KR101333410B1 - Multiple potentiostat circuit and detection system using the same - Google Patents

Multiple potentiostat circuit and detection system using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101333410B1
KR101333410B1 KR1020110112854A KR20110112854A KR101333410B1 KR 101333410 B1 KR101333410 B1 KR 101333410B1 KR 1020110112854 A KR1020110112854 A KR 1020110112854A KR 20110112854 A KR20110112854 A KR 20110112854A KR 101333410 B1 KR101333410 B1 KR 101333410B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
amplifier
inverting terminal
channel
inverting
terminal
Prior art date
Application number
KR1020110112854A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130047987A (en
Inventor
김용상
쿠말 자 샌딥
Original Assignee
명지대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 명지대학교 산학협력단 filed Critical 명지대학교 산학협력단
Priority to KR1020110112854A priority Critical patent/KR101333410B1/en
Publication of KR20130047987A publication Critical patent/KR20130047987A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101333410B1 publication Critical patent/KR101333410B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • G01N27/3273—Devices therefor, e.g. test element readers, circuitry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • G01N27/3272—Test elements therefor, i.e. disposable laminated substrates with electrodes, reagent and channels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • G01N27/3277—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction being a redox reaction, e.g. detection by cyclic voltammetry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/4875—Details of handling test elements, e.g. dispensing or storage, not specific to a particular test method
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/30—Structural combination of electric measuring instruments with basic electronic circuits, e.g. with amplifier

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

복수의 채널들을 각기 독립적으로 분석할 수 있는 포텐시오스타트 회로 및 이를 이용하는 분석 시스템이 개시된다. 상기 포텐시오스타트 회로는 제 1 채널과 연결된 제 1 서브 포텐시오스타트 회로 및 제 2 채널과 연결된 제 2 서브 포텐시오스타트 회로를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 서브 포텐시오스타트 회로는 적어도 하나의 OP 앰프로 구현된다. Disclosed are a potentiostat circuit capable of independently analyzing a plurality of channels and an analysis system using the same. The potentiostat circuit includes a first subpotentiostat circuit connected with a first channel and a second subpotentiostat circuit connected with a second channel. Here, the first sub-potential start circuit is implemented with at least one OP amplifier.

Description

다중 포텐시오스타트 회로 및 이를 이용하는 분석 시스템{MULTIPLE POTENTIOSTAT CIRCUIT AND DETECTION SYSTEM USING THE SAME}MULTIPLE POTENTIOSTAT CIRCUIT AND DETECTION SYSTEM USING THE SAME

본 발명은 복수의 채널들을 각기 독립적으로 분석할 수 있는 포텐시오스타트 회로 및 이를 이용하는 분석 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a potentiostat circuit capable of independently analyzing a plurality of channels, and an analysis system using the same.

바이오 센서의 사용과 모세관 전기 영동법, 전류 적정법 연구와 관련된 마이크로칩 시스템은 전기화학 측정 분야에서 급속히 발전하고 있다. 바이오 센서 시장에서 분석을 위한 장비는 각기 개별적으로 존재하며, 따라서 복수의 장비들을 연속하여 사용하여 분석할 경우에는 상기 장비들이 각기 포텐시오스타트 회로를 가져야만 한다. 따라서, 분석 시스템을 구축하는 비용이 상승하며, 높은 감도를 가지는 포텐시오스타를 회로를 구현하려고 하는 경우에는 상기 포텐시오스타트 회로가 복잡하고 고가이어야만 했다.
Microchip systems related to the use of biosensors, capillary electrophoresis, and current titration are developing rapidly in the field of electrochemical measurements. In the biosensor market, the equipment for analysis exists individually, and therefore, when analyzing a plurality of devices in succession, the devices must each have a potentiostat circuit. Therefore, the cost of constructing the analysis system is high, and the potentiostat circuit has to be complicated and expensive when attempting to implement a high sensitivity potentiostat circuit.

본 발명은 다중 채널들을 분석할 수 있고 저가이면서 우수한 감도를 가지는 포텐시오스타트 회로 및 이를 이용하는 분석 시스템을 제공하는 것이다.The present invention provides a potentiostat circuit capable of analyzing multiple channels and having low sensitivity and excellent sensitivity, and an analysis system using the same.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 분석 시스템에 사용되는 포텐시오스타트 회로는 제 1 채널과 연결된 제 1 서브 포텐시오스타트 회로; 및 제 2 채널과 연결된 제 2 서브 포텐시오스타트 회로를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 서브 포텐시오스타트 회로는 적어도 하나의 OP 앰프로 구현된다. In order to achieve the above object, the potentiostat circuit used in the analysis system according to an embodiment of the present invention includes a first subpotentiostat circuit connected to the first channel; And a second subpotentiometer circuit connected with the second channel. Here, the first sub-potential start circuit is implemented with at least one OP amplifier.

본 발명의 다른 실시예에 따른 분석 시스템은 제 1 채널과 연결된 제 1 서브 포텐시오스타트 회로 및 제 2 채널과 연결된 제 2 서브 포텐시오스타트 회로를 가지는 포텐시오스타트 회로; 상기 제 1 서브 포텐시오스타트 회로에 연결된 제 1 ADC 소자; 상기 제 2 서브 포텐시오스타트 회로에 연결된 제 2 ADC 소자; 및 상기 제 1 ADC 소자 및 상기 제 2 ADC 소자와 연결된 컴퓨터를 포함한다. 여기서, 상기 서브 포텐시오스타트 회로들은 각기 적어도 하나의 OP 앰프를 가진다. According to another exemplary embodiment of the present invention, an analysis system includes: a potentiostat circuit having a first subpotentiometer circuit connected to a first channel and a second subpotentiometer circuit connected to a second channel; A first ADC device coupled to the first subpotentiometer circuit; A second ADC device coupled to the second subpotentiometer circuit; And a computer connected with the first ADC device and the second ADC device. Here, the subpotentiometer circuits each have at least one OP amplifier.

본 발명의 포텐시오스타트 회로가 복수의 채널들과 연결된 복수의 서브 포텐시오스타트 회로들을 포함하며, 각 서브 포텐시오스타트 회로들은 각기 채널들의 물질들의 반응 결과를 측정한다. 따라서, 분석 시스템은 하나의 포텐시오스타트 회로를 이용하여 복수의 채널들의 물질들을 분석할 수 있다. The potentiostat circuit of the present invention includes a plurality of subpotentiostat circuits connected with a plurality of channels, each subpotentiostat circuit measuring a reaction result of materials of respective channels. Thus, the analysis system can analyze the materials of the plurality of channels using one potentiostat circuit.

또한, 상기 포텐시오스타트 회로가 저가의 OP 앰프들로 구현되므로, 상기 포텐시오스타트 회로의 비용 및 상기 포텐시오스타트 회로를 이용하는 분석 시스템의 구축 비용이 절감될 수 있다. In addition, since the potentiostat circuit is implemented with low-cost OP amplifiers, the cost of the potentiostat circuit and the construction cost of the analysis system using the potentiostat circuit can be reduced.

