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KR100659902B1 - 현장진단 장치 - Google Patents

현장진단 장치 Download PDF

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KR100659902B1
KR100659902B1 KR1020040103168A KR20040103168A KR100659902B1 KR 100659902 B1 KR100659902 B1 KR 100659902B1 KR 1020040103168 A KR1020040103168 A KR 1020040103168A KR 20040103168 A KR20040103168 A KR 20040103168A KR 100659902 B1 KR100659902 B1 KR 100659902B1
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KR
South Korea
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sample
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diagnosis
image data
Prior art date
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KR1020040103168A
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Inventor
김영헌
Original Assignee
삼성테크윈 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명에 의한 현장진단 장치는, 다수 개의 숫자 키들과 소정 기능 키들을 구비하여, 사용자의 조작에 의해 키 데이터를 발생하는 조작부; 피검사자의 진단시료가 채취된 시료 키트가 세트되는 시약 트레이; 진단시료를 1회의 이미지 그랩으로 촬영하여 영상데이터를 출력하는 비전 카메라부; 키 데이터 및 제어프로그램에 따라 제어신호들을 발생하고, 영상 데이터를 정량적으로 분석하여 진단결과를 출력하는 제어부; 및 영상 데이터, 진단과정에서 발생한 임시데이터, 진단결과 및 제어프로그램을 제어신호에 따라 저장하고 독출시키는 저장부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 현장진단 장치에 의하면 비전 카메라에 의하여 시료의 영상을 촬영하므로 1회의 이미지 그랩으도 빠르게 측정을 수행할 수 있다. 따라서 현장진단 시간을 단축한다.

Description

현장진단 장치{Point of care test apparatus}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 현장진단 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 현장진단 장치의 실제 구성예이다.
도 3은 도 2에 도시된 비전 카메라의 시료 키트 촬영면의 바람직한 일 실시예의 구성도이다.
도 4는 시약 트레이가 비전 카메라의 하단부를 통하여 삽입되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 시약 트레이의 바람직한 다른 실시예의 구성도이다.
도 6은 도 5의 시약 트레이 본체에 서브 트레이가 장착된 상태를 나타낸다.
도 7은 도 5의 시약 트레이 본체에 서브 트레이가 장착되고, 서브 트레이에 시료 키트가 장착되어 완성된 시약 트레이를 나타낸다.
도 8은 일반적인 싱글 윈도우형 시료 키트의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 현장진단 장치가 수행하는 검사 시료의 위치 편차 보상 및 검사 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
본 발명은, 현장진단(Point of care test, POCT) 장치에 관한 것이다.
현장진단이란 피검사자 가까이에서 원심분리 등 검체 전처치 없이 신속하게 시행하여 진단 및 치료에 이용할 수 있는 검사를 말한다.
현장진단 장치를 이용하면 장소에 구애받지 않고 가정, 직장, 병식, 스포츠센터, 앰뷸런스, 전쟁터 등 어느 곳에서나 필요한 검사를 시행할 수 있다.
또한 현장진단 장치는 검사결과를 즉시 확인할 수 있고, 적은 검체량으로도 신속한 결과를 볼 수 있어서 피검자의 만족도가 증가하고 있다.
이러한 현장진단 장치는 병원 임상설비의 재정적 부담을 줄일 수 있는 대안으로 부상되고 있으며, 개인 및 가정용의 질병예방을 위한 건강 장비로 사용되고 있다.
종래의 현장진단 장비는 레이저 다이오드를 조명 광원으로 사용하여 특정 파장대의 빛을 POCT 키트에 조사하고, PMT(photo multiplier tube) 소자나 포토다이오드를 이용하여 시료에 반사된 광을 검출하여 반응 결과를 분석한다.
이러한 종래의 현장진단 장비는 시료의 전체 측정 영역을 순차적으로 주사하여 측정하기 때문에, 측정시간이 오래 걸리고 시료 키트의 위치 편차에 따라 측정 오차가 크게 발생하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 측정 시간을 단축하고 측정 오차를 개선한 현장진단 장치를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 현장진단 장치는, 다수 개의 숫자 키들과 소정 기능 키들을 구비하여, 사용자의 조작에 의해 키 데이터를 발생하는 조작부; 피검사자의 진단시료가 채취된 시료 키트가 세트되는 시약 트레이; 상기 진단시료를 1회의 이미지 그랩으로 촬영하여 영상데이터를 출력하는 비전 카메라부; 상기 키 데이터 및 제어프로그램에 따라 제어신호들을 발생하고, 상기 영상 데이터를 분석하여 진단결과를 출력하는 제어부; 상기 영상 데이터, 상기 영상 데이터를 분석하는 과정에서 발생한 임시데이터, 상기 진단결과 및 상기 제어프로그램을 상기 제어신호에 따라 저장하고 독출시키는 저장부; 및 진단과정 및 상기 진단결과를 표시하는 표시부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 현장진단 장치는 상기 시료 키트의 바코드 정보를 입력하는 바코드 스캐너를 더 구비할 수 있다.
