해산물 섭취시 위험을 최소화하는 카메라 시스템

해산물 섭취시 위험을 최소화하는 카메라 시스템

EU에서는 매년 6백만 톤의 어류가 가공, 처리됩니다. 소비자의 건강을 위해 엄격한 법적 통제를 합니다. 바다에 사는 물고기가 부적절한 영양분을 섭취할 때 인간에게 위험할 수 있는 기생충을 포함할 수 있습니다. 감염 위험은 기생충의 활성 정도에 달려있습니다. 스투트가르트에 본사를 둔 technet GmbH는 IDS의 USB 3 uEye CP 산업용 카메라를 사용하여 기생충의 윤곽과 표면 파라미터를 캡쳐하고 각 유충의 에너지를 곡률 데이터로 확인할 수 있는 시스템을 개발했습니다. 이 데이터를 사용해 신진대사와 활성도를 연결합니다.

어플리케이션

불완전하게 조리된 바다 물고기 소비로 인해 매년 수천 명의 사람들이 선충 애니사키스 종의 유충에 감염되거나 다양한 알레르기 반응에 이르는 다양한 임상 결과 사례가 있습니다. 이에 따라 EU에서는 날 음식의 전처리 (최소 24시간 동안 -20° C에서 냉동하는 방법과 같은) 및 해산물 제품 검사에 엄격한 규정을 적용합니다. 목표는 어업 제품에서 이방성 물질의 생존 가능성을 확인하는 것입니다.

배경

기생충은 복잡한 수명주기를 거쳐 음식을 통해 중간 숙주인 물고기가 섭취합니다. 사람은 이 해산물을 섭취함으로서 사람에게 옮길 수 있습니다. 식품 관리 과정에서 물고기와 오징어 조직에서 샘플을 채취하여 선충 유충의 존재 여부를 분석합니다. 특히 이 해충의 활성 정도에 따라 사람들의 건강에 영향을 미칩니다.

미생물학에서 활성도는 생식 속도(박테리아 수)에 의해 결정됩니다. 그러나 이 표준절차는 선충 유충에는 사용할 수 없습니다. 따라서 해산물에서 조직샘플은 포함된 유충 손상없이 인공적 소화로 용해됩니다.후속 실험에서 활성도로 그들의 운동 상태를 시각적으로 평가하고 그것들을 “생존” 또는 “사망” 상태로 분류함으로서 이루어집니다. 그러나 운동 상태는 선충 유충의 감염성을 일시적으로 움직이지 않는 상태로 떨어뜨릴 수 있기 때문에 신뢰할 수 있는 지표는 아닙니다.

조직 샘플과 다른 활력의 선충 유충 (Anisakis spp.) - 투과광 (NIR) / 페트리 접시
조직 샘플과 다른 활력의 선충 유충 (Anisakis spp.) - 투과광 (NIR) / 페트리 접시

이미지 프로세싱에 기반한 테스트 신뢰성

technet GmbH의 VTD (활성도 장치)는 이러한 불확실성을 해결하는 측정 시스템입니다. 이는 자동화된 독립적 광학검사를 합니다. 이 시스템은 IDS Imaging Development Systems GmbH의 USB 3.0 카메라를 기반으로 합니다. 페트리 접시 위에 수직으로 위치합니다. 근적외선 스펙트럼(NIR)에서 좁은 파장 범위 내에서 투과된 광을 사용하여 샘플로부터 일련의 이미지가 생성되며, 이는 적외선 온도 측정에 의해 이루어집니다. 카메라, 온도, 조명, 위치 및 시간 데이터가 각 프레임에 기록됩니다. 이 포괄적인 원본 데이터 검사 프로토콜은 테스트 결과의 높은 수준의 추적성을 보장합니다.

카메라를 이용한 투과광 패턴 생성 및 유충의 활력 상태 계산
카메라를 이용한 투과광 패턴 생성 및 유충의 활력 상태 계산

VTD의 카메라는 초당 2프레임의 이미지 시리즈를 제공하여 정적이고 동적인 부분까지 확인할 수 있습니다. 추가 처리를 위한 결정 파라미터로 사용됩니다. 일련의 이미지에서 개별 유충이 식별되고, 2D 윤곽이 결정되며, 기하학적 단면이 원형 단면과 함께 이 기생충의 3D 모델에 매핑됩니다. 이 모델을 사용하면 유생의 기계적 특성, 특히 곡률 에너지가 생물학적 세부 사항을 고려하여 계산됩니다. 따라서 이미지 획득을 통해 움직임과 활성도를 안정적으로 재현할 수 있습니다.

VTD에서는 UI-3370CP-NIR-GL Rev.2 를 사용하고 있습니다. ams/CMOSIS의 고감도 고속 4메가픽셀의 CMV4000 CMOS 센서가 장착되어 있습니다. 이 센서는 2048 x 2048 픽셀의 해상도를 제공합니다.

혁신적인 픽셀 아키텍쳐로 고정 패턴 노이즈 및 히스(hiss)가 상당히 줄어듭니다. 파이프라이닝 기능은 센서 데이터를 읽는 동안 추가 노출을 허용하여 판독 속도를 높이고 모션 블러를 효과적으로 줄입니다. 1인치의 매우 큰 광학 형식을 가진 이 센서는 노이즈가 적고, 높은 빛 민감도를 가진 큰 픽셀을 특징으로 합니다. “UI-3370CP의 사각형 카메라 칩은 사용되지 않는 이미지 영역을 통해 정보 밀도가 높고 정보 손실이 최소화된 원형 페트리 접시의 이미지를 제공합니다. 이 카메라는 검사 시스템에 이상적인 모든 필요 데이터를 신속하고 고품질로 제공합니다” 라고 technet의 물리학자이자 멤브레인 기술의 생물학적 응용분야 전문가인 Michael Kroeger는 설명합니다.

전망

해산물 시장의 세계화와 관련된 엄격한 통제 및 보안 매커니즘으로 인해 자동화된 테스트 시스템이 필수적입니다. VTD를 통해 technet은 수의과 식품 실험실을 위한 빠르고 객관적인 모니터링 시스템을 제공합니다. 인적 요소와 자동 로깅의 독립성은 일상적인 실험실 생활에서 사용하기에 명확한 이점을 갖습니다. 이 경우에 물고기 샘플의 처리량을 크게 증가시킬 수 있습니다. 이미지 프로세싱을 통해 시스템은 해양 기생충의 위험 수준을 확실하게 식별합니다. 이는 이러한 작은 기생충들이 활성도와 감염성을 숨기는 것을 더 어렵게 만듭니다. 반대로 그것은 우리 소비자들에게 더 큰 식품 안전성을 제공하고 맛 좋은 해산물을 즐길 수 있도록 합니다. Bon appetit!

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