본 발명의 분석 시스템은 LabVIEW 프로그램을 이용하여 상기 서브 포텐시오스타트 회로들을 제어하므로, 상기 포텐시오스타트 회로의 하드웨어가 간단하여지고 비용이 절감되며 분석 감도가 향상될 수 있다.
Since the analysis system of the present invention controls the subpotentiometer circuits using a LabVIEW program, the hardware of the potentiostat circuit can be simplified, the cost can be reduced, and the analysis sensitivity can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포텐시오스타트 회로를 이용하는 분석 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포텐시오스타트 회로의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 chronoamperometry를 위한 LabVIEW 프로그램을 표현한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 전류법(CV)를 위한 LabVIEW 프로그램을 표현한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 전류법을 위한 LabVIEW 프로그램을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 전류법(CV)를 이용한 분석 실험 결과를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 순환 전류법(CV)를 이용한 분석 실험 결과를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating an analysis system using a potentiostat circuit according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a configuration of a potentiostat circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a block diagram representing a LabVIEW program for chronoamperometry according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a LabVIEW program for cyclic voltammetry (CV) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a LabVIEW program for pulse ampere method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an analysis experiment result using cyclic voltammetry (CV) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an analysis experiment result using cyclic voltammetry (CV) according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포텐시오스타트 회로를 이용하는 분석 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an analysis system using a potentiostat circuit according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 분석 시스템은 다양한 물질들을 한번에 분석할 수 있는 시스템으로서 예를 들어 바이오센서 기술과 관련되며, 포텐시오스타트 회로(Potentiostat circuit, 100), ADC 소자들(Analog-digital converters, 104A 및 104B) 및 적어도 하나의 컴퓨터(106)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the analysis system of the present embodiment is a system capable of analyzing various materials at one time, and is related to, for example, biosensor technology, a potentiostat circuit 100, and ADC devices (Analog-digital). converters 104A and 104B and at least one computer 106.

포텐시오스타트 회로(100)는 적어도 2개의 분석 소자들(102A 및 102B, 이하 "채널"이라 함)과 연결되어서 분석 소자들(102A 및 102B)의 포텐셜(Potential)을 제어한다. 구체적으로는, 포텐시오스타트 회로(100)는 카운터 전극(C1 또는 C2)의 포텐셜을 설정함에 의해 동작하며, 워킹 전극(Working electrode, W1 또는 W2)을 통하여 예를 들어 산화 환원 반응에 따라 발생된 결과(포텐셜 또는 전류)를 측정한다. The potentiostat circuit 100 is connected with at least two analysis elements 102A and 102B (hereinafter referred to as a "channel") to control the potential of the analysis elements 102A and 102B. Specifically, the potentiostat circuit 100 operates by setting the potential of the counter electrode C1 or C2, and is generated by, for example, a redox reaction through the working electrode W1 or W2. Measure the result (potential or current).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 포텐시오스타트 회로(100)는 위에 언급한 바와 같이 적어도 2개의 채널들을 가지며, 후술하는 바와 같이 간단한 증폭기(Amplifier), 바람직하게는 OP 앰프로 구현될 수 있다. 이하, 증폭기를 OP 앰프로 가정하겠다. According to an embodiment of the present invention, the potentiostat circuit 100 has at least two channels as mentioned above, and may be implemented as a simple amplifier, preferably an OP amplifier, as described below. Hereinafter, assume that the amplifier is an OP amplifier.

이러한 포텐시오스타트 회로(100)는 ADC 소자들(104A 및 104B)을 통하여 분석 장치, 예를 들어 컴퓨터(106A 및 106B)에 연결된다. This potentiostat circuit 100 is connected to an analysis device, such as computers 106A and 106B, via ADC elements 104A and 104B.

컴퓨터(106A 및 106B)는 포텐시오스타트 회로(100)의 동작을 제어하며, 특히 새롭게 제안되는 LabVIEW 프로그램을 이용하여, 즉 소프트웨어로 포텐시오스타트 회로(100)의 동작을 제어한다. LabVIEW 프로그램에 대한 자세한 설명은 후술하겠다. Computers 106A and 106B control the operation of the potentiostat circuit 100 and, in particular, use the newly proposed LabVIEW program to control the operation of the potentiostat circuit 100 in software. A detailed description of the LabVIEW program will be provided later.

또한, 컴퓨터(106A 및 106B)는 포텐시오스타트 회로(100)에 의해 측정된 결과를 통하여 해당 물질을 분석한다. The computers 106A and 106B also analyze the material through the results measured by the potentiostat circuit 100.

정리하면, 복수의 물질들의 반응 결과를 측정하기 위하여 각기 포텐시오스타트 회로를 가지는 복수의 장비들을 이용하여야 했던 종래 기술과 달리, 본 발명의 분석 시스템은 하나의 포텐시오스타트 회로(100) 및 이를 제어하는 LabVIEW 프로그램을 이용하여 복수의 물질들의 반응 결과를 한번에 측정할 수 있다. In summary, unlike the prior art in which a plurality of devices each having a potentiostat circuit must be used to measure a reaction result of a plurality of materials, the analysis system of the present invention controls one potentiostat circuit 100 and the same. Using a LabVIEW program, you can measure the response of multiple materials at once.

특히, 포텐시오스타트 회로(100)가 후술하는 바와 같이 저가의 OP 앰프를 이용하여 구현되고 하나의 포텐시오스타트 회로(100)만을 이용하여 복수의 물질들의반응 결과를 측정할 수 있으므로, 상기 포텐시오스타트 회로 및 이를 이용하는 분석 시스템의 구현 비용이 감소할 수 있다. 또한, 본 발명의 포텐시오스타트 회로(100)를 다양한 분석 소자 및 방법들(예를 들어 순환 전류법, 펄스 전류법, 모세관 전기영동 전류 분리법 등)에 적용할 수 있다. 즉, 채널별로 각기 다른 측정 방법이 적용될 수 있으며, 따라거 포텐시오스타트 회로(100)의 활용 범위가 향상될 수 있다. In particular, since the potentiostat circuit 100 is implemented using a low-cost OP amplifier as described below, and only one potentiostat circuit 100 can measure the reaction result of a plurality of materials, the potentiostat The implementation cost of the start circuit and the analysis system using the same can be reduced. In addition, the potentiostat circuit 100 of the present invention can be applied to various analysis elements and methods (for example, cyclic current method, pulse current method, capillary electrophoresis current separation method, etc.). That is, different measurement methods may be applied for each channel, and accordingly, the application range of the potentiostat circuit 100 may be improved.

위에서는 각 ADC 소자(104A 및 104B)에 각기 컴퓨터(106A 및 106B)가 연결되었으나, 복수의 ADC 소자들이 하나의 컴퓨터에 연결되도록 구현될 수도 있다. Although the computers 106A and 106B are connected to the respective ADC devices 104A and 104B, the plurality of ADC devices may be implemented to be connected to one computer.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포텐시오스타트 회로의 구성을 도시한 도면이다. 다만, 도 2는 설명의 편의를 위하여 2개의 채널용 포텐시오스타트 회로를 도시하였다. 2 is a diagram illustrating a configuration of a potentiostat circuit according to an exemplary embodiment of the present invention. 2 shows a potentiostat circuit for two channels for convenience of description.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 포텐시오스타트 회로(100)는 OP 앰프들(200A 내지 200D, 202)을 가지는 제 1 서브 포텐시오스타트 회로 및 OP 앰프들(210 내지 210D, 212)을 가지는 제 2 서브 포텐시오스타트 회로를 포함한다. Referring to FIG. 2, the potentiostat circuit 100 according to the present embodiment includes a first subpotentist circuit having the OP amplifiers 200A to 200D and 202 and a first subpotentialist circuit having the OP amplifiers 210 to 210D and 212. Two subpotentiometer circuits.

