KR102650087B1 - 아세톤 농도 측정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아세톤 농도 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피측정자의 날숨에 포함되어 있는 저농도의 아세톤의 농도를 측정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 날숨이 흐르는 날숨 통로와; 상기 날숨 통로와 연통되며 상기 날숨 통로에 흐르는 날숨의 일부인 시료가스가 유입되는 시료가스챔버와; 상기 시료가스챔버의 내부에 배치되며 상기 시료가스의 아세톤의 농도에 따른 전기신호를 발생시키는 감지부와 감지부를 가열하는 히터를 포함하는 반도체식 가스센서를 포함하는 아세톤 농도 측정장치를 이용한 아세톤 농도 측정방법으로서, 상기 반도체식 가스센서의 감지부는 삼산화 텅스텐(WO3)계 감지부이며, a) 상기 히터에, 측정단계 히터 전압(Vh,n)에 비해서 높은 고온 히터 전압(Vh,h)과, 측정단계 히터 전압(Vh,n)을 연속적으로 인가하여 상기 감지부를 가열하는 멀티 히팅 단계와, b) 상기 날숨 통로에 수분이 포함된 가스를 유입시켜, 상기 감지부의 산소 공동을 수증기로부터의 산소로 채우는 고습 가스 유입 단계와, c) 상기 히터에 측정단계 히터 전압(Vh,n)을 인가하는 측정단계 히터 전압 인가 단계와, d) 상기 히터에 측정단계 히터 전압(Vh,n)이 인가된 상태에서 상기 날숨 통로에 날숨을 유입시키는 날숨 유입 단계와, e) 상기 감지부로부터 전기신호를 수신하여 날숨에 포함된 아세톤의 농도를 연산하는 농도 연산 단계를 포함하는 아세톤 농도 측정방법을 제공한다.
Description
본 발명은 아세톤 농도 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피측정자의 날숨에 포함되어 있는 저농도의 아세톤의 농도를 측정하는 방법에 관한 것이다.
인체가 사용하는 에너지는 주로 글루코오스로 불리는 혈당과 단백질 그리고 체지방이다. 인체는 일차적으로는 혈당을 에너지로 사용하고 그 다음에 단백질 그리고 최종적으로 지방을 사용하는 것으로 알려졌다. 따라서 평상시에는 혈당을 주 에너지원으로 사용하지만 특수한 상황, 예를 들어, 당뇨병이 있거나, 단식에 의한 기아상태, 격심한 운동 등에 의한 에너지 소모 상태, 탄수화물 섭취의 제한과 같은 식이 요법 진행 등의 특수한 상황에는 체지방을 에너지원으로 사용하게 된다.
인체가 체지방을 에너지원으로 사용하게 되면 지방 분해의 산물로써 케톤체(ketone body)가 생성된다. 이 케톤체는 아세토아세트산, β-히드록시부티르산 및 이러한 물질이 탈 탄산되어 생성된 아세톤을 포함한 3가지 물질의 총칭이다. 케톤체는 인체의 간에서 생성되어 혈액을 통하여 순환하다가 뇌에서 에너지원으로 사용되고, 나머지는 폐를 통한 호기 가스와 소변으로 배설되는 것으로 알려졌다. 극미량인 혈중 케톤체를 검출할 수 있다면 체지방이 어느 정도 연소 되고 있는지를 알 수 있으므로, 혈중 케톤체 검출은 체지방 감량을 목표로 하는 다이어트 프로그램에 매우 유용하게 사용할 수 있다.
인체 내의 케톤체 농도를 알아낼 수 있는 방법으로는 소변 검사와 혈액 검사에 의한 방법이 가장 일반적이다.
소변 검사는 소변에 포함된 케톤체 농도에 따른 검사지의 색깔의 변화를 통해서 인체 내의 케톤체 농도를 알아내는 방법으로서 비교적 간단한 측정 방식이라는 장점이 있다. 그러나 소변 검사는 약 4시간 전의 인체 내 케톤체 농도를 알려주는 수단이기 때문에 현재의 농도를 알기 위한 수단으로는 부적합하다. 또한, 수분 섭취량 등에 따라서 검사결과가 크게 차이 나기 때문에 정량적인 분석법으로는 적당치 않다.
