KR101732875B1 - 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광원 부분에 광섬유를 직접적으로 적용시키고, 상기 광섬유로 유도된 광통로 중간부분에 측정시료가 위치함으로싸 제품의 신뢰도가 높은 형태로 구현이 가능하고, 플렉시블한 광섬유를 사용하기에 다양한 형태의 디자인이 가능하여 다양한 종류의 스마트폰에 적용할 수 있어 간편함 및 실용성이 뛰어나 사업화 및 기업화가 가능한 특징이 있다.

Description

스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치{Biosensor measuring device using a smartphone}

본 발명은 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광원 부분에 광섬유를 직접적으로 적용시키고, 상기 광섬유로 유도된 광통로 중간부분에 측정시료가 위치함으로싸 제품의 신뢰도가 높은 형태로 구현이 가능하고, 플렉시블한 광섬유를 사용하기에 다양한 형태의 디자인이 가능하여 다양한 종류의 스마트폰에 적용할 수 있어 간편함 및 실용성이 뛰어나 사업화 및 기업화가 가능한 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치에 관한 것이다.

혈액이나 소변 등의 생체 시료 중의 성분을 분석하는 방법으로서 시약을 담지한 시험편에 시료를 점착해, 시료와 반응해 정색한 시약부의 흡광도에서 시료 중의 특정 성분의 유무 혹은 농도를 측정하는 정색 시험법(면역 크로마토 시험법을 포함한다)이 넓게 이용되고 있다. 정색 시험법에서는 시약의 정색을 육안으로 확인하는 방법과 측정기를 이용해 광학적으로 흡광도를 측정하는 방법이 있어, 전자는 주로 정성 분석에 이용되어 후자는 주로 정량 분석에 이용된다. 측정기를 이용해 시약부의 흡광도를 측정할 경우, LED 등의 광원에서 시험편 상으로 광을 조사해, 상기 시험편을 이미지 센서로 촬영해, 그 화상을 소프트웨어로 처리해 시약부의 흡광도를 구하는 방식 시료 분석 장치가 이용되고 있다

또한, 일반적으로 용액 중의 물질 농도를 측정하는 방법으로서 흡광도 측정법이 적용되고 있다. 흡광도 측정법은 일반적으로 측정용 시료를 측정 대상물 중에서 취출해 오프라인으로 측정하거나, 또는 측정용 서브 라인을 그어 측정용 시료를 인 라인과는 다른 장소에서 측정하는 것이 행해지고 있다.

그렇지만 이러한 측정 방법에서는 현실에 측정하고 싶은 현장의 시료의 실제의 농도를 측정하고 있는 것에는 안되어 시료의 취출해 또는 인입 시에 시료를 다른 장소로 옮기는 것에 의한 영향을 받을 우려가 있고, 또한 실시간으로 측정결과가 얻을 수 없으면 있어 문제도 있다.

그리고, 기존의 시료 측정 장치는 반사체(거울) 같은 것을 이용하였기 때문에 제품화시 반사각에 따라 빛의 손실율 및 보정율이 달라짐에 따라 제품의 신뢰도가 낮아지고, 또한, 대형화되어 고가의 장비가 주를 이루고 있다.

일본공개특허공보 특개2009-250825호

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,

광원 부분에 광섬유를 직접적으로 적용시키고, 상기 광섬유로 유도된 광통로 중간부분에 측정시료가 위치함으로싸 제품의 신뢰도가 높은 형태로 구현이 가능하고, 플렉시블한 광섬유를 사용하기에 다양한 형태의 디자인이 가능하여 다양한 종류의 스마트폰에 적용할 수 있어 간편함 및 실용성이 뛰어나 사업화 및 기업화가 가능한 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치에 있어서,

상기 스마트폰의 일측에 결합되는 스마트폰 센서홀더와;

상기 스마트폰 센서홀더의 양측면에 각각 연결되되, 일측은 스마트폰의 후레쉬 광원에 위치하고, 타측은 스마트폰의 조도센서에 위치하는 광섬유와;