상기 제 2 서브 포텐시오스타트 회로는 상기 제 1 서브 포텐시오스타트 회로와 유사한 회로 구성 및 동작을 수행하므로, 이하 상기 제 1 서브 포텐시오스타트 회로의 구성 및 동작만을 상술하겠다. Since the second sub-potential start circuit performs a circuit configuration and operation similar to that of the first sub-potential start circuit, only the configuration and operation of the first sub-potential start circuit will be described below.

제 1 OP 앰프(200A)의 비반전단자(+)는 전원전압(V2)에 연결되고, 반전단자(-)는 제 2 OP 앰프(200B)의 반전단자, 제 3 OP 앰프(200C)의 반전단자 및 제 4 OP 앰프(200D)의 반전단자에 연결된다. 또한, 제 1 OP 앰프(200A)의 출력단은 카운터 전극(C1)에 연결된다. The non-inverting terminal (+) of the first OP amplifier 200A is connected to the power supply voltage V2, the inverting terminal (-) is the inverting terminal of the second OP amplifier 200B, and the inversion of the third OP amplifier 200C. Terminal and the inverting terminal of the fourth OP amplifier 200D. In addition, the output terminal of the first OP amplifier 200A is connected to the counter electrode C1.

이러한 제 1 OP 앰프(200A)는 카운터 전극(C1)으로 원하는 포텐셜을 출력하는 단위 이득(Unitary gain)을 가지며, 그의 출력단이 반전단자에 연결되는 반전 OP 앰프일 수 있다. 구체적으로는, 제 1 OP 앰프(200A)는 전기 화학 셀(Electrochemical cell)의 기준 포텐셜을 DAC(Digital Analog Converter)에 의한 전압에 부가할 동안 소전 전압을 카운터 전극(C1)에 설정한다. The first OP amplifier 200A has a unitary gain for outputting a desired potential to the counter electrode C1, and may be an inverted OP amplifier whose output terminal is connected to an inverting terminal. Specifically, the first OP amplifier 200A sets the sour voltage to the counter electrode C1 while adding the reference potential of the electrochemical cell to the voltage by the Digital Analog Converter (DAC).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 OP 앰프(200A)는 분석 초기에 카운터 전극(C1)의 포텐셜이 원하는 값으로 설정한다. 예를 들어, 제 1 OP 앰프(200A)는 카운터 전극(C1)의 포텐셜을 순환 전류법(Cyclic voltammetry, CV) 및 펄스 전류법(pulsed voltammetry)의 경우에는 가변되도록 설정하고, 크로노암페로메트리(chronoamperometry)의 경우에는 고정된 값을 가지도록 설정하며, 상기 포텐셜은 예를 들어 기능 생성기(Function generator)를 통하여 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first OP amplifier 200A sets the potential of the counter electrode C1 to a desired value at the beginning of the analysis. For example, the first OP amplifier 200A sets the potential of the counter electrode C1 to be variable in the case of cyclic voltammetry (CV) and pulsed voltammetry, and chronoamperometric In the case of (chronoamperometry), it is set to have a fixed value, and the potential may be provided through, for example, a function generator.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 카운터 전극(C1)의 포텐셜을 위하여 제 1 OP 앰프(200A)로 제공되는 신호는 순환 전류법(CV)의 경우 삼각파 형태로 제공되고, 펄스 전류법의 경우에는 구형파 형태로 제공되며, 크로노암페로메트리의 경우에는 고정 DC 값으로 제공될 수 있다. 여기서, 이러한 신호의 파형은 컴퓨터(106A)의 LabVIEW 프로그램에 의해 결정될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the signal provided to the first OP amplifier 200A for the potential of the counter electrode C1 is provided in the form of a triangular wave in the case of the cyclic current method CV, and in the case of the pulse current method. It may be provided in the form of a square wave, and in the case of chronoamperometric, it may be provided as a fixed DC value. Here, the waveform of such a signal can be determined by the LabVIEW program of the computer 106A.

제 2 OP 앰프(200B)의 비반전단자는 상기 DAC에 연결되고, 반전단자는 제 1 OP 앰프(200A)의 반전 단자, 제 3 OP 앰프(200C)의 반전단자 및 제 4 OP 앰프(200D)의 반전단자에 연결된다. The non-inverting terminal of the second OP amplifier 200B is connected to the DAC, and the inverting terminal is the inverting terminal of the first OP amplifier 200A, the inverting terminal of the third OP amplifier 200C, and the fourth OP amplifier 200D. Is connected to the reverse terminal of.

이러한 제 2 OP 앰프(200B)는 후술하는 LabVIEW 프로그램을 이용하여 제 1 ADC 소자(104A)에 의해 설정되는 포텐셜을 위한 전압 폴로어(Voltage Follower)이며, 그의 출력단이 반전단자로 연결되는 반전 OP 앰프이다. 구체적으로는, 전기 화학 셀에서 워킹 전극(W1)과 카운터 전극(C1) 사이에 상기 셀의 포텐셜을 증가시키는 내부 저항이 일반적으로 존재하며, 이러한 포텐셜은 제 2 OP 앰프(200B)에 의한 포텐셜과 합쳐짐에 의해 극복될 수 있다. 여기서, 상기 포텐셜과 제 2 OP 앰프(200B)에 의해 포텐셜은 동일한 크기를 가질 수 있다. 즉, 제 2 OP 앰프(200B)는 워킹 전극(W1)과 카운터 전극(C1) 사이의 내부 저항으로 인한 포텐셜을 상쇄시키기 위한 포텐셜을 발생시킨다. 이러한 포텐셜은 기준 전극(R1)을 이용함에 의해 생성될 수 있다. The second OP amplifier 200B is a voltage follower for the potential set by the first ADC element 104A using a LabVIEW program described below, and an inverted OP amplifier whose output terminal is connected to an inverting terminal. to be. Specifically, in an electrochemical cell, there is generally an internal resistance that increases the potential of the cell between the working electrode W1 and the counter electrode C1, and this potential is related to the potential caused by the second OP amplifier 200B. Can be overcome by merging. Here, the potential may have the same size by the potential and the second OP amplifier 200B. That is, the second OP amplifier 200B generates the potential for canceling the potential due to the internal resistance between the working electrode W1 and the counter electrode C1. This potential can be generated by using the reference electrode R1.

제 3 OP 앰프(200C)의 비반전단자는 접지 및 제 5 OP 앰프(202)의 비반전단자로 연결되고, 반전단자는 제 1 OP 앰프(200A)의 반전단자, 제 2 OP 앰프(200B)의 반전단자 및 제 4 OP 앰프(200D)의 반전단자로 연결된다. 또한, 제 3 OP 앰프(200C)의 출력단은 제 1 OP 앰프(200A)의 반전단자에 연결된다. The non-inverting terminal of the third OP amplifier 200C is connected to the ground and the non-inverting terminal of the fifth OP amplifier 202, and the inverting terminal is the inverting terminal of the first OP amplifier 200A and the second OP amplifier 200B. Is connected to the inverting terminal of and the inverting terminal of the fourth OP amplifier (200D). In addition, the output terminal of the third OP amplifier 200C is connected to the inverting terminal of the first OP amplifier 200A.

