술을 포함할 수 있다.
시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈(100)은, 예를 들어 존데(sonde)와 같은, 센서 몸체에 구성되거나 센서 몸체의 일부를 형성할 수 있다.
예로서, 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈(100)의 기능은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 전형적인 소프트웨어 구현예에서, 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈(100)은, 예를 들어 적어도 하나의 시그널 프로세서 또는 마이크로프로세서 유형 요소(100)를 갖는, 하나 이상의 마이크로프로세서 기반 아키텍처를 포함할 수 있다. 당해 기술분야의 통상의 기술자는, 과도한 실험 없이, 본 명세서에 개시된 시그널 프로세싱 기능을 수행하기 위해 마이크로컨트롤러 기반 또는 마이크로프로세서 기반 구현과 같은 적합한 프로그램 코드로 프로그램할 수 있다. 예를 들어, 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈(100)은, 예를 들어 당해 기술분야의 통상의 기술자에 의해, 과도한 실험 없이, 본 명세서에 개시된 바와 같은 다음의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다: 각각의 여기원이 각각의 조명 파장에서 각각의 여기원 광학 시그널링을 제공하도록 구성되어 있는 여기원들의 배열에 의해 제공되는 여기원 시그널링에 관한 정보, 및 물로부터 방출되는 복수의 방출 파장을 검출하도록 구성된 복수의 방출광 검출기들의 배열에 의해 제공되는 복수의 방출광 검출기 시그널링에 관한 정보를 함유하는 시그널링을 수신하는 기능으로서, 여기서, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하며, 상기 복수의 공존 형광 종들은 상기 여기원들의 배열로부터 제공되는 각각의 조명 파장에 의해 조명될 때 적어도 2개의 상이한 파장에서 광선을 방출하며, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하는, 기능.
또한, 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈(100)은, 예를 들어 당해 기술분야의 통상의 기술자에 의해, 과도한 실험없이, 본 명세서에 개시된 바와 같은 다음 기능을 수행하도록 구성될 수 있다: 준-동시 식별 기술을 사용하여, 상기 물에 존재하는 상기 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 해당 시그널링을 결정하는 기능. 예로서, 본 발명의 범위는, 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들의 준-동시(near-simultaneous) 식별을 위한 임의의 특정 유형 또는 종류의 시그널 프로세싱 구현 및/또는 기술에 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 본 발명의 범위는, 당해 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되고 인식될 수 있는 바와 같이, 현재 알려져 있는 또는 미래에 추후 개발될, 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들의 준-동시(near-simultaneous) 식별을 위한 시그널 프로세싱 구현 및/또는 기술을 포함하는 것으로 의도된다.
본 발명의 범위는 현재 알려져 있는 또는 추후에 개발될 기술을 사용하는 임의의 특정 구현에 한정되도록 의도되지 않는다. 본 발명의 범위는, 독립형 프로세서(stand-alone processor), 시그널 프로세서, 또는 시그널 프로세서 모듈, 뿐만 아니라 별개의 프로세서 또는 프로세서 모듈, 뿐만 아니라 이들의 일부 조합으로서 시그널 프로세서(들)(100)의 기능을 구현하는 것을 포함하는 것으로 의도된다.
시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈(10)은 또한, 예를 들어 당해 기술분야의 통상의 기술자가 인식할 수 있는 바와 같이, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리 또는 메모리 모듈(RAM) 및/또는 판독 전용 메모리(ROM), 입력/출력 장치 및 제어, 및 이들을 연결하는 데이터 및 어드레스 버스, 및/또는 적어도 하나의 입력 프로세서 및 적어도 하나의 출력 프로세서를 포함하는, 다른 시그널 프로세서 회로 또는 구성요소(102)를 포함할 수 있다.