상기 스마트폰의 조도센서 측 스마트폰 센서홀더에 결합되어 광섬유의 광원이 투과되는 측정시료;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 스마트폰 센서홀더는 스마트폰의 일측이 삽입되도록 일단면에 삽입홈이 형성되고, 상기 광섬유의 일측이 연결되도록 연결부가 돌출 형성되며, 상기 측정시료가 결합되도록 결합홈이 형성된 결합부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 결합부에는 광섬유의 타측이 연결되되, 상기 측정시료에 투과된 광섬유의 광원이 스마트폰의 조도센서에 흡광도 측정되도록 관통구가 형성되고, 상기 관통구는 측정시료가 결합되는 결합홈의 양측에 형성되어 광원이 스마트폰의 조도센서에 전달되는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 연결부와 결합부는 스마트폰의 종류에 따라 형성된 후레쉬 광원과 조도센서의 위치에 맞춰 광섬유가 위치하도록 스마트폰 센서홀더의 길이방향으로 각각 슬라이딩되는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 측정시료는 내부에 채워진 시료에 광원이 투과되도록 투명재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 조도센서에서 센싱한 흡광도는 스마트폰의 광도 측정 어플리케이션을 통해 측정하는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치에 관한 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치는 광원 부분에 광섬유를 직접적으로 적용시키고, 상기 광섬유로 유도된 광통로 중간부분에 측정시료가 위치함으로싸 제품의 신뢰도가 높은 형태로 구현이 가능하고, 플렉시블한 광섬유를 사용하기에 다양한 형태의 디자인이 가능하여 다양한 종류의 스마트폰에 적용할 수 있어 간편함 및 실용성이 뛰어나 사업화 및 기업화가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰과 결합된 바이오센서 측정장치를 나타낸 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 바이오센서 측정장치를 나타낸 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰 센서홀더의 몸체를 나타낸 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰 센서홀더의 연결부와 결합부를 나타낸 사시도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰 센서홀더의 연결부와 결합부를 나타낸 단면도이다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰과 결합된 바이오센서 측정장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 바이오센서 측정장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰 센서홀더의 몸체를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰 센서홀더의 연결부와 결합부를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트폰 센서홀더의 연결부와 결합부를 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치는 스마트폰(1)의 일측에 결합되는 스마트폰 센서홀더(10)와, 상기 스마트폰 센서홀더(10)의 양측면에 각각 연결되되, 일측은 스마트폰(1)의 후레쉬 광원에 위치하고, 타측은 스마트폰(1)의 조도센서에 위치하는 광섬유(40)와, 상기 스마트폰(1)의 조도센서 측 스마트폰 센서홀더(10)에 결합되어 광섬유(40)의 광원이 투과되는 측정시료(50)로 구성된다.

상기 스마트폰 센서홀더(10)는 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 스마트폰(1)의 일측이 삽입되도록 일단면에 삽입홈(미도시)이 형성되는 몸체로 형성되고, 상기 몸체는 스마트폰(1)의 상부측에 결합되는데, 즉, 상기 스마트폰(1)의 상부측에 조도센서와 후레쉬 광원이 형성되기 때문이다.

여기서, 상기 스마트폰 센서홀더(10)의 몸체에는 광섬유(40)의 일측이 연결되도록 연결부(20)가 돌출 형성되며, 상기 연결부(20)의 반대측 몸체에는 측정시료(50)가 결합되도록 결합홈(31)이 형성된 결합부(30)가 돌출 형성된다. 이때, 상기 연결부(20)에는 광섬유(40)가 관통 연결되어 스마트폰(1)의 후레쉬 광원에 근접하도록 관통홀(21)이 더 형성된다.

또한, 상기 연결부(20)와 접촉되는 스마트폰 센서홀더(10)의 일면에는 연결부(20)의 관통홀(21)과 연통되는 연결홀(11)이 형성되고, 상기 연결홀(11)은 장홀로 형성되어 관통홀(21)에 관통된 광섬유(40)가 삽입되어 스마트폰(1)의 조도센서에 접촉된다.

그리고, 상기 결합부(30)에는 광섬유(40)의 타측이 연결되는데, 상기 측정시료(50)에 투과된 광섬유(40)의 광원이 스마트폰(1)의 조도센서에 흡광도 측정되도록 관통구(32)가 형성된다. 즉, 상기 관통구(32)는 측정시료(50)가 결합되는 결합홈(31)의 양측에 형성되어 광원이 스마트폰(1)의 조도센서에 전달한다.

또한, 상기 결합홈(31)의 상부에는 측정시료(50)가 결합시, 측정시료(50)의 상부측이 걸리도록 걸림홈(33)이 별도로 더 형성된다.

