KR102458411B1

KR102458411B1 - 입자 계수 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102458411B1
Application number: KR1020200164121A
Authority: KR
Inventors: 김진홍
Original assignee: 에스팩 주식회사
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2022-10-26
Also published as: KR20220075725A

Abstract

유체 내에 존재하는 입자를 계수하는 입자 계수 장치에 있어서, 제1 광신호에 의해 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자의 유무와 크기를 검출하도록 구성되는 제1 광센서; 및 상기 제1 광센서에 의해 상기 측정 영역 내의 유체에 입자가 존재하는 것으로 검출되는 경우 제2 광신호에 의해 상기 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자 중 플라스틱 재질 입자를 검출하도록 구성되는 제2 광센서를 포함한다.

Description

입자 계수 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR COUNTING PARTICLES}

본 발명은 입자 계수 장치 및 방법에 관한 것이다.

입자 계수 장치는 유체 내 포함되어 있는 입자 물질을 검출하고, 검출된 입자 물질의 크기 및 개수를 측정하는 장치이다. 이와 관련하여, 선행기술인 한국공개특허공보 제2020-0092260호의 입자 계수 장치는, 조사광을 출사하는 광원, 조사광을 광축 상의 소정 위치로 조사하는 조사 광학계, 유체에 포함되는 입자를 검출하기 위한 검출 영역을 갖는 복수의 유로를 포함하는 멀티 플로우 셀과, 검출 영역을 통과하는 입자로부터 발생하는 방출광을 수광하는 수광 광학계, 광축 이동부 및 입자를 입경별로 계수하는 계수부를 포함하는 구성을 개시하고 있다.

그러나, 종래 선행기술은 유체에 포함되어 있는 입자의 검출 및 계수만을 가능하게 할 뿐, 입자의 성분을 구분하여 측정하지 못하고 있다. 따라서, 종래 기술로는 유체 내 분류 작업이 필요한, 잠재적 발암 물질로 분류된 미세 플라스틱이 유체 내 포함되어 있더라도 검출하기가 어렵다.

한국공개특허공보 제2020-0092260호 (2020. 8. 3. 공개) 한국등록특허공보 제608498호 (2006. 7. 27. 공개)

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유체 내 존재하는 입자의 유무와 크기를 검출하고, 검출된 입자 중 플라스틱 재질 입자를 검출할 수 있는 입자 계수 장치를 제공하고자 한다.

또한, 검출된 플라스틱 재질 입자의 비율을 산출하고, 플라스틱 재질 입자의 종류를 검출할 수 있는 입자 계수 장치를 제공하고자 한다.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는, 유체 내에 존재하는 입자를 계수하는 입자 계수 장치에 있어서, 제1 광신호에 의해 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자의 유무와 크기를 검출하도록 구성되는 제1 광센서; 및 상기 제1 광센서에 의해 상기 측정 영역 내의 유체에 입자가 존재하는 것으로 검출되는 경우 제2 광신호에 의해 상기 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자 중 플라스틱 재질 입자를 검출하도록 구성되는 제2 광센서를 포함하는, 입자 계수 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는, 유체 내에 존재하는 입자를 계수하는 입자 계수 방법에 있어서, 제1 광신호에 의해 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자의 유무와 크기를 검출하는 단계; 및 상기 측정 영역 내의 유체에 입자가 존재하는 것으로 검출되는 경우 제2 광신호에 의해 상기 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자 중 플라스틱 재질 입자를 검출하는 단계를 포함하는, 입자 계수 방법을 제공할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 제1 광센서에 의해 유체 내 존재하는 입자의 유무와 크기를 검출할 수 있고, 제2 광센서에 의해 검출된 입자 중 플라스틱 재질 입자를 검출할 수 있다.