광학 구성요소(Optical Components)
예를 들어, 당해 기술분야의 통상의 기술자가 인식할 수 있는 바와 같이, LED, 광다이오드, 광학 대역통과 필터, 광섬유 또는 광섬유들, LED 배열, 집속 렌즈, 광학 스펙트럼 분석기와 같은 광학 구성요소는 모두 당해 기술분야에 공지되어 있으며, 본 발명의 범위는 본 명세서에서 사용될 수 있는 임의의 특정 유형 또는 종류에 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 본 발명의 범위는 현재 당해 기술분야에 공지되거나 장래에 개발될 수 있는 그러한 광학 구성요소를 사용하는 것을 포함하는 것으로 의도된다.
본 발명의 범위
본 발명이 예시적 구현예를 참조하여 설명되었지만, 당해 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 채, 다양한 변화가 만들어질 수 있고, 요소들이 균등물에 의해 대체될 수 있다. 또한, 본 발명의 본질적인 범위를 벗어나지 않은 채, 특정 상황 또는 재료를 본 발명의 가르침에 적응시키기 위한 임의의 변형이 만들어 질 수 있다. 따라서, 본 발명은, 본 발명을 수행하기 위해 고려된 최선의 모드로서 본 명세서에 개시된 특정 구현예(들)에 한정되지 않는 것으로 의도된다.

Claims (49)

  1. 물의 품질을 모니터링하기 위한 형광계(fluorometer)로서, 다음을 포함하는 형광계:
    여기원(excitation source)들의 배열로서, 각각의 여기원은 각각의 조명 파장(illuminating wavelength)에서 각각의 여기원 광학 시그널링을 제공하도록 구성된, 여기원들의 배열;
    상기 물로부터 방출되는 복수의 방출 파장들로서, 상기 여기원들의 배열로부터 제공되는 각각의 조명 파장에 의해 조명될 때 적어도 2개의 상이한 파장에서 광선(optical radiation)을 방출하는 상기 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종(coexisting fluorescent species)들에 관한 정보를 함유하는 복수의 방출 파장들을 검출하도록, 그리고, 상기 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하는 복수의 방출광 검출기 시그널링을 제공하도록 구성된 복수의 방출광 검출기들의 배열; 및
    상기 복수의 방출광 검출기 시그널링을 수신하도록 구성되고, 또한, 수신된 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링에 기초하여, 준-동시 식별 기술(near-simultaneous identification technique)을 사용하여, 상기 물에 존재하는 상기 복수의 공존 형광 종들의 식별(identification)에 관한 정보를 함유하는 해당 시그널링을 결정하도록 구성된 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 여기원들의 배열은 여기원을 포함하고, 상기 조명 파장은 280 나노미터이며;
    상기 복수의 방출광 검출기들의 배열은
    상기 물 내의, 피크-T 트립토판(peak T-tryptophan)을 포함하는, 피크-T 단백질 유사체(peak-T, protein-like)의 존재를 검출하기 위해, 340 나노미터의 광선을 검출하도록 구성된 제1 방출광 검출기; 및
    상기 물 내의, 피크-A 휴믹/풀빅 유사체(peak A humic/fulvic-like)의 존재를 검출하기 위해, 450 나노미터의 광선을 검출하도록 구성된 제2 방출광 검출기;를 포함하는,
    형광계.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 여기원은 여기 LED를 포함하는, 형광계.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열은, 물로부터 방출되는 상기 복수의 방출 파장을 감지 및 필터링하고 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링을 제공하도록 구성된 복수의 광다이오드 및 광학 대역통과 필터를 포함하는, 형광계.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 광학 대역통과 필터는
    상기 물 내의, 피크-T 단백질 유사체의 존재를 검출하기 위해 340 나노미터의 광선을 필터링하도록 구성된 제1 광다이오드 및 광학 대역통과 필터; 및
    상기 물 내의, 피크-A 휴믹/풀빅 유사체의 존재를 검출하기 위해 450 나노미터의 광선을 필터링하도록 구성된 제2 광다이오드 및 광학 대역 필터;를 포함하는,
    형광계.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 여기원들의 배열은 복수의 조명 파장에서 복수의 여기원 광학 시그널링을 제공하도록 구성된 복수의 여기원을 포함하는, 형광계.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열은 관심대상 형광 방출 파장들에 스펙트럼 중심을 두는(spectrally centered) 광학 대역통과 필터들을 포함하는, 형광계.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열은 하나 이상의 광섬유 또는 집속 렌즈와 광학 스펙트럼 분석기의 조합을 포함하는, 형광계.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 여기원들은 여기 LED를 포함하는, 형광계.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열은 형광 포획(fluorescence capture)을 위한 하나 이상의 광섬유 또는 집속 렌즈를 포함하는, 형광계.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 여기원은 제어 시그널링(control signaling)에 응답하고 상기 복수의 여기원 광학 시그널링을 준-동시에(near-simultaneously) 제공함으로써, 상기 복수의 조명 파장을 생성하고 상기 복수의 방출 파장을 검출하도록 구성된, 형광계.