이러한 제 3 OP 앰프(200C)는 단위 이득을 가지는 반전 OP 앰프일 수 있다. The third OP amplifier 200C may be an inverted OP amplifier having a unity gain.

제 4 OP 앰프(200D)의 비반전단자는 기준 전극(R1)에 연결되며, 반전단자는 제 1 OP 앰프(200A)의 반전단자, 제 2 OP 앰프(200B)의 반전단자 및 제 3 OP 앰프(200D)의 반전단자에 연결된다. The non-inverting terminal of the fourth OP amplifier 200D is connected to the reference electrode R1, and the inverting terminal is the inverting terminal of the first OP amplifier 200A, the inverting terminal of the second OP amplifier 200B, and the third OP amplifier. It is connected to the inverting terminal of (200D).

이러한 제 4 OP 앰프(200D)는 기준 전극(R1)의 포텐셜을 위한 전압 폴로어로서 기능한다. This fourth OP amplifier 200D functions as a voltage follower for the potential of the reference electrode R1.

제 5 OP 앰프(202)의 비반전단자는 제 3 OP 앰프(200C)의 비반전단자와 연결되고, 반전단자는 워킹 전극(W1)에 연결된다. 결과적으로, 서브 포텐시오스타트 회로(100)는 제 5 OP 앰프(202)를 통하여 워킹 전극(W1)을 통하여 흐르는 물질의 반응 결과인 전류를 측정할 수 있다. 또한, 제 5 OP 앰프(202)의 출력단은 제 1 ADC 소자(104A)와 연결된다. The non-inverting terminal of the fifth OP amplifier 202 is connected to the non-inverting terminal of the third OP amplifier 200C, and the inverting terminal is connected to the working electrode W1. As a result, the sub-potential start circuit 100 may measure a current that is a result of the reaction of the material flowing through the working electrode W1 through the fifth OP amplifier 202. In addition, an output terminal of the fifth OP amplifier 202 is connected to the first ADC element 104A.

이러한 제 5 OP 앰프(202)는 워킹 전극(W1)에서의 전류, 예를 들어 전기 분해된 후 워킹 전극(W1)을 통하여 흐르는 전류를 전압으로 변환하는 전류-전압 변환기로서 기능하고, 그의 반전단자와 출력단 사이에 연결되는 저항(R7)을 이용하여 예를 들어 200000배 증폭된 포텐셜을 출력시킬 수 있다. 또한, 제 5 OP 앰프(202)로부터 출력된 전압은 제 1 ADC 소자(104A)로 인가된다.This fifth OP amplifier 202 functions as a current-to-voltage converter for converting a current at the working electrode W1, for example, a current which is electrolyzed and then flows through the working electrode W1 into a voltage, and its inverting terminal. For example, using a resistor R7 connected between the output terminal and the output terminal, the potential amplified by 200000 times may be output. In addition, the voltage output from the fifth OP amplifier 202 is applied to the first ADC element 104A.

즉, 본 실시예의 제 1 서브 포텐시오스타트 회로는 제 1 채널(102A)의 물질의 반응 결과를 측정할 수 있으며, 저가의 OP 앰프들(200A 내지 200D, 202)로 구현되므로 포텐시오스타트 회로(100)의 비용이 절감될 수 있다. 또한, 포텐시오스타트 회로(100)는 OP 앰프들(200A 내지 200D, 202)을 전압 폴로어 및 단위 이득을 가지는 증폭기로 구현하여 잡음을 감소시키고, 과전압 및 단락으로부터 회로를 보호시킬 수 있다. That is, the first sub-potentiometer circuit of the present embodiment can measure the reaction result of the material of the first channel 102A, and is implemented by low-cost OP amplifiers 200A to 200D and 202, so that the potentiostat circuit ( The cost of 100 can be reduced. In addition, the potentiostat circuit 100 may implement the OP amplifiers 200A to 200D and 202 as an amplifier having a voltage follower and a unit gain to reduce noise and protect the circuit from overvoltage and short circuit.

위에 설명하지 않았지만, 제 2 서브 포텐시오스타트 회로의 OP 앰프들(210A 내지 210D)은 제 1 서브 포텐시오스타트 회로의 OP 앰프들(200A 내지 200D)과 각기 유사한 연결 구조 및 기능을 하고, 제 2 서브 포텐시오스타트 회로의 OP 앰프(212)는 제 1 서브 포텐시오스타트 회로의 OP 앰프(202)와 유사한 연결 구조 및 기능을 수행한다. Although not described above, the OP amplifiers 210A to 210D of the second sub-potential start circuit each have a similar connection structure and function to the OP amplifiers 200A to 200D of the first sub-potential start circuit, and the second The OP amplifier 212 of the sub-potential start circuit performs a connection structure and a function similar to that of the OP amplifier 202 of the first sub-potential start circuit.

또한, 도 2에서는 2개의 서브 포텐시오스타트 회로들을 구성하였지만 위와 동일한 방법으로 3개 이상의 서브 포텐시오스타트 회로들을 용이하게 구현할 수 있다. In addition, although two sub-potential start circuits are configured in FIG. 2, three or more sub-potential start circuits may be easily implemented in the same manner as described above.

이하, 아날로그 회로인 포텐시오스타트 회로(100)를 컴퓨터들(106A 및 106B)에 연결시키는 LabVIEW 프로그램을 살펴보겠다. LabVIEW 프로그램은 포텐시오스타트 회로(100)의 동작 제어 및 포텐시오스타트 회로(100)로부터 제공된 정보를 처리하여 물질의 반응을 분석하는 과정을 자동화시키기 위해 사용되는 소프트웨어이다. 또한, LabVIEW 프로그램은 포텐시오스타트 회로(100)로부터 출력된 전압을 전류로 다시 변환시킬 수도 있으며, 상기 변환된 전류를 전면 패널(front panel)에 그래프로서 표현할 수 있다. Below, we will look at a LabVIEW program that connects an analog circuit, the potentiostat circuit 100, to the computers 106A and 106B. The LabVIEW program is software used to automate the process of analyzing the behavior of materials by controlling the operation of the potentiostat circuit 100 and processing information provided from the potentiostat circuit 100. In addition, the LabVIEW program may convert the voltage output from the potentiostat circuit 100 back to a current, and may represent the converted current as a graph on the front panel.