혈액 검사에 의한 방법은 현재 혈액에 존재하는 케톤체량을 비교적 정확하게 정량적으로 측정할 수는 있으나, 혈액을 채취해야 하는 번거로움이 있다.
상기한 케톤체 농도 측정법 이외에 호기 가스를 분석하여 혈중 케톤체량을 측정하는 기술이 최근에 연구된 바 있다. 호기 가스에 포함된 아세톤은 혈액에 포함된 케톤체량과 밀접한 관련이 있으므로, 호기 가스에 포함된 아세톤량을 측정하면 혈중 케톤체량을 계산할 수 있다. 호기 가스에는 케톤체 중에서 아세톤이 주로 포함되어 있다.
예를 들어, 미국특허 제4,970,172호에는 호기 가스에 포함된 아세톤을 니트로프루시드 염과 아민을 포함하는 매트릭스 물질과 반응시켜서 아세톤의 양을 측정하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 미국특허 제8,871,521호에는 호기 가스에 포함된 케톤체(주로 아세톤)와 반응하면 색이 변화하는 파우더를 구비한 컨테이너를 포함하는 장치가 개시되어 있다. 그러나 이러한 방법은 실시간으로 호기 가스에 포함된 케톤체량을 측정할 수 없다는 문제가 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위한 방법으로서, 미국공개특허 제2003-0208133호에는 대사율과 호기 가스에 포함된 케톤체량을 측정하고, 측정된 대사율과 케톤체량을 이용하여 체지방 분해량을 추정하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이러한 장치는 구조가 복잡하며, 휴대가 어렵다는 문제가 있다.
또한, 한국공개특허 특2003-0009013호에는 호기 가스 채취부에서 채취한 호기 가스에 포함된 케톤체량을 반도체식 케톤 가스 센서를 이용하여 측정하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 미국특허 제9,456,749호에는 금속 산화물 반도체식 센서를 이용하여 케톤체 농도를 측정하는 휴대형 전자장치가 개시되어 있다. 그러나 이러한 반도체식 가스 센서를 이용하는 방법은 선택성과 안정성이 떨어져서, 호기 가스에 포함된 다른 성분과 아세톤의 구별이 어렵다는 문제가 있다.
또한, 1ppm 이하의 저농도를 감지하기 위해서는 반도체식 가스 센서를 완전히 안정시키기 위해서 1시간가량의 워밍업이 필요하다는 문제도 있었다. 충분히 안정화되지 않은 상태에서 측정을 하게 되면 아세톤 농도가 높은 것으로 잘못 측정되거나 아세톤이 없는 경우에도 아세톤이 있는 것으로 오작동할 가능성이 크다.
또한, 호기 가스에는 다량의 수분이 포함되어 있으며, 금속 산화물 반도체식 센서는 일반적으로 수분에 민감하다는 문제도 있었다.
이러한 문제점을 개선하는 방법으로, 한국등록특허 제10-1974209호에는 γ-산화철(γ-Fe2O3), 안티몬(Sb) 염, 및 백금(Pt)을 포함하며, 수분에 민감하지 않은 아세톤 검출용 조성물이 개시되어 있다.
본 발명은 상술한 문제점들을 개선하기 위한 것으로서, 고습도 하에서 저농도의 아세톤의 농도를 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 아세톤 농도 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 날숨이 흐르는 날숨 통로와; 상기 날숨 통로와 연통되며 상기 날숨 통로에 흐르는 날숨의 일부인 시료가스가 유입되는 시료가스챔버와; 상기 시료가스챔버의 내부에 배치되며 상기 시료가스의 아세톤의 농도에 따른 전기신호를 발생시키는 감지부와 감지부를 가열하는 히터를 포함하는 반도체식 가스센서를 포함하는 아세톤 농도 측정장치를 이용한 아세톤 농도 측정방법으로서, 상기 반도체식 가스센서의 감지부는 삼산화 텅스텐(WO3)계 감지부이며, a) 상기 히터에, 측정단계 히터 전압(Vh,n)에 비해서 높은 고온 히터 전압(Vh,h)과, 측정단계 히터 전압(Vh,n)을 연속적으로 인가하여 상기 감지부를 가열하는 멀티 히팅 단계와, b) 상기 날숨 통로에 수분이 포함된 가스를 유입시켜, 상기 감지부의 산소 공동을 수증기로부터의 산소로 채우는 고습 가스 유입 단계와, c) 상기 히터에 측정단계 히터 전압(Vh,n)을 인가하는 측정단계 히터 전압 인가 단계와, d) 상기 히터에 측정단계 히터 전압(Vh,n)이 인가된 상태에서 상기 날숨 통로에 날숨을 유입시키는 날숨 유입 단계와, e) 상기 감지부로부터 전기신호를 수신하여 날숨에 포함된 아세톤의 농도를 연산하는 농도 연산 단계를 포함하는 아세톤 농도 측정방법을 제공한다.