상기 현장진단 장치는 상기 제어신호에 응답하여 상기 진단결과를 인쇄 용지에 인쇄하는 프린터를 더 구비할 수 있다.
상기 비전 카메라부는 CCD 카메라; 및 상기 CCD 카메라의 주변에 소정 간격 이격되어 복수개의 백색 LED가 설치된 조명부를 구비할 수 있다.
상기 시약 트레이는 상기 시료 키트가 카트리지 형태로 세트되도록 수용부가 구비되는 것이 바람직한다.
상기 현장진단 장치는 상기 진단결과를 외부로 전송하기 위한 인터페이스부를 더 구비할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 현장진단 장치의 구성과 동작을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 상세히 설명한다. 각 도면에 도시된 동일한 참조 부호는 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 의미한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 현장진단 장치의 블록도로서, 본체(100), 비전 카메라부(102) 및 시약 트레이(104)를 구비한다.
시약 트레이(104)는 피검사자의 진단시료가 채취된 시료 키트가 세트된다.
비전 카메라부(102)는 진단시료를 1회의 이미지 그랩으로 촬영하여 영상데이터를 출력한다.
본체(100)는 조작부(106), 제어부(108), 저장부(110), 표시부(112)를 구비한다.
조작부(106)는 다수 개의 숫자 키들과 소정 기능 키들을 구비하여, 사용자의 조작에 의해 키 데이터를 발생한다.
제어부(108)는 키 데이터 및 제어프로그램에 따라 제어신호들을 발생하고, 상기 영상 데이터를 분석하여 진단결과를 출력한다. 제어부(250)는 소정의 제어프로그램에 따라, 데이터 송수신 장치를 전반적으로 제어하는 제어신호들을 출력한다. 데이터 송수신 장치의 각 부들은 자신들에게 입력되는 제어신호에 응답하여 동작하게 된다.
저장부(110)는 영상 데이터, 영상 데이터를 분석하는 과정에서 발생한 임시데이터, 진단결과를 제어신호에 따라 저장하고 독출시킨다. 또한 저장부(110)는 제어부(108)가 본 발명의 현장진단 장치를 제어할 때 수행하는 제어 프로그램을 저장 하고 있다.
여기서 제어부(108)와 저장부(110)는 단일칩(one chip)화되어 구비될 수 있다.
표시부(112)는 진단과정 및 진단결과를 표시한다. 표시부(112)는 액정(Liquid crystal display, LCD)등에 의해 구현될 수 있으며, 저장부(110)에 저장된 데이터의 내용을 표시하여 사용자로 하여금 확인하게 할 수 있다.
전술한 현장진단 장치의 각 구성요소들은 인쇄회로기판의 신호선, 케이블 등에 의해 구비된 버스(114)에 의해 데이터를 주고 받는다.
인터페이스부(116)는 현장진단 장치와 외부장치 예컨대 컴퓨터(미도시)와의 사이에서 데이터(IN/OUT)를 인터페이싱한다. 측정된 진단결과는 인터페이스부(116)를 통하여 외부장치에 전송되어 활용될 수 있다. 인터페이스부(116)는 직렬 인터페이스, 병렬 인터페이스, 무선 랜 인터페이스 등에 의하여 구현될 수 있다.
본 발명에 의한 현장진단 장치는 제어신호에 응답하여 진단결과를 인쇄 용지에 인쇄하는 프린터(116)를 더 구비할 수 있다. 프린터(116)는 예컨대 열전사 프린터(thermal printer) 등으로 구비될 수 있다. 프린터(116)는 도 2에 도시된 바와 같이 현장진단 장치의 본체(100)에 결합되어 구비되거나, 소정 프린터 인터페이스에 의하여 본체(100)와는 별도로 구비될 수도 있다.
본 발명에 의한 현장진단 장치는 조작자, 피검사자, 시료의 정보 등을 바코드로 입력할 수 있는 바코드 스캐너(118)를 더 구비할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 현장진단 장치의 실제 구성예이다.
비전 카메라(102)의 하단부를 통하여 시약 트레이(104)를 비전 카메라(102)에 착탈할 수 있다.