이러한 LabVIEW 프로그램은 컴퓨터(106)에 설치된 프로그램이며, 아래의 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같은 블록도로서 표현될 수도 있다. Such a LabVIEW program is a program installed in the computer 106 and may be represented as a block diagram as shown in FIGS. 3 to 5 below.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 chronoamperometry를 위한 LabVIEW 프로그램을 표현한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 전류법(CV)를 위한 LabVIEW 프로그램을 표현한 블록도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 전류법을 위한 LabVIEW 프로그램을 도시한 블록도이다. 3 is a block diagram showing a LabVIEW program for chronoamperometry according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a block diagram showing a LabVIEW program for cyclic ambulance (CV) in accordance with an embodiment of the present invention, 5 is a block diagram showing a LabVIEW program for pulse amperometric according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 LabVIEW 프로그램은 신호 생성(파형 생성), 신호 획득, 신호 에버리징(averaging), 실시간 그래프로 데이터 표현 등을 하기 위한 코드를 제공하며, 그 결과 높은 감도(sensitivity) 및 엔드 유저(end user)의 활용도가 향상될 수 있다. The LabVIEW program of the present invention provides code for signal generation (waveform generation), signal acquisition, signal averaging, data representation in real time graphs, and the like, resulting in high sensitivity and end user. ) Utilization can be improved.

도 3에 도시된 바와 같이, 크로노암페로메트리를 위한 LabVIEW 프로그램은 파일 저장하기 위한 코드, 데이터 획득, 파형 생성, 그래프 생성, 신호 에버리징 및 timestamping을 위한 코드를 가질 수 있다. 도 4 및 도 5에는 표시하지는 않았지만, 순환 전류법(CV) 및 펄스 전류법을 위한 도 4 및 도 5의 LabVIEW 프로그램들은 신호 획득, 파형 생성, 신호 에버리징 및 그래프를 위한 코드를 공통적으로 포함할 수 있다. As shown in FIG. 3, a LabVIEW program for chronoamperology may have code for file storage, code for data acquisition, waveform generation, graph generation, signal averaging, and timestamping. Although not shown in FIGS. 4 and 5, the LabVIEW programs of FIGS. 4 and 5 for cyclic ammeter (CV) and pulse amperometrics will commonly include code for signal acquisition, waveform generation, signal averaging, and graphing. Can be.

다만, 신호 파형은 분석 방법에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, LabVIEW 프로그램은 순환 전류법(CV)를 위하여 고정된 스캔율(scan rate)을 가지고 상하로 고정된 포텐셜 범위 내에서 카운터 전극의 포텐셜을 가변시키도록 파형을 설정할 수 있다. However, the signal waveform may vary depending on the analysis method. For example, a LabVIEW program can configure a waveform to vary the potential of a counter electrode within a fixed potential range up and down with a fixed scan rate for cyclic voltammetry (CV).

또한, LabVIEW 프로그램은 타임스탬프(timestamp)와 함께 획득된 포텐셜 및 제공된 신호 파형을 저장할 수 있다. In addition, the LabVIEW program can save the acquired potential and the provided signal waveform along with a timestamp.

물론, 이러한 LabVIEW 프로그램의 각종 동작은 GUI를 통하여 유저의 입력에 의해 결정될 수 있다. Of course, various operations of the LabVIEW program may be determined by user input through the GUI.

상기 LabVIEW 프로그램을 이용하면 높은 감도를 실현할 수 있을 뿐만 아니라 높은 재현성(reproducibility) 및 신뢰성(reliability)을 실현할 수 있다. 이러한 특성은 본 발명의 포텐시오스타트 회로(100)를 가장 기본적인 OP 앰프를 이용하여 구현하는 것을 가능하게 하며, 그 결과 포텐시오스타트 회로(100)의 구현 비용이 절감될 수 있다. 따라서, 본 발명의 전기 분석 시스템은 고가이면서 복잡한 잡음 필터링 소자들(noise filtering components)을 요구하지 않는다. Using the LabVIEW program, not only high sensitivity is achieved but also high reproducibility and reliability. This characteristic makes it possible to implement the potentiostat circuit 100 of the present invention using the most basic OP amplifier, and as a result, the implementation cost of the potentiostat circuit 100 can be reduced. Thus, the electrical analysis system of the present invention does not require expensive and complicated noise filtering components.

이하, 본 발명의 전기 분석 시스템을 이용하여 분석 실험한 결과를 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, the results of the analysis experiment using the electrical analysis system of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 전류법(CV)를 이용한 분석 실험 결과를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 순환 전류법(CV)를 이용한 분석 실험 결과를 도시한 도면이다. 6 is a view showing the results of the analysis experiments using the cyclic current method (CV) according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a result of the analysis experiments using the cyclic current method (CV) according to another embodiment of the present invention Figure is a diagram.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 분석 시스템은 순환 전류법(CV)을 사용하여 2개의 분석 소자들(102A 및 102B, 채널들) 중 제 1 채널(102A)에 형성된 메틸렌 블루(Methylene blue, MB)를 분석하고 제 2 채널(102B)에 형성된 K4Fe(CN)6를 동시에 분석하였다. As shown in FIG. 6, the analysis system uses cyclic ammeter (CV) to form methylene blue (MB) formed in the first channel 102A of the two analysis elements 102A and 102B (channels). ) And K 4 Fe (CN) 6 formed in the second channel 102B were analyzed simultaneously.

우선, 200 mM의 KCI 보조제로서 사용되었고, 0.67mM MB의 스톡 용액(stock solution)이 200 mM의 KCI 내에 준비되었으며, KCI를 이용하여 6.7μM로 100배 희석하였다. 또한, 0.6mM의 K4Fe(CN)6의 용액이 200 mM의 KCI 내에 준비된다. 그런 후 테스트를 위하여 Ag/AgCl 기준 전극, 플래티늄 와이어 (platinum wire) 카운터 전극 및 금으로 된 워킹 전극이 포텐시오스타트 회로(100)에 연결된다. First, it was used as a 200 mM KCI adjuvant, 0.67 mM MB stock solution was prepared in 200 mM KCI and diluted 100-fold to 6.7 μM with KCI. In addition, a solution of 0.6 mM K 4 Fe (CN) 6 was prepared in 200 mM KCI. An Ag / AgCl reference electrode, a platinum wire counter electrode, and a gold working electrode are then connected to the potentiostat circuit 100 for testing.

이어서, 각 채널(102A 및 102B)에서의 산화 환원 반응이 카운터 전극들에 고정된 전압들을 인가함에 의해 초기화된다. The redox reaction in each channel 102A and 102B is then initiated by applying fixed voltages to the counter electrodes.

계속하여, 순환 전류법(CV)를 이용하여 채널들(102A 및 102B)을 분석한 결과 도 6에 도시된 바와 같은 그래프를 획득하였다. 이러한 채널별 그래프들은 Wang et al for 순환 전류법(CV)에 기재된 K4Fe(CN)6의 결과 및 Kelly and Barton 1977에 기재된 MB의 결과들과 일치함을 알 수 있다. Subsequently, the channels 102A and 102B were analyzed using cyclic voltammetry (CV) to obtain a graph as shown in FIG. 6. These channel-specific graphs can be seen to be in agreement with the results of K 4 Fe (CN) 6 described in Wang et al for Cyclic Current (CV) and MBs described in Kelly and Barton 1977.