또한, 감쇠전반사(attenuated total reflection, ATR)에 의한 스펙트럼 분석에 기초하여 검출된 플라스틱 재질 입자의 비율을 산출하고, 플라스틱 재질 입자의 종류를 검출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 계수 장치를 도시한 도면이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 계수 장치의 제1 광센서를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 계수 장치의 제2 광센서를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 계수 방법을 도시한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 계수 장치를 도시한 도면이고, 도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 계수 장치의 제1 광센서를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 계수 장치의 제2 광센서를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 입자 계수 장치(100)는 제1 광센서(110), 제2 광센서(120), 유체 공급부(130), 필터부(140) 및 비율 분석부(150)를 포함할 수 있다. 다만 위 구성 요소들(110 내지 150)은 입자 계수 장치(100)에 의하여 제어될 수 있는 구성요소들을 예시적으로 도시한 것일 뿐이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체 공급부(130)는 유체를 가압 또는 감압하여 기포를 제거하여 측정 영역(V)으로 공급하고, 측정 영역(V)으로 공급하는 유체의 유량을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 유체 공급부(130)는 입자 계수 장치(100)에 투입되는 유체의 유량을 제어하여 측정 영역(V)에서 유체에 포함된 입자 검출이 원활하게 진행되도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제1 광센서(110)는 제1 광신호(L1)에 의해 측정 영역(V) 내의 유체에 존재하는 입자의 유무와 크기를 검출하도록 구성될 수 있다. 여기서, 제1 광신호(L1)는 연속적으로 측정 영역(V) 내에 입사되는 가시광선이다.

예를 들어, 제1 광센서(110)는 유체 공급부(130)를 통해 투입된 유체에 존재하는 입자의 유무와 크기를 검출하기 위해 측정 영역(V) 내에 제1 광신호(L1), 즉, 가시광선을 입사할 수 있다. 제1 광신호(L1)는, 일예로, 630nm 레이저일 수 있고, 측정 영역(V)을 향해 방향성을 가지고 연속적으로 입사되는 평행 광원일 수 있다.

제1 광센서(110)는 제1 광신호(L1)의 흡수 또는 산란에 의한 변화를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제1 광센서(110)는 측정 영역(V) 내에 조사된 제1 광신호(L1)의 흡수 또는 산란에 의한 변화를 검출하여 유체에 존재하는 입자의 유무와 크기를 검출할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 광센서(110)는 제1 광원부(111), 제1 수광부(112) 및 제1 계수부(113)를 포함할 수 있다. 제1 광원부(111)는 제1 광신호(L1)를 발생시켜 측정 영역(V)을 통과하도록 조사할 수 있다.

도 2a를 참조하면, 제1 광원부(111)는 제1 소스(111a) 및 제1 시준 렌즈(111b)를 구비할 수 있다. 제1 소스(111a)는 제1 광신호(L1)를 발생시키고, 제1 시준 렌즈(111b)는 제1 광신호(L1)를 시준시켜 측정 영역(V)으로 조사시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 광원부(111)는 제1 소스(111a)에서 발생시킨 제1 광신호(L1)를 제1 집속 렌즈(111b)를 통해 시준시켜 측정 영역(V)으로 조사시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 광원부(111)는 제1 소스(111a)에서 발생시킨 630nm 레이저를 제1 시준 렌즈(111b)를 거쳐 측정 영역(V)을 향해 연속적으로 평행하게 입사시킬 수 있다.

제1 수광부(112)는 측정 영역(V)을 통과하면서 흡수 또는 산란되는 제1 광신호(L1)를 수신할 수 있다. 도 2a를 참조하면, 제1 수광부(112)는 소멸광 수신부(112a) 및 산란광 수신부(112b)를 구비할 수 있다. 소멸광 수신부(112a)는 제1 광신호(L1)의 소멸광을 수신하도록 배치되고, 산란광 수신부(112b)는 제1 광신호(L1)의 산란광을 수광하도록 배치될 수 있다.

예를 들어, 제1 광신호(L1)가 입사되는 측정 영역(V)에서 유체 내 존재하는 입자가 통과하면, 입자로부터 산란광이 발생할 수 있다. 산란광 수신부(112b)는 측정 영역(V)을 통과한 입자로부터 발생한 산란광을 수광할 수 있다.

소멸광 수신부(112a)와 산란광 수신부(112b)에는 각각 제1 수광 필터(112c)가 배치될 수 있다. 소멸광의 경우 참조광 수신부(112d) 및 빔 스플리터(112e)가 추가로 배치될 수 있어 시간에 대한 광량 변화를 보정할 수 있다. 산란광의 경우 집광된 신호를 받을 수 있도록 제1 수광 집속 렌즈(112f)가 추가로 배치될 수 있다.

도 2b를 참조하면, 제1 계수부(113)는 제1 수광부(112)에 수신되는 제1 광신호(L1)에 기초하여 입자의 유무와 크기를 산출할 수 있다. 예를 들어, 제1 계수부(113)는 산란광 수신부(112b)에서 수신한 산란광의 강도에 기초하여 검출된 입자의 크기를 산출할 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 계수부(113)는 630nm 레이저의 소멸광 및 산란광 측정을 통해 측정 영역(V) 내 입자의 유무를 검출하고 입자의 크기를 산출할 수 있다.