본체(100)에는 제어부(미도시), 저장부(미도시) 등의 구성요소가 내제되어 있고, 표시부(112), 조작부(106)이 구비된다.
프린터(116)가 본체(100)에 결합된 형태로 구비되어 있다.
또한 본 발명의 현장진단 장치는 소정 기간 사용되지 않을 경우 자동 파워 오프되도록 구현될 수 있다. 이를 위하여 본 발명의 현장진단 장치는 타이머(미도시)를 구비하고, 제어부(108)는 타이머를 이용하여 현장진단 장치가 마지막으로 사용된 후 소정 시간이 경과하였다고 판단된 경우에 현장진단 장치를 자동 파워 오프하도록 제어동작을 수행할 수 있다.
도 2에서 전원 어댑터(122)는 교류를 직류로 변환하여 현장진단 장치의 본체(100)에 전원을 공급한다. 전원 어댑터(122)는 배터리 팩(미도시) 등에 의해서 대체되어질 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 비전 카메라(102)의 시료 키트 촬영면의 바람직한 일 실시예의 구성도로서, CCD 카메라(126)와 조명부(124)를 구비한다.
CCD 카메라(126)는 진단시료를 1회의 이미지 그랩(grab)으로 촬영한다. CCD 카메라(126)는 렌즈부(128), CCD(charge coupled device) 수광소자, 광전변환소자, 디지털 신호처리기(Digital signal processor, DSP) 등을 구비하여 진단시료를 1회의 이미지 그랩으로 촬영한다.
조명부(124)는 CCD 카메라(126)의 주변에 소정 간격 이격되어 복수개의 백색 LED(light emitting diode)가 설치된다. 도 3을 참조하면 CCD 카메라(126)의 렌즈부(128) 주변에 6개의 백색 LED(124)가 설치된 것을 알 수 있다. 6개의 백색 LED(124)는 도 4에 도시된 시료 키트(130)를 균일하게 조명할 수 있는 영역에 소정 개수가 구비될 수 있다.
본 발명에 의한 현장진단 장치는 백색 LED 광원을 조명으로 사용함으로써 폭넓은 광파장대의 검사 결과를 동시에 처리할 수 있다.
도 4는 시료 키트(130)가 장착된 시약 트레이(104)가 비전 카메라(102)의 하단부를 통하여 삽입되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면 시약 트레이(104)에 피검사자의 진단시료가 채취된 시료 키트(130)가 세트되어 있다. 본 발명에 있어서 시약 트레이(104)는 시료 키트(130)가 카트리지 형태로 세트되도록 수용부가 구비된다.
본 발명에 있어서 시약 트레이(104)의 시료 키트 수용부는 여러 형태와 크기로 형성될 수 있다.
도 5는 시약 트레이(104)의 바람직한 다른 실시예의 구성도로서, 트레이 본체(134), 서브 트레이(136)를 구비한다.
트레이 본체(134)에는 서브 트레이(136)가 장착되는 수용부(134a)가 형성되어 있다. 서브 트레이(136)의 내측에는 소정 크기의 시료 키트(130)를 수용할 수 있는 수용부(138)가 형성되어 있다. 이 때 서브 트레이(136)의 수용부(138)의 크기를 다양하게 설계함으로써 다양한 크기의 시료 키트(130)에 대응할 수 있다.
도 6은 도 5의 시약 트레이 본체(134)에 서브 트레이(136)가 장착된 상태를 나타낸다. 서브 트레이(136)와 시약 트레입 본체(134)가 결합되는 수용부(134a)의 외곽은 동일하게 설계하고, 서브 트레이(136)의 수용부(138)만을 다양하게 설계함으로써 다양한 크기의 시료 키트(130)에 대응할 수 있다. 도 7은 도 5의 시약 트레이 본체(134)에 서브 트레이(136)가 장착되고, 서브 트레이(130)에 시료 키트가 장착되어 완성된 시약 트레이(104)를 나타낸다.
도 8은 일반적인 싱글 윈도우형(single window type) 시료 키트의 일 예를 나타내는 도면이다.
시료 키트(130)에는 그 중앙부에 윈도우(140)가 형성되어 있고, 윈도우(140) 내측에 소정 개수 예컨대 6개의 시료 스트립이 고정된다. 도 8은 기준선(142)을 포함하여 3개의 시료 스트립(146, 144, 142)이 고정된 시료 키트의 예이다.