또한, 각 채널(102A 및 102B)별로 독립적으로 동작함을 확인하기 위하여 제 1 채널(102A)에 K4Fe(CN)6를 준비하고 제 2 채널(102B)에 MB를 준비하고 분석 실험을 수행하였다. 이 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 K4Fe(CN)6의 분석 결과(도 7(A)) 및 MB의 분석 결과(도 7(B))가 도 6의 K4Fe(CN)6의 분석 결과(도 6(B)) 및 MB의 분석 결과(도 6(A))와 동일함을 확인할 수 있다. 즉, 각 채널들(102A 및 102B)은 독립적으로 동작한다. In addition, in order to confirm that each channel 102A and 102B operates independently, K 4 Fe (CN) 6 was prepared in the first channel 102A, MB was prepared in the second channel 102B, and an analysis experiment was performed. It was. In this case, as shown in Figure 7 of K 4 Fe (CN) 6 Analysis results (Fig. 7 (A)) and MB analysis results (Fig. 7 (B)) are obtained from K 4 Fe (CN) 6 of Fig. 6 . It can be confirmed that the analysis results (Fig. 6 (B)) and MB analysis results (Fig. 6 (A)). That is, each of the channels 102A and 102B operates independently.

위에 설명하지는 않았지만, 본 실시예의 분석 시스템은 모세관 전기이동(capillary electrophoresis) 소자 상의 제초제를 pulsed amperometry를 통하여 측정 및 분석하여 정확한 분석이 이루어짐을 확인하였다. Although not described above, the analysis system of the present embodiment was confirmed that accurate analysis was performed by measuring and analyzing herbicide on capillary electrophoresis device through pulsed amperometry.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. The embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention may make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. Should be considered to be within the scope of the following claims.

100 : 포텐시오스타트 회로 102 : 채널
104 : ADC 소자 106 : 컴퓨터
200, 202, 210, 212 : OP 앰프100: potentiostat circuit 102: channel
104: ADC element 106: computer
200, 202, 210, 212: OP Amplifier

Claims (11)