즉, 제1 계수부(113)는 제1 광신호(L1)의 소멸광 및 산란광을 측정하여 측정 영역(V) 내 입자 유무를 검출하고 크기를 산출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제1 계수부(113)는 차동 증폭기(113a)를 구비할 수 있다. 차동 증폭기(113a)는 소멸광 수신부(112a) 및 산란광 수신부(112b)의 신호를 차동 증폭하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 측정 영역(V)에서 발생한 산란광은 강도가 약하기 때문에 차동 증폭기(113a)를 통해 산란광 수신부(112b)의 신호를 차동 증폭시킬 수 있다. 즉, 제1 계수부(113)는 차동 증폭된 소멸광 수신부(112a) 및 산란광 수신부(112b)의 신호를 통해 측정 영역(V) 내 입자의 크기 및 개수를 측정할 수 있다.

한편, 제1 계수부(113)는 측정 영역(V) 내의 유체에 입자가 존재하는 것으로 검출되는 경우 제2 광센서(120)를 동작시키는 트리거 신호(T)를 생성하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 계수부(113)는 제1 광신호(L1)를 통해 측정 영역(V) 내의 유체에 입자가 검출된 경우, 트리거 신호(T)를 제2 광센서(120)로 송출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제2 광센서(120)는 제1 광센서에 의해 측정 영역(V) 내의 유체에 입자가 존재하는 것으로 검출되는 경우 제2 광신호(L2)에 의해 측정 영역(V) 내 유체에 존재하는 입자 중 플라스틱 재질 입자를 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 광센서(120)는 트리거 신호(T)에 의해 동기화되어 제2 광신호(L2)를 발생시킬 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 광센서(120)는 제2 광원부(121), 제2 수광부(122) 및 제2 계수부(123)를 포함할 수 있다. 제2 광원부(121)는 제2 광신호(L2)를 발생시켜 측정 영역(V)을 통과하도록 조사할 수 있다.

도 3을 참조하면, 제2 광원부(121)는 제2 소스(121a) 및 제2 집속 렌즈(121b)를 구비할 수 있다. 제2 소스(121a)는 제2 광신호(L2)를 펄스 형태로 발생시키고, 제2 집속 렌즈(121b)는 제2 소스(121a)에서 발생되는 제2 광신호(L2)를 집속시켜 측정 영역(V)으로 조사시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 광원부(121)는 제2 소스(121a)에서 발생시킨 제2 광신호(L2)를 제2 집속 렌즈(121b)를 통해 집속시켜 측정 영역(V)으로 조사시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 광원부(121)는 제2 소스(121a)에서 발생시킨 266nm 자외선 레이저를 제2 집속 렌즈(121b)를 거쳐 측정 영역(V)을 향해 평행하게 펄스 형태로 발생시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제2 광센서(120)는 제2 광신호(L2)에 의해 발생되는 형광 신호를 검출할 수 있다. 제2 수광부(122)는 제2 광신호(L2)가 측정 영역(V)을 통과할 때 발생되는 형광 신호를 수신할 수 있다.

도 3을 참조하면, 제2 수광부(122)는 제2 광신호 수신부(122a) 및 형광 수신부(122b)를 구비할 수 있다. 제2 광신호 수신부(122a)는 제2 광신호(L2)를 수광하도록 배치되고, 형광 수신부(122b)는 형광 신호를 수광하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 광신호(L2)가 입사되는 측정 영역(V)에서 유체 내 존재하는 입자에 형광 물질이 포함되어 있는 경우, 입자로부터 형광 신호가 발생할 수 있다. 형광 수신부(122b)는 측정 영역(V)을 통과한 입자로부터 발생한 형광 신호를 수광할 수 있다.

또한, 제2 수광부(122)는 제2 수광 필터(122c) 및 제2 수광 집속 렌즈(122f)를 더 포함할 수 있다. 제2 수광 필터(122c)에 의하여 다른 광원의 신호 간섭을 방지하고 제2 수광 집속 렌즈(122f)에 의하여 광을 집속하여, 신호가 약한 경우에도 제2 수광부(122)에서 제2 광신호가 감지될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 제2 계수부(123)는 제2 수광부(122)에 수신되는 형광 신호에 기초하여 입자가 플라스틱 재질의 입자인지 여부를 판단하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 계수부(123)는 형광 신호의 측정을 통해 유기물(예를 들어, 플라스틱)과 무기물을 구분할 수 있다. 구체적으로, 측정 영역(V)에서 제2 광신호(L)와 충돌한 유체 내 입자가 무기물인 경우에는 형광 신호가 발생하지 않으나, 제2 광신호(L)와 충돌한 유체 내 입자가 유기물(예를 들어, 플라스틱 재질의 입자)인 경우에는 형광 신호가 발생한다. 따라서, 제2 계수부(123)는 측정 영역(V)에서 제2 광신호(L)와 유체 내 입자가 충돌하여 발생한 형광 신호의 유무로 플라스틱 재질인지 또는 무기물인지에 대한 입자의 성분을 구분할 수 있다.