  12. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 여기원은 제어 시그널링에 응답하고 상기 복수의 여기원 광학 시그널링을 선택적으로(selectively) 제공함으로써, 상기 복수의 조명 파장을 생성하고 상기 복수의 방출 파장을 검출하도록 구성된, 형광계.
  13. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 여기원 및 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열은 제어 시그널링에 응답하고 상기 복수의 여기원 광학 시그널링을 준-동시에 또는 선택적으로(selectively) 제공함으로써, 여기 파장들의 조합 또는 검출된 형광 방출을 생성하도록 구성된, 형광계.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 형광계는 단일 센서 몸체 내에 형성되거나 또는 단일 센싱 몸체의 일부를 형성하는, 형광계.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 단일 센서 몸체는 상기 형광계를 둘러싸는 수밀 하우징(water tight housing)을 갖는 존데(sonde)를 포함하는, 형광계.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 존데는 포트(port)를 포함하고; 상기 형광계는 상기 존데(sonde)의 포트 내로 끼워지도록(plug) 구성된 전기 커넥터를 포함하는, 형광계.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 전기 커넥터는 센서 전자 장치(sensor electronics)를 함유하는 인쇄 회로 기판에 부착되도록 구성된, 형광계.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 센서 전자 장치는 상기 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈을 포함하는, 형광계.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 형광계는 상기 여기원들의 배열 및 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열을 포함하는 전자-광학-기계 요소(electro-opto-mechanical component)들을 포함하는 광학-기계 헤드(opto-mechanical head)를 포함하는, 형광계.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 수밀 하우징은, 측정될 상기 복수의 공존 형광 종들과 상기 전자-광학-기계 요소 사이의 광학적 투과/상호작용을 허용하도록 구성된 윈도우를 포함하며, 상기 윈도우가 사파이어로 만들어진 경우를 포함하는, 형광계.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈은, 추가 처리를 위해, 상기 준-동시(near-simultaneous) 식별 기법을 사용하여, 상기 물에 존재하는 상기 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 상기 해당 시그널링을 제공하도록 구성된, 형광계.