제 1 채널과 연결된 제 1 서브 포텐시오스타트 회로; 및
제 2 채널과 연결된 제 2 서브 포텐시오스타트 회로를 포함하되,
상기 제 1 서브 포텐시오스타트 회로는 제 1 OP 앰프 내지 제 5 OP 앰프를 포함하되,
제 1 OP 앰프의 출력단은 상기 제 1 채널의 카운터 전극과 연결되고, 상기 제 4 OP 앰프의 비반전단자는 상기 제 1 채널의 기준 전극과 연결되며, 상기 제 5 OP 앰프의 반전단자는 상기 제 1 채널의 워킹 전극과 연결되고, 상기 제 5 OP 앰프의 출력단은 LabVIEW 프로그램을 이용하여 분석하는 제 1 컴퓨터와 인터페이스된 제 1 아날로그-디지털 변환기(ADC)와 연결되며, 상기 제 1 OP 앰프의 비반전단자는 전원전압에 연결되며 반전단자는 상기 제 2 내지 제 4 OP 앰프들의 반전단자들과 연결되고, 상기 제 2 OP 앰프의 비반전단자는 제 1 디지털-아날로그 변환기(DAC)에 연결되고 반전단자는 상기 제 1 OP 앰프, 상기 제 3 OP 앰프 및 상기 제 4 OP 앰프의 반전단자들과 연결되며, 상기 제 3 OP 앰프의 비반전단자는 상기 제 5 OP 앰프의 비반전단자와 연결되며 반전단자는 상기 제 1 OP 앰프, 상기 제 2 OP 앰프 및 상기 제 4 OP 앰프의 반전단자들에 연결되고, 상기 제 4 OP 앰프의 반전단자는 제 1 내지 제 3 OP 앰프들의 반전단자들에 연결되며, 상기 제 5 OP 앰프의 비반전단자는 상기 제 3 OP 앰프의 비반전단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템에 사용되는 포텐시오스타트 회로. A first subpotentiometer circuit connected to the first channel; And
A second subpotentiometer circuit connected to the second channel,
The first sub-potential start circuit includes first to fifth OP amplifiers,
The output terminal of the first OP amplifier is connected with the counter electrode of the first channel, the non-inverting terminal of the fourth OP amplifier is connected with the reference electrode of the first channel, and the inverting terminal of the fifth OP amplifier is connected to the first electrode. It is connected to a working electrode of one channel, the output terminal of the fifth OP amplifier is connected to a first analog-to-digital converter (ADC) interfaced with a first computer for analysis using a LabVIEW program, the ratio of the first OP amplifier An inverting terminal is connected to a power supply voltage, an inverting terminal is connected to the inverting terminals of the second to fourth OP amplifiers, and a non-inverting terminal of the second OP amplifier is connected to a first digital-to-analog converter (DAC) and inverted. A terminal is connected to the inverting terminals of the first OP amplifier, the third OP amplifier and the fourth OP amplifier, and the non-inverting terminal of the third OP amplifier is connected to the non-inverting terminal of the fifth OP amplifier and inverted. The terminal is the first An inverting terminal of the OP amplifier, the second OP amplifier and the fourth OP amplifier, an inverting terminal of the fourth OP amplifier is connected to inverting terminals of the first to third OP amplifiers, and the fifth OP The non-inverting terminal of the amplifier is connected to the non-inverting terminal of the third OP amplifier potentiostat circuit used in the analysis system. 삭제delete 제1항에 있어서, 소정 신호가 상기 제 1 OP 앰프로 제공되어 상기 제 1 OP 앰프를 제어함에 의해 상기 제 1 OP 앰프와 연결된 카운터 전극에 소정 포텐셜이 설정되고, 상기 제 5 OP 앰프는 상기 워킹 전극을 통하여 입력된 전류를 전압으로 변환한 후 상기 제 1 ADC 소자로 제공하며, 상기 제 1 OP 앰프로 제공되는 신호의 파형은 상기 컴퓨터의 LabVIEW 프로그램에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템에 사용되는 포텐시오스타트 회로. 2. The method of claim 1, wherein a predetermined signal is provided to the first OP amplifier to control the first OP amplifier, and a predetermined potential is set at a counter electrode connected to the first OP amplifier, and the fifth OP amplifier is configured to work. The current input through the electrode is converted into a voltage and then provided to the first ADC device, and the waveform of the signal provided to the first OP amplifier is determined by the LabVIEW program of the computer. Potentiostat circuit. 제3항에 있어서, 상기 LabVIEW 프로그램은 파일을 저장하기 위한 코드, 데이터 획득을 위한 코드, 파형 생성을 위한 코드, 신호 에버리징을 위한 코드 및 타임스태핑을 위한 코드를 가지되,
상기 신호 파형은 순환 전류법(Cyclic voltammetry)을 이용하는 경우에는 삼각파를 가지고, 펄스 전류법(pulsed voltammetry)을 이용하는 경우에는 구형파를 가지며, 크로노암페로메트리(chronoamperometry)를 이용하는 경우에는 고정된 DC 값을 가지는 것을 특징으로 하는 분석 시스템에 사용되는 포텐시오스타트 회로. The method of claim 3, wherein the LabVIEW program has code for storing a file, code for data acquisition, code for waveform generation, code for signal averaging, and code for time stepping.
The signal waveform has a triangular wave when using cyclic voltammetry, a square wave when using pulsed voltammetry, and a fixed DC value when using chronoamperometry. Potentiostat circuit used in the analysis system, characterized in that having a. 제1항에 있어서, 상기 제 2 서브 포텐시오스타트 회로는 제 6 OP 앰프 내지 제 10 OP 앰프를 포함하되,
제 6 OP 앰프의 출력단은 상기 제 2 채널의 카운터 전극과 연결되고, 상기 제 9 OP 앰프의 비반전단자는 상기 제 6 채널의 기준 전극과 연결되며, 상기 제 10 OP 앰프의 반전단자는 상기 제 2 채널의 워킹 전극과 연결되고, 상기 제 10 OP 앰프의 출력단은 LabVIEW 프로그램을 이용하여 분석하는 제 2 컴퓨터와 인터페이스된 제 2 아날로그-디지털 변환기(ADC)와 연결되며, 상기 제 6 OP 앰프의 비반전단자는 전원전압에 연결되며 반전단자는 상기 제 7 내지 제 9 OP 앰프들의 반전단자들과 연결되고, 상기 제 7 OP 앰프의 비반전단자는 제 2 디지털-아날로그 변환기(DAC)에 연결되고 반전단자는 상기 제 6 OP 앰프, 상기 제 8 OP 앰프 및 상기 제 9 OP 앰프의 반전단자들과 연결되며, 상기 제 8 OP 앰프의 비반전단자는 상기 제 10 OP 앰프의 비반전단자와 연결되며 반전단자는 상기 제 6 OP 앰프, 상기 제 7 OP 앰프 및 상기 제 9 OP 앰프의 반전단자들에 연결되고, 상기 제 9 OP 앰프의 반전단자는 제 6 내지 제 8 OP 앰프들의 반전단자들에 연결되며, 상기 제 10 OP 앰프의 비반전단자는 상기 제 8 OP 앰프의 비반전단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템에 사용되는 포텐시오스타트 회로. The method of claim 1, wherein the second sub-potential start circuit includes a sixth to tenth OP amplifier,
The output terminal of the sixth OP amplifier is connected to the counter electrode of the second channel, the non-inverting terminal of the ninth OP amplifier is connected to the reference electrode of the sixth channel, and the inverting terminal of the tenth OP amplifier is It is connected to a working channel of two channels, the output terminal of the tenth OP amplifier is connected to a second analog-to-digital converter (ADC) interfaced with a second computer to analyze using a LabVIEW program, the ratio of the sixth OP amplifier An inverting terminal is connected to a power supply voltage, an inverting terminal is connected to the inverting terminals of the seventh to ninth OP amplifiers, and a non-inverting terminal of the seventh OP amplifier is connected to a second digital-to-analog converter (DAC) and inverted. A terminal is connected to the inverting terminals of the sixth OP amplifier, the eighth OP amplifier, and the ninth OP amplifier, and the non-inverting terminal of the eighth OP amplifier is connected to the non-inverting terminal of the tenth OP amplifier and inverted. The terminal is made of A sixth OP amplifier, a seventh OP amplifier, and an inverting terminal of the ninth OP amplifier, and an inverting terminal of the ninth OP amplifier is connected to inverting terminals of the sixth to eighth OP amplifiers; The non-inverting terminal of the OP amplifier is connected to the non-inverting terminal of the eighth OP amplifier potentiostat circuit used in the analysis system. 제1항에 있어서, 상기 제 1 OP 앰프 및 상기 제 3 OP 앰프는 단위 게인을 가지는 반전 증폭기이며, 상기 제 2 OP 앰프 및 상기 제 4 OP 앰프는 전압 플로어(Voltage Follower)인 것을 특징으로 하는 분석 시스템에 사용되는 포텐시오스타트 회로. The analysis of claim 1, wherein the first OP amplifier and the third OP amplifier are inverting amplifiers having unit gains, and the second OP amplifier and the fourth OP amplifier are voltage followers. Potentiostat circuit used in the system. 제1항에 있어서, 상기 포텐시오스타트 회로는 각 채널별로 다른 분석법을 사용하여 다른 물질들의 반응 결과를 측정하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템에 사용되는 포텐시오스타트 회로. The potentiostat circuit of claim 1, wherein the potentiostat circuit measures a reaction result of different substances by using a different method for each channel. 제 1 채널과 연결된 제 1 서브 포텐시오스타트 회로 및 제 2 채널과 연결된 제 2 서브 포텐시오스타트 회로를 가지는 포텐시오스타트 회로;
상기 제 1 서브 포텐시오스타트 회로에 연결된 제 1 ADC 소자;
상기 제 2 서브 포텐시오스타트 회로에 연결된 제 2 ADC 소자; 및
상기 제 1 ADC 소자 및 상기 제 2 ADC 소자와 연결된 컴퓨터를 포함하되,
상기 서브 포텐시오스타트 회로들은 각기 적어도 하나의 OP 앰프를 가지되, 상기 제 1 서브 포텐시오스타트 회로는 제 1 OP 앰프 내지 제 5 OP 앰프를 포함하고, 제 1 OP 앰프의 출력단은 상기 제 1 채널의 카운터 전극과 연결되고, 상기 제 4 OP 앰프의 비반전단자는 상기 제 1 채널의 기준 전극과 연결되며, 상기 제 5 OP 앰프의 반전단자는 상기 제 1 채널의 워킹 전극과 연결되고, 상기 제 5 OP 앰프의 출력단은 LabVIEW 프로그램을 이용하여 분석하는 제 1 컴퓨터와 인터페이스된 제 1 아날로그-디지털 변환기(ADC)와 연결되며, 상기 제 1 OP 앰프의 비반전단자는 전원전압에 연결되며 반전단자는 상기 제 2 내지 제 4 OP 앰프들의 반전단자들과 연결되고, 상기 제 2 OP 앰프의 비반전단자는 제 1 디지털-아날로그 변환기(DAC)에 연결되고 반전단자는 상기 제 1 OP 앰프, 상기 제 3 OP 앰프 및 상기 제 4 OP 앰프의 반전단자들과 연결되며, 상기 제 3 OP 앰프의 비반전단자는 상기 제 5 OP 앰프의 비반전단자와 연결되며 반전단자는 상기 제 1 OP 앰프, 상기 제 2 OP 앰프 및 상기 제 4 OP 앰프의 반전단자들에 연결되고, 상기 제 4 OP 앰프의 반전단자는 제 1 내지 제 3 OP 앰프들의 반전단자들에 연결되며, 상기 제 5 OP 앰프의 비반전단자는 상기 제 3 OP 앰프의 비반전단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템. A potentiostat circuit having a first subpotentialist circuit connected with a first channel and a second subpotentialist circuit connected with a second channel;
A first ADC device coupled to the first subpotentiometer circuit;
A second ADC device coupled to the second subpotentiometer circuit; And
Comprising a computer connected to the first ADC device and the second ADC device,
Each of the sub-potential start circuits has at least one OP amplifier, wherein the first sub-potential start circuit includes first to fifth OP amplifiers, and an output terminal of the first OP amplifier is connected to the first channel. A non-inverting terminal of the fourth OP amplifier is connected with a reference electrode of the first channel, an inverting terminal of the fifth OP amplifier is connected with a working electrode of the first channel, and 5 The output terminal of the OP amplifier is connected to a first analog-to-digital converter (ADC) interfaced with a first computer for analysis using a LabVIEW program. The non-inverting terminal of the first OP amplifier is connected to a power supply voltage, and the inverting terminal is The non-inverting terminal of the second OP amplifier is connected to a first digital-to-analog converter (DAC) and the inverting terminal of the second OP amplifier is connected to the first OP amplifier, the first A third OP amplifier and an inverting terminal of the fourth OP amplifier, a non-inverting terminal of the third OP amplifier is connected to a non-inverting terminal of the fifth OP amplifier, and an inverting terminal of the first OP amplifier, the first 2 is connected to the inverting terminals of the OP amplifier and the fourth OP amplifier, the inverting terminal of the fourth OP amplifier is connected to the inverting terminals of the first to third OP amplifiers, the non-inverting terminal of the fifth OP amplifier Is connected to the non-inverting terminal of the third OP amplifier. 제8항에 있어서, 상기 컴퓨터는 LabVIEW 프로그램을 이용하여 상기 포텐시오스타트 회로의 OP 앰프들 중 상기 제 1 채널의 카운터 전극과 연결된 OP 앰프 및 상기 제 2 채널의 카운터 전극과 연결된 OP 앰프로 제공되는 신호의 파형을 결정하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템. The method of claim 8, wherein the computer is provided to an OP amplifier connected to the counter electrode of the first channel and an OP amplifier connected to the counter electrode of the second channel among the OP amplifiers of the potentiostat circuit using a LabVIEW program. An analysis system for determining the waveform of a signal. 제9항에 있어서, 상기 LabVIEW 프로그램은 파일을 저장하기 위한 코드, 데이터 획득을 위한 코드, 파형 생성을 위한 코드, 신호 에버리징을 위한 코드 및 타임스태핑을 위한 코드를 가지되,
상기 신호 파형은 순환 전류법(Cyclic voltammetry)을 이용하는 경우에는 삼각파를 가지고, 펄스 전류법(pulsed voltammetry)을 이용하는 경우에는 구형파를 가지며, 크로노암페로메트리(chronoamperometry)를 이용하는 경우에는 고정된 DC 값을 가지는 것을 특징으로 하는 분석 시스템. The method of claim 9, wherein the LabVIEW program has code for storing a file, code for data acquisition, code for waveform generation, code for signal averaging, and code for time stepping.
The signal waveform has a triangular wave when using cyclic voltammetry, a square wave when using pulsed voltammetry, and a fixed DC value when using chronoamperometry. Analysis system, characterized in that having a. 제8항에 있어서, 상기 제 1 서브 포텐시오스타트 회로의 특정 OP 앰프는 상기 제 1 채널의 워킹 전극과 연결되어 상기 워킹 전극으로부터 제공되는 전류를 전압으로 변환시키고, 상기 제 2 서브 포텐시오스타트 회로의 특정 OP 앰프는 상기 제 2 채널의 워킹 전극과 연결되어 상기 워킹 전극으로부터 제공되는 전류를 전압으로 변환시키며, 상기 변환된 전압들은 상기 제 1 ADC 소자 및 상기 제 2 ADC 소자로 각기 제공되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.