한편, 상기 연결부(20)와 결합부(30)는 스마트폰(1)의 종류에 따라 형성된 후레쉬 광원과 조도센서의 위치에 맞춰 광섬유(40)가 위치하도록 스마트폰 센서홀더(10)의 길이방향으로 각각 슬라이딩된다. 즉, 플렉시블한 광섬유(40)이기에 연결부(20)와 결합부(30)가 상호 멀어져도 측정이 가능하다.

여기서, 상기 연결부(20)와 결합부(30)는 정면상 "ㄱ" 형태로 형성되어 스마트폰 센서홀더(10)에 결착되고, 상기 스마트폰 센서홀더(10)와 접촉되는 일면에 가이드 돌기가 형성되며, 상기 가이드 돌기가 끼워지도록 스마트폰 센서홀더(10)의 일면에도 가이드 홈이 형성된다. 이때, 상기 가이드 홈은 스마트폰 센서홀더(10)의 길이방향으로 길게 형성되어 연결부(20)와 결합부(30)가 스마트폰 센서홀더(10)의 길이방향으로 슬라이딩될 수 있는 것이다.

상기 광섬유(40)는 도 1에 도시한 바와 같이, 스마트폰 센서홀더(10)의 연결부(20)와 결합부(30)에 양측이 각각 연결되어 스마트폰(1)의 후레쉬 광원에서 발생된 광원을 스마트폰(1)의 조도센서까지 이송시키는 역할을 한다.

여기서, 상기 광섬유(40)란, 보통 중앙의 코어(core)라고 하는 부분을 주변에서 클래딩(cladding)이라고 하는 부분이 감싸고 있는 이중원기둥 모양을 하고 있다. 그 외부에는 충격으로부터 보호하기 위해 합성수지 피복을 1∼2차례 입힌다. 보호피복을 제외한 전체 크기는 지름 백∼수백㎛(1㎛ = 1/1000mm)로 되고, 코어 부분의 굴절률이 클래딩의 굴절률보다 높게 되어 있어서, 빛이 코어 부분에 집속되어 잘 빠져나가지 않고 진행할 수 있게 되어 있다. 코어의 지름이 수㎛인 것을 단일모드 광섬유, 수십㎛인 것을 다중(多重) 모드 광섬유라 하고, 코어의 굴절률 분포에 따라 계단형·언덕형 광섬유 등으로 나눈다. 광섬유는 외부의 전자파에 의한 간섭이나 혼신(混信)이 없고 도청이 힘들며, 소형·경량으로서 굴곡에도 강하며, 하나의 광섬유에 많은 통신회선을 수용할 수 있고 외부환경의 변화에도 강하다. 더구나 재료인 유리의 원료는 대단히 풍부하므로 효용도가 높다. [네이버 지식백과] 광섬유 [optical fiber, 光纖維] (두산백과)

이처럼, 본 발명에서는 광섬유(40)를 적용하여 시료를 측정하고, 플렉시블한 광섬유에 의해 다양한 형태의 측정장치 제작이 가능하다.

상기 측정시료(50)는 도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 측정할 시료가 내부에 구비하여 스마트폰 센서홀더(10) 결합부(30)의 결합홈(31)에 결합되는 것이다.

여기서, 상기 측정시료(50)는 내부에 채워진 시료에 광섬유(40)의 광원이 투과되도록 투명재질의 용기로 형성되고, 상부측에는 시료를 투입/배출할 수 있도록 개구되며, 상기 개구된 상부측에는 개폐뚜껑(51)이 더 형성된다.

상기 개폐뚜껑(51)은 측정시료를 상부측에 압착되도록 탄성재질로 형성되고, 양측에 결합홈에 형성된 걸림홈(33)에 결착되도록 걸림돌기(52)가 돌출 형성된다.

그리고, 상기 측정시료(50) 용기는 결합부(30)의 결합홈(31)에 탈부착이 용이하도록 상광하협의 깔대기 형태로 형성된다.

이하에서는 상기에서 기술한 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치를 통해 시료의 흡광도 측정하는 방법을 간략하게 기술한다.

우선, 상기 광섬유(40)가 연결된 연결부(20)와 결합부(30)를 각각 스마트폰(1)의 후레쉬 광원과 조도센서의 위치에 정위치 시키고, 스마트폰(1)의 후레쉬를 켜서 후레쉬의 광원이 광섬유를 통해 결합부(30) 측으로 전달된다. 이때, 상기 결합부(30)의 결합홈(31)에 측정할 시료가 구비된 측정시료(50)가 결합된다.