  22. 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈을 포함하는 장치로서, 상기 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈은 적어도 다음의 기능들을 수행하도록 구성된, 장치:
    각각의 여기원이 각각의 조명 파장에서 각각의 여기원 광학 시그널링을 제공하도록 구성되어 있는 여기원들의 배열에 의해 제공되는 여기원 시그널링에 관한 정보, 및 물로부터 방출되는 복수의 방출 파장을 검출하도록 구성된 복수의 방출광 검출기들의 배열에 의해 제공되는 복수의 방출광 검출기 시그널링에 관한 정보를 함유하는 시그널링을 수신하는 기능으로서, 여기서, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하며, 상기 복수의 공존 형광 종들은 상기 여기원들의 배열로부터 제공되는 각각의 조명 파장에 의해 조명될 때 적어도 2개의 상이한 파장에서 광선을 방출하며, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하는, 기능; 및
    상기 수신된 시그널링에 기초하여, 준-동시 식별 기술을 사용하여, 상기 물에 존재하는 상기 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 해당 시그널링을 결정하는 기능.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈은, 추가 처리를 위해, 상기 준-동시(near-simultaneous) 식별 기술을 사용하여, 상기 물에 존재하는 상기 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 상기 해당 시그널링을 제공하도록 구성된, 장치.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 장치는 상기 여기원들의 배열 및 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열을 포함하는, 장치.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 여기원들의 배열은 여기원을 포함하고, 상기 조명 파장은 280 나노미터이며;
    상기 복수의 방출광 검출기들은
    상기 물 내의, 피크-T 트립토판을 포함하는, 피크-T 단백질 유사체의 존재를 검출하기 위해 340 나노미터의 광선을 검출하도록 구성된 제1 방출광 검출기; 및
    상기 물 내의 피크-A 휴믹/풀빅 유사체의 존재를 검출하기 위해 450 나노미터의 광선을 검출하도록 구성된 제2 방출광 검출기;를 포함하는,
    장치.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 여기원은 여기 LED를 포함하는, 장치.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열은, 물로부터 방출되는 상기 복수의 방출 파장을 감지 및 필터링하고, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링을 제공하도록 구성된 광다이오드 및 광학 대역통과 필터의 조합을 포함하는, 장치.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 광학 대역통과 필터는 다음을 포함하는, 장치:
    상기 물 내의 피크-T 단백질 유사체의 존재를 검출하기 위해 340 나노미터의 광선을 필터링하도록 구성된 제1 광학 대역통과 필터; 및
    상기 물 내의 피크-A 휴믹/풀빅 유사체의 존재를 검출하기 위해 450 nm의 광선을 필터링하도록 구성된 제2 광학 대역통과 필터.
  29. 제 22 항에 있어서, 상기 여기원들의 배열은 복수의 조명 파장에서 복수의 여기원 광학 시그널링을 제공하도록 구성된 복수의 여기원들을 포함하는, 장치.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열은 관심대상 형광 방출 파장에 스펙트럼 중심을 두는(spectrally centered) 광학 대역통과 필터를 포함하는, 장치.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열은 하나 이상의 광섬유 또는 집속 렌즈와 광학 스펙트럼 분석기의 조합을 포함하는, 장치.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 복수의 여기원은 여기 LED를 포함하는, 장치.
  33. 제 29 항에 있어서, 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열은 형광 포획을 위한 하나 이상의 광섬유 또는 집속 렌즈를 포함하는, 장치.
  34. 제 29 항에 있어서, 상기 복수의 여기원은 제어 시그널링에 응답하고 상기 복수의 여기원 광학 시그널링을 준-동시에(near-simultaneously) 제공함으로써, 상기 복수의 조명 파장을 생성하고 상기 복수의 방출 파장을 검출하도록 구성된, 장치.
  35. 제 29 항에 있어서, 상기 복수의 여기원은 제어 시그널링에 응답하고 상기 복수의 여기원 광학 시그널링을 선택적으로(selectively) 제공함으로써, 상기 복수의 조명 파장을 생성하고 상기 복수의 방출 파장을 검출하도록 구성된, 장치.
  36. 제 29 항에 있어서, 상기 복수의 여기원 및 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열은 제어 시그널링에 응답하고 상기 복수의 여기원 광학 시그널링을 준-동시에(near-simultaneously) 또는 선택적으로(selectively) 제공함으로써, 여기 파장들의 조합 또는 검출된 형광 방출을 생성하도록 구성된, 장치.
  37. 제 22 항에 있어서, 상기 장치는 상기 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈로 구성된 형광계를 갖는 단일 센서 몸체를 포함하는, 장치.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 단일 센서 몸체는 상기 형광계를 둘러싸는 수밀 하우징을 갖는 존데(sonde)를 포함하는, 장치.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 존데는 포트를 포함하고; 상기 형광계는 상기 존데의 포트 내로 끼워지도록 구성된 전기 커넥터를 포함하는, 장치.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 전기 커넥터는 센서 전자 장치를 포함하는 인쇄 회로 기판에 부착되도록 구성된, 장치.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 센서 전자 장치는 상기 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈을 포함하는, 장치.