10. The circuit of claim 8, wherein the specific OP amplifier of the first sub-potential start circuit is connected to the working electrode of the first channel to convert a current provided from the working electrode into a voltage, and the second sub-potential start circuit. The specific OP amplifier of is connected to the working electrode of the second channel to convert the current provided from the working electrode into a voltage, the converted voltage is provided to the first ADC element and the second ADC element, respectively Analysis system.




KR1020110112854A 2011-11-01 2011-11-01 Multiple potentiostat circuit and detection system using the same KR101333410B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110112854A KR101333410B1 (en) 2011-11-01 2011-11-01 Multiple potentiostat circuit and detection system using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110112854A KR101333410B1 (en) 2011-11-01 2011-11-01 Multiple potentiostat circuit and detection system using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130047987A KR20130047987A (en) 2013-05-09
KR101333410B1 true KR101333410B1 (en) 2013-11-28

Family

ID=48659231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110112854A KR101333410B1 (en) 2011-11-01 2011-11-01 Multiple potentiostat circuit and detection system using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101333410B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102454709B1 (en) * 2020-09-04 2022-10-14 대풍년영농조합법인 Capsaicin content measuring device in red pepper powder
WO2023167351A1 (en) * 2022-03-04 2023-09-07 대풍년 영농조합법인 Device for measuring capsaicin in red pepper

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110089957A1 (en) * 2009-10-16 2011-04-21 Microchips, Inc. Multi-channel potentiostat for biosensor arrays
JP4819052B2 (en) * 2004-08-17 2011-11-16 エフ．ホフマン−ラ ロシュ アーゲー Electrochemical sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4819052B2 (en) * 2004-08-17 2011-11-16 エフ．ホフマン−ラ ロシュ アーゲー Electrochemical sensor
US20110089957A1 (en) * 2009-10-16 2011-04-21 Microchips, Inc. Multi-channel potentiostat for biosensor arrays

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130047987A (en) 2013-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gulaboski Theoretical Contribution Towards Understanding Specific Behaviour of “Simple” Protein‐film Reactions in Square‐wave Voltammetry
Adams et al. MiniStat: Development and evaluation of a mini-potentiostat for electrochemical measurements
JP4710914B2 (en) Potentiostat circuit, biosensor circuit and sensing device
US3868578A (en) Method and apparatus for electroanalysis
Galdino et al. Exploring the electrical wiring of screen-printed configurations utilised in electroanalysis
Hwang et al. CMOS VLSI potentiostat for portable environmental sensing applications
EP3430386B1 (en) Voltammetric analysis system, a method for voltammetric analysis and a computer program product for use with the voltammetric analysis system
JP4004473B2 (en) Circuit configuration, electrochemical sensor, sensor configuration, and method of processing electrical signals via sensor electrodes
KR101333410B1 (en) Multiple potentiostat circuit and detection system using the same
Guziejewski Electrode mechanisms with coupled chemical reaction—Amplitude effect in square-wave voltammetry
Umar et al. A low cost potentiostat device for monitoring aqueous solution
Park et al. Portable all-in-one electroanalytical device for point of care
Fischer et al. Pulsed polarization of platinum electrodes on YSZ
Park et al. Voltammetric detection for capillary electrophoresis
CN110646494B (en) Circuit arrangement for operating an electrochemical cell and corresponding method
Amin et al. Non-triangular potential sweep cyclic voltammetry of reversible electron transfer: Experiment meets theory
Shi et al. Design and fabrication of a miniaturized electrochemical instrument and its preliminary evaluation
Segura et al. Miniaturization of cyclic voltammetry electronic systems for remote biosensing
Rosvall et al. A complete system for electrochemical impedance spectroscopy which combines FFT methods and staircase voltammetry
Li et al. Multi-channel electrochemical detection system based on LabVIEW
Koutilellis et al. A potentiostat featuring an integrator transimpedance amplifier for the measurement of very low currents—Proof-of-principle application in microfluidic separations and voltammetry
Siegl et al. NFC powered cyclic voltammetry with dynamic output voltage range exploitation
Nordin et al. Potentiostat readout circuit design for a 3-electrode electrochemical biosensing measurement system
Tichter et al. PolArStat: An Arduino based potentiostat for low-power electrochemical applications
Amin et al. An embedded processing of differential pulse voltammetry (DPV) data using ARM processor (LPC1768)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161111

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171103

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181121

Year of fee payment: 6