시료 용기(148)에 혈액 등의 시료가 채취되면 크로마토그래피에 의해 시료가 윈도우(140) 측으로 흡수되어 시료 스트립(146, 144, 142)과 반응하게 되면서, 시료 스트립(146, 144, 142)의 색이 변하게 된다. 스트립의 색은 시료내 분석물질의 농도에 따라 변하게 된다. 여기서, 맨 위쪽 시료 스트립(142)은 기준선(control line)이 되는데, 이 기준선(142)은 모든 시료 키트에 존재하게 된다.
종래의 현장진단 장치에 있어서는 검사 시료의 위치 편차에 의하여 측정 오차가 발생하게 된다. 본 발명에 있어서는 윈도우(140)와 기준선(142)에 의해 검사 시료의 위치 편차를 보상함으로써 측정 오차를 개선할 수 있다.
도 9는 본 발명의 현장진단 장치가 수행하는 검사 시료의 위치 편차 보상 및 검사 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
먼저, 시료 키트의 윈도우(도 8의 140) 에지 및 시약 스트립(도 8의 142, 144, 146) 위치의 표준정보를 입력한다(S100). 표준정보의 입력은 조작부(도 2의 106) 통하여 또는 바코드 스캐너(도 2의 118)를 통하여 사용자가 입력할 수 있다.
시료 키트가 장착된 시약 트레이(도 2의 104)를 비전 카메라(도 2의 102)에 삽입하고, 시료 키트의 이미지를 획득한다(S102).
획득된 이미지로부터 시료 키트의 윈도우 에지 및 시약 스트립의 기준선 에지를 검출한다(S104).
윈도우 에지의 표준정보와 검출된 정보를 비교하여 오차를 보상한다(S106).
시약 스트립의 기준선 에지의 표준정보와 검출된 정보를 비교하여 시약 스트립의 위치 오차를 보상한다(S108).
윈도우의 2차원 영상을 시약 스트립에 직각인 방향의 1차원 휘도 데이터로 변환한다(S110). 1차원 휘도 데이터는 스트립 방향의 화소 라인값들을 합산한 값들로 이루어진다. 이 1차원 휘도 데이터로부터 피크값을 추출한다.
1차원 휘도 데이터의 피크값(peak value)을 분석물질의 농도로 환산한다(S112).
도 9의 위치 편차 보상 방법에 의하여 시료 키트(130) 자체의 제조 공차와 시료 트레이(104)가 비전 카메라(102)에 삽입될 때의 공차 등에 기인한 측정 오차를 보상할 수 있다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의 미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 현장진단 장치에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 비전 카메라에 의하여 시료의 영상을 촬영하므로 1회의 이미지 그랩으로 빠르게 측정을 수행할 수 있다. 따라서 현장진단 시간을 단축한다.
둘째, 백색 LED 광원을 조명으로 사용함으로써 폭넓은 광파장대의 검사 결과를 동시에 처리할 수 있다.
셋째, 검사 시료의 위치 편차를 비전 프로세싱 알고리즘을 이용하여 보상함으로써 측정 오차를 개선할 수 있다.
넷째, 시약 트레이의 시료 키트의 수용부를 다양하게 설계되도록 함으로써 다양한 시료 키트에 대응할 수 있다.
본 발명은 이상에서 설명되고 도면들에 표현된 예시들에 한정되는 것은 아니다. 전술한 실시 예들에 의해 가르침 받은 당업자라면, 다음의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위 및 목적 내에서 치환, 소거, 병합 등에 의하여 전술한 실시 예들에 대해 많은 변형이 가능할 것이다.

Claims (10)

  1. 사용자의 조작에 의해 현장진단을 지시하는 키 데이터를 발생하는 조작부;
    피검사자의 진단시료가 채취된 시료 키트가 세트되는 시약 트레이;
    상기 시약 트레이가 착탈되는 수용부를 구비하고, 상기 시약 트레이가 상기 수용부에 삽입된 상태에서 상기 시료 키트에 채취된 상기 진단시료를 1회의 이미지 그랩으로 촬영하여 영상데이터를 출력하는 비전 카메라부;
    상기 키 데이터 및 제어프로그램에 따라 제어신호들을 발생하고, 상기 영상 데이터를 분석하여 진단결과를 출력하는 제어부;
    상기 영상 데이터, 상기 영상 데이터를 분석하는 과정에서 발생한 임시데이터, 상기 진단결과를 상기 제어신호에 따라 저장하고 독출시키는 저장부; 및
    진단과정 및 상기 진단결과를 표시하는 표시부를 구비한 것을 특징으로 하는 현장진단 장치.