이와 같이, 본 발명 입자 계수 장치(100)는 제1 광센서(110)의 제1 광신호(L1)와 제2 광센서(120)의 제2 광신호(L2)를 통해 유체 내 입자의 유무, 크기, 개수를 산출할 수 있을 뿐만 아니라 입자의 성분까지 구분할 수 있다. 예를 들어, 입자 계수 장치(100)는 630nm 레이저와 266nm 자외선 레이저를 결합하여 유체 내에서 검출된 입자의 성분 구분까지 가능할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부(140)는 측정 영역(V)을 통과하여 흐르는 유체로부터 기설정된 크기의 입자를 포집하여 입자 클러스터를 형성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 필터부(140)는 측정 영역(V)을 통과한 유체 내 포함된 입자를 크기별로 여과할 수 있다. 필터부(140)는 크기별로 여과된 입자를 포집하여 입자 클러스터를 형성시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비율 분석부(150)는 입자 클러스터 중 플라스틱 재질 입자의 비율을 산출하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 비율 분석부(150)는 필터부(140)를 통과한 입자 클러스터를 건조한 후 감쇠전반사(ATR)에 의한 스펙트럼 분석을 행할 수 있다.

비율 분석부(150)는 감쇠전반사(ATR)에 의한 스펙트럼 분석에 기초하여 입자 클러스터 중 플라스틱 재질 입자의 비율을 산출할 수 있다. 예를 들어, 비율 분석부(150)는 건조된 입자 클라스터를 감쇠전반사(ATR)로 FTIR(Fourier-transform infrared spectroscopy) 스펙트럼을 측정하여 플라스틱 재질 입자의 비율을 분석할 수 있다. 구체적으로, 비율 분석부(150)는 플라스틱 종류별로 감쇠전반사(ATR) 스펙트럼을 특정 파장 영역으로 구분하고 정량화시키고, 이에 기초하여 입자 클러스터 중 플라스틱 재질 입자의 비율을 산출할 수 있다.

또한, 비율 분석부(150)는 감쇠전반사(ATR)에 의한 스펙트럼 분석에 기초하여 플라스틱 재질 입자의 종류를 검출할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 계수 방법을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 입자 계수 방법은 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에 따라 시계열적으로 처리되는 단계들을 포함한다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에 따른 입자 계수 장치에서 유체 내에 존재하는 입자를 계수하는 방법에도 적용된다.

단계 S210에서 입자 계수 장치(100)는 유체를 가압 또는 감압하여 기포를 제거하여 측정 영역(V)으로 공급할 수 있다.

단계 S220에서 입자 계수 장치(100)는 제1 광신호(L1)에 의해 측정 영역(V) 내의 유체에 존재하는 입자의 유무와 크기를 검출할 수 있다. 예를 들어, 입자 계수 장치(100)는 측정 영역(V)을 향해 제1 광신호(L1) 및 제2 광신호(L2)를 입사시켜 측정 영역(V) 내 유체의 입자를 검출할 수 있다.

단계 S230에서 입자 계수 장치(100)는 측정 영역(V) 내에 유체의 입자가 존재하는 것으로 검출되는 경우 제2 광신호(L2)에 의해 측정 영역(V) 내의 유체에 존재하는 입자 중 플라스틱 재질 입자를 검출할 수 있다. 예를 들어, 입자 계수 장치(100)는 제2 광신호(L2)가 측정 영역(V)을 통과할 때 발생되는 형광 신호에 기초하여 입자가 플리스틱 재질의 입자인지 여부를 판단할 수 있다.

단계 S240에서 입자 계수 장치(100)는 측정 영역(V)을 통과하여 흐르는 유체로부터 기설정된 크기의 입자를 포집하여 입자 클러스터를 형성할 수 있다.