여기서, 상기 광섬유(40)를 통해 이동된 광원은 측정시료(50)에 투과되고, 상기 투과된 광원은 반대측으로 관통하여 스마트폰(1)의 조도센서에 전달된다.

그리고, 상기 조도센서에서 흡광도를 센신하는데, 상기 센싱한 흡광도는 스마트폰(1)의 광도 측정 어플리케이션을 통해 흡광도를 측정하는 것이다. 이때 광도 측정 어플리케이션은 기존에 출시된 어플리케이션 또는 별도로 제작된 어플리케이션을 이용한다.

상기와 같은 방식으로 다수개의 시료를 측정하여 아래와 같은 측정 결과가 표와 도출되는 것이다.

[표 1. 스마트폰의 조도센서에 의한 흡광도 측정 결과]

[표 2. 스마트폰의 조도센서 동일 측정시료에 대한 재현성 실험결과]

10 : 스마트폰 센서홀더 11 : 연결홀
20 : 연결부 21 : 관통홀
30 : 결합부 31 : 결합홈
32 : 관통구 33 : 걸림홈
40 : 광섬유 50 : 측정시료
51 : 개폐뚜껑 52 : 걸림돌기

Claims (6)

1. 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치에 있어서,
   상기 스마트폰(1)의 일측에 결합되는 스마트폰 센서홀더(10)와;
   상기 스마트폰 센서홀더(10)의 양측면에 각각 연결되되, 일측은 스마트폰(1)의 후레쉬 광원에 위치하고, 타측은 스마트폰(1)의 조도센서에 위치하는 광섬유(40)와;
   상기 스마트폰(1)의 조도센서 측 스마트폰 센서홀더(10)에 결합되어 광섬유(40)의 광원이 투과되는 측정시료(50);를 포함하여 구성되고,
   상기 스마트폰 센서홀더(10)는 스마트폰(1)의 일측이 삽입되도록 일단면에 삽입홈이 형성되고, 상기 광섬유(40)의 일측이 연결되도록 연결부(20)가 돌출 형성되며, 상기 측정시료(50)가 결합되도록 결합홈(31)이 형성된 결합부(30)가 돌출 형성되고, 상기 결합홈(31)의 상부에는 측정시료(50)가 결합시, 측정시료(50)의 상부측이 걸리도록 걸림홈(33)이 형성되며,
   상기 결합부(30)에는 광섬유(40)의 타측이 연결되되, 상기 측정시료(50)에 투과된 광섬유(40)의 광원이 스마트폰(1)의 조도센서에 흡광도 측정되도록 관통구(32)가 형성되고, 상기 관통구(32)는 측정시료(50)가 결합되는 결합홈(31)의 양측에 형성되어 광원이 측정시료(50)에 투과한 뒤, 스마트폰(1)의 조도센서에 전달되며,
   상기 연결부(20)와 결합부(30)는 스마트폰(1)의 종류에 따라 형성된 후레쉬 광원과 조도센서의 위치에 맞춰 광섬유(40)가 위치하도록 스마트폰 센서홀더(10)의 길이방향으로 각각 슬라이딩되도록 스마트폰 센서홀더(10)에 결착되고, 상기 스마트폰 센서홀더(10)와 접촉되는 연결부(20)와 결합부(30)의 일면에는 가이드 돌기가 형성되며, 상기 가이드 돌기가 끼워지도록 스마트폰 센서홀더(10)의 일면에도 가이드 홈이 형성되고, 상기 가이드 홈은 스마트폰 센서홀더(10)의 길이방향으로 길게 형성되어 연결부(20)와 결합부(30)가 스마트폰 센서홀더(10)의 길이방향으로 슬라이딩되며,
   상기 측정시료(50)는 내부에 채워진 시료에 광원이 투과되도록 투명재질로 형성되며, 상기 측정시료(50)의 상부측에는 시료를 투입/배출할 수 있도록 개구되고, 상기 개구된 상부측에는 개폐뚜껑(51)이 더 형성되며, 상기 개폐뚜껑(51)의 양측에는 결합홈(31)에 형성된 걸림홈(33)에 결착되도록 걸림돌기(52)가 돌출 형성되고,
   상기 조도센서에서 센싱한 흡광도는 스마트폰(1)의 광도 측정 어플리케이션을 통해 측정하는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 바이오센서 측정장치.
   
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