  2. 사용자의 조작에 의해 현장진단을 지시하는 키 데이터를 발생하는 조작부;
    피검사자의 진단시료가 채취된 시료 키트가 세트되는 시약 트레이;
    상기 진단시료를 1회의 이미지 그랩으로 촬영하여 영상데이터를 출력하는 비전 카메라부;
    상기 키 데이터 및 제어프로그램에 따라 제어신호들을 발생하고, 상기 영상 데이터를 분석하여 진단결과를 출력하는 제어부;
    상기 영상 데이터, 상기 영상 데이터를 분석하는 과정에서 발생한 임시데이터, 상기 진단결과를 상기 제어신호에 따라 저장하고 독출시키는 저장부;
    진단과정 및 상기 진단결과를 표시하는 표시부; 및
    상기 시료 키트의 바코드 정보를 입력하는 바코드 스캐너를 구비한 것을 특징으로 하는 현장진단 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어신호에 응답하여 상기 진단결과를 인쇄 용지에 인쇄하는 프린터를 더 구비한 것을 특징으로 하는 현장진단 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비전 카메라부는
    상기 진단시료를 1회의 이미지 그랩으로 촬영하는 CCD 카메라; 및
    상기 CCD 카메라의 주변에 소정 간격 이격되어 복수개의 백색 LED가 설치된 조명부를 구비한 것을 특징으로 하는 현장진단 장치.
  5. 사용자의 조작에 의해 현장진단을 지시하는 키 데이터를 발생하는 조작부;
    피검사자의 진단시료가 채취된 시료 키트가 세트되는 시약 트레이;
    상기 진단시료를 1회의 이미지 그랩으로 촬영하여 영상데이터를 출력하는 비전 카메라부;
    상기 키 데이터 및 제어프로그램에 따라 제어신호들을 발생하고, 상기 영상 데이터를 분석하여 진단결과를 출력하는 제어부;
    상기 영상 데이터, 상기 영상 데이터를 분석하는 과정에서 발생한 임시데이터, 상기 진단결과를 상기 제어신호에 따라 저장하고 독출시키는 저장부; 및
    진단과정 및 상기 진단결과를 표시하는 표시부를 구비하고,
    상기 시약 트레이는, 상기 시료 키트를 수용하는 수용부가 형성된 서브 트레이; 및 상기 서브 트레이가 장착되는 트레이 본체를 구비한 것을 특징으로 하는 현장진단 장치.
  6. 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진단결과를 외부로 전송하기 위한 인터페이스부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 현장진단 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 서브 트레이는
    다양한 형태의 시료 키트를 수용할 수 있도록 다양한 형태로 설계된 것을 특징으로 하는 현장진단 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시료 키트의 바코드 정보를 입력하는 바코드 스캐너를 더 구비한 것을 특징으로 하는 현장진단 장치.
  9. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 조작부를 통하여 상기 시료 키트의 윈도우 에지 및 상기 시약 스트립의 표준정보를 입력받고,
    상기 비전 카메라에 의해 촬영된 상기 시료 키트의 이미지를 획득하고,
    상기 획득된 이미지로부터 상기 시료 키트의 윈도우 에지 및 시약 스트립의 기준선 에지를 검출하고,
    상기 윈도우 에지의 표준정보와 검출된 정보를 비교하여 오차를 보상하고,
    상기 시약 스트립의 기준선 에지의 표준정보와 검출된 정보를 비교하여 오차를 보상하고,
    윈도우의 2차원 영상을 시약 스트립에 직각이 방향의 1차원 휘도 데이터로 변환하고,
    상기 1차원 휘도 데이터를 농도로 환산하여 검사를 완료함으로써,
    측정 오차를 보상하여 시료를 검사하는 것을 특징으로 하는 현장진단 장치.
  10. 제2항 또는 제8항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 조작부 또는 상기 바코드 스캐너를 통하여 상기 시료 키트의 윈도우 에지 및 상기 시약 스트립의 표준정보를 입력받고,
    상기 비전 카메라에 의해 촬영된 상기 시료 키트의 이미지를 획득하고,
    상기 획득된 이미지로부터 상기 시료 키트의 윈도우 에지 및 시약 스트립의 기준선 에지를 검출하고,
    상기 윈도우 에지의 표준정보와 검출된 정보를 비교하여 오차를 보상하고,
    상기 시약 스트립의 기준선 에지의 표준정보와 검출된 정보를 비교하여 오차를 보상하고,
    윈도우의 2차원 영상을 시약 스트립에 직각이 방향의 1차원 휘도 데이터로 변환하고,
    상기 1차원 휘도 데이터를 농도로 환산하여 검사를 완료함으로써,
    측정 오차를 보상하여 시료를 검사하는 것을 특징으로 하는 현장진단 장치.
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