단계 S250에서 입자 계수 장치(100)는 입자 클러스터 중에서 플라스틱 재질 입자를 검출할 수 있다. 예를 들어, 입자 계수 장치(100)는 감쇠전반사(ATR)에 의한 스펙트럼 분석에 기초하여 플라스틱 재질 입자의 종류를 검출할 수 있다.

본 발명에 따른 입자 계수 장치(100) 및 입자 계수 방법에 의하면, 유체 내에 존재하는 입자의 유무와 크기, 종류를 감지할 수 있다. 특히, 종래 입자 계수기는 입자의 존재를 직접 확인하지 않고 유체 속에 입자가 고르게 분포되어 있다는 가정 하에 농도를 측정하므로, 물질의 양이 농도를 측정할 수 있을 만큼 충분히 많아야 한다. 반면, 본 발명에 따른 입자 계수 장치(100) 및 입자 계수 방법은 입자의 농도가 낮은 경우, 예를 들면, 유체 1 ml 당 2 um 사이즈의 입자가 10만개 이하일 경우에도 사용이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 입자 계수 장치 및 방법은 존재하는 입자의 유무와 크기를 각각 측정할 수 있고, 각각의 입자마다 제2 광신호를 충돌시켜 형광을 직접 측정함으로써 입자의 종류를 감지할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 예를 들면, 음용수와 같이 깨끗한 성분의 유체에 존재하는 미세 플라스틱 등의 불순물을 검출할 수 있다.

상술한 설명에서, 단계 S210 내지 S250는 본 발명의 구현 예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 전환될 수도 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

L1: 제1 광신호
L2: 제2 광신호
T: 트리거 신호
V: 측정 영역
100: 입자 계수 장치
110: 제1 광센서
120: 제2 광센서
130: 유체 공급부
140: 필터부
150: 비율 분석부