  42. 제 38 항에 있어서, 상기 형광계는 상기 여기원들의 배열 및 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열을 포함하는 전자-광학-기계 요소를 함유하는 광학-기계 헤드를 포함하는, 장치.
  43. 제 38 항에 있어서, 상기 수밀 하우징은 측정될 상기 복수의 공존 형광 종들과 상기 전자-광학-기계 요소 사이의 광학적 투과/상호작용을 허용하도록 구성된 윈도우를 포함하며, 상기 윈도우가 사파이어로 만들어진 경우를 포함하는, 장치.
  44. 다음 단계들을 포함하는 방법:
    시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈에서, 각각의 여기원이 각각의 조명 파장에서 각각의 여기원 광학 시그널링을 제공하도록 구성되어 있는 여기원들의 배열에 의해 제공되는 여기원 시그널링에 관한 정보, 및 물로부터 방출되는 복수의 방출 파장을 검출하도록 구성된 복수의 방출광 검출기들의 배열에 의해 제공되는 복수의 방출광 검출기 시그널링에 관한 정보를 함유하는 시그널링을 수신하는 단계로서, 여기서, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하며, 상기 복수의 공존 형광 종들은 상기 여기원들의 배열로부터 제공되는 각각의 조명 파장에 의해 조명될 때 적어도 2개의 상이한 파장에서 광선을 방출하며, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하는, 단계; 및
    상기 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈에서, 상기 수신된 시그널링에 기초하여, 상기 준-동시 식별 기술을 사용하여, 상기 물에 존재하는 상기 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 해당 시그널링을 결정하는 단계.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 방법은 또한, 상기 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈로부터, 추가 처리를 위해, 상기 준-동시 식별 기술을 사용하여, 상기 물 내에 존재하는 상기 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 상기 해당 시그널링을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  46. 다음을 포함하는 장치:
    시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈에서, 각각의 여기원이 각각의 조명 파장에서 각각의 여기원 광학 시그널링을 제공하도록 구성되어 있는 여기원들의 배열에 의해 제공되는 여기원 시그널링에 관한 정보, 및 물로부터 방출되는 복수의 방출 파장을 검출하도록 구성된 복수의 방출광 검출기들의 배열에 의해 제공되는 복수의 방출광 검출기 시그널링에 관한 정보를 함유하는 시그널링을 수신하는 수단으로서, 여기서, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 물에 존재하는 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하며, 상기 복수의 공존 형광 종들은 상기 여기원들의 배열로부터 제공되는 각각의 조명 파장에 의해 조명될 때 적어도 2개의 상이한 파장에서 광선을 방출하며, 상기 복수의 방출광 검출기 시그널링은 상기 복수의 공존 형광 종들에 관한 정보를 함유하는, 수단; 및
    상기 시그널 프로세서 또는 프로세싱 모듈에서, 상기 수신된 시그널링에 기초하여, 상기 준-동시 식별 기술을 사용하여, 상기 물에 존재하는 상기 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 해당 시그널링을 결정하는 수단.
  47. 제 46 항에 있어서, 상기 장치는 또한, 추가 처리를 위해, 상기 준-동시 식별 기술을 사용하여, 상기 물 내에 존재하는 상기 복수의 공존 형광 종들의 식별에 관한 정보를 함유하는 상기 해당 시그널링을 제공하는 수단을 포함하는, 장치.
  48. 제 1 항에 있어서, 상기 형광계는 상기 여기원들의 배열 및 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열을 포함하는 전자-광학-기계 요소로 구성된 광학-기계 헤드를 포함하는, 형광계.
  49. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 여기원들은 상기 복수의 방출광 검출기들의 배열의 둘레에 원주 방향으로 구성되거나 배열되는, 형광계.
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