Claims

유체 내에 존재하는 입자를 계수하는 입자 계수 장치에 있어서,
제1 광신호에 의해 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자의 유무와 크기를 검출하도록 구성되는 제1 광센서; 및
상기 제1 광센서에 의해 상기 측정 영역 내의 유체에 입자가 존재하는 것으로 검출되는 경우 제2 광신호에 의해 상기 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자 중 플라스틱 재질 입자를 검출하도록 구성되는 제2 광센서를 포함하되,
상기 제1 광센서는,
상기 측정 영역을 통과하면서 흡수 또는 산란되는 제1 광신호를 수신하는 제1 수광부를 포함하고,
상기 제1 수광부는,
상기 제1 광신호의 소멸광을 수광하도록 배치되는 소멸광 수신부; 및
상기 제1 광신호의 산란광을 수광하도록 배치되는 산란광 수신부를 포함하고,
상기 제1 광센서는,
상기 소멸광 수신부 및 상기 산란광 수신부의 신호를 차동 증폭하도록 구성되는 차동 증폭기를 더 구비하는, 입자 계수 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 광신호는 연속적으로 상기 측정 영역 내에 입사되는 가시광선이고,
상기 제2 광신호는 펄스 형태로 상기 측정 영역 내에 입사되는 자외선인 것을 특징으로 하는, 입자 계수 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 광센서는 상기 제1 광신호의 흡수 또는 산란에 의한 변화를 검출하고,
상기 제2 광센서는 상기 제2 광신호에 의해 발생되는 형광 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는, 입자 계수 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 광센서는,
상기 제1 광신호를 발생시켜 상기 측정 영역을 통과하도록 조사하는 제1 광원부; 및
상기 제1 수광부에 수신되는 제1 광신호에 기초하여 상기 입자의 유무와 크기를 산출하고, 상기 측정 영역 내의 유체에 입자가 존재하는 것으로 검출되는 경우 상기 제2 광센서를 동작시키는 트리거 신호를 생성하도록 형성되는 제1 계수부를 더 포함하는, 입자 계수 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제1 광원부는,
상기 제1 광신호를 발생시키는 제1 소스; 및
상기 제1 소스에서 발생되는 제1 광신호를 집속시켜 상기 측정 영역으로 조사시키는 제1 집속 렌즈를 구비하는, 입자 계수 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 제2 광센서는,
상기 제2 광신호를 발생시켜 상기 측정 영역을 통과하도록 조사하는 제2 광원부;
상기 제2 광신호가 상기 측정 영역을 통과할 때 발생되는 형광 신호를 수신하는 제2 수광부; 및
상기 제2 수광부에 수신되는 형광 신호에 기초하여 상기 입자가 플라스틱 재질의 입자인지 여부를 판단하도록 형성되는 제2 계수부를 포함하는, 입자 계수 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제2 광원부는,
상기 제2 광신호를 펄스 형태로 발생시키는 제2 소스; 및
상기 제2 소스에서 발생되는 제2 광신호를 집속시켜 상기 측정 영역으로 조사시키는 제2 집속 렌즈를 구비하는, 입자 계수 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제2 수광부는,
상기 제2 광신호를 수광하도록 배치되는 제2 광신호 수신부; 및
상기 형광 신호를 수광하도록 배치되는 형광 수신부를 구비하는, 입자 계수 장치.
제 1 항에 있어서,
유체를 가압 또는 감압하여 기포를 제거하여 상기 측정 영역으로 공급하고, 상기 측정 영역으로 공급하는 유체의 유량을 제어하도록 구성되는 유체 공급부를 더 포함하는, 입자 계수 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 측정 영역을 통과하여 흐르는 유체로부터 기설정된 크기의 입자를 포집하여 입자 클러스터를 형성하도록 구성되는 필터부; 및
상기 입자 클러스터 중 플라스틱 재질 입자의 비율을 산출하도록 형성되는 비율 분석부를 더 포함하는, 입자 계수 장치.
유체 내에 존재하는 입자를 계수하는 입자 계수 장치에 있어서,
제1 광신호에 의해 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자의 유무와 크기를 검출하도록 구성되는 제1 광센서;
상기 제1 광센서에 의해 상기 측정 영역 내의 유체에 입자가 존재하는 것으로 검출되는 경우 제2 광신호에 의해 상기 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자 중 플라스틱 재질 입자를 검출하도록 구성되는 제2 광센서;
상기 측정 영역을 통과하여 흐르는 유체로부터 기설정된 크기의 입자를 포집하여 입자 클러스터를 형성하도록 구성되는 필터부; 및
상기 입자 클러스터 중 플라스틱 재질 입자의 비율을 산출하도록 형성되는 비율 분석부를 포함하고,
상기 비율 분석부는 감쇠전반사(attenuated total reflection, ATR)에 의한 스펙트럼 분석에 기초하여 상기 입자 클러스터 중 플라스틱 재질 입자의 비율을 산출하는 것을 특징으로 하는, 입자 계수 장치.
유체 내에 존재하는 입자를 계수하는 입자 계수 장치에 있어서,
제1 광신호에 의해 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자의 유무와 크기를 검출하도록 구성되는 제1 광센서;
상기 제1 광센서에 의해 상기 측정 영역 내의 유체에 입자가 존재하는 것으로 검출되는 경우 제2 광신호에 의해 상기 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자 중 플라스틱 재질 입자를 검출하도록 구성되는 제2 광센서;
상기 측정 영역을 통과하여 흐르는 유체로부터 기설정된 크기의 입자를 포집하여 입자 클러스터를 형성하도록 구성되는 필터부; 및
상기 입자 클러스터 중 플라스틱 재질 입자의 비율을 산출하도록 형성되는 비율 분석부를 포함하고,
상기 비율 분석부는 감쇠전반사(ATR)에 의한 스펙트럼 분석에 기초하여 상기 플라스틱 재질 입자의 종류를 검출하는 것을 특징으로 하는, 입자 계수 장치.
유체 내에 존재하는 입자를 계수하는 입자 계수 방법에 있어서,
제1 광신호에 의해 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자의 유무와 크기를 검출하는 단계; 및
상기 측정 영역 내의 유체에 입자가 존재하는 것으로 검출되는 경우 제2 광신호에 의해 상기 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자 중 플라스틱 재질 입자를 검출하는 단계를 포함하되,
상기 제1 광신호에 의해 측정 영역 내의 유체에 존재하는 입자의 유무와 크기를 검출하는 단계는,
상기 측정 영역을 통과하면서 흡수 또는 산란되는 제1 광신호의 소멸광 및 산란광을 수광하는 단계; 및
상기 제1 광신호의 소멸광 및 산란광의 신호를 차동 증폭시키는 단계를 더 포함하는, 입자 계수 방법.
제 14 항에 있어서,
유체를 가압 또는 감압하여 기포를 제거하여 상기 측정 영역으로 공급하는 단계;
상기 측정 영역을 통과하여 흐르는 유체로부터 기설정된 크기의 입자를 포집하여 입자 클러스터를 형성하는 단계; 및
상기 입자 클러스터 중에서 플라스틱 재질 입자를 검출하는 단계를 더 포함하는, 입자 계수 방법.