또한, 상기 고온 히터 전압(Vh,h)은 상기 측정단계 히터 전압(Vh,n)의 1.1 내지 2배인 아세톤 농도 측정방법을 제공한다.
또한, 상기 b) 단계의 수분이 포함된 가스는 온도 35 내지 37도, 습도 85 내지 95%Rh인 공기인 아세톤 농도 측정방법을 제공한다.
또한, 상기 b) 단계의 수분이 포함된 가스는 날숨인 아세톤 농도 측정방법을 제공한다.
본 발명에 따른 아세톤 농도 측정방법은 고습도 하에서 저농도의 아세톤의 농도를 빠르고 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 아세톤 농도 측정장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 아세톤 농도 측정방법의 순서도이다.
도 3은 고습 가스와 아세톤이 포함된 날숨을 순차적으로 주입했을 때의 감지부의 저항변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 히터에 측정단계 히터 전압(Vh,n)만을 인가하였을 때, 정전류원과 연결된 감지부의 전압 변화를 나타낸 도면이다.
도 5는 히터를 멀티 히팅 방법으로 가열하였을 때 정전류원과 연결된 감지부의 전압 변화를 나타낸 도면이다.
도 6은 아세톤이 포함된 날숨을 두 번 순차적으로 주입했을 때의 감지부의 저항변화를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 아세톤 농도 측정방법의 순서도이다.
도 3은 고습 가스와 아세톤이 포함된 날숨을 순차적으로 주입했을 때의 감지부의 저항변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 히터에 측정단계 히터 전압(Vh,n)만을 인가하였을 때, 정전류원과 연결된 감지부의 전압 변화를 나타낸 도면이다.
도 5는 히터를 멀티 히팅 방법으로 가열하였을 때 정전류원과 연결된 감지부의 전압 변화를 나타낸 도면이다.
도 6은 아세톤이 포함된 날숨을 두 번 순차적으로 주입했을 때의 감지부의 저항변화를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 아세톤 농도 측정장치의 구성도이다. 도 1을 참고하면, 아세톤 농도 측정장치는 날숨 통로(2), 날숨 통로(2)와 연통된 시료가스챔버(3), 시료가스챔버(3)의 내부에 배치된 반도체식 가스센서(5), 제어기(6) 및 표시부(7)를 포함한다.
날숨 통로(2)는 양단이 개방되어 있는 실린더 형태이다. 날숨 통로(2) 일단의 유입구(23)에는 불대(1)가 결합할 수 있다. 불대(1)를 통해서 날숨 통로(2)로 유입된 날숨은 날숨 통로(2) 타단의 배출구(24) 통해서 외부로 배출된다. 배출구(24)는 날숨 통로(2) 안에 과중한 압력이 걸리지 않도록 적절한 크기로 형성된다. 배출구(24)는 복수 개의 관통 구멍으로 이루어질 수도 있다. 배출구(24)는 날숨에 포함된 피측정자의 타액 등을 외부로 배출하는 역할도 한다.
날숨 통로(2)에는 날숨 통로(2)에 유입된 날숨의 일부를 시료가스챔버(3)에 공급하기 위한 채취구멍(21)이 형성되어 있다. 날숨 통로(2)에 유입된 날숨의 상당부분은 배출구(24)를 통해서 바로 외부로 배출되고, 일부가 채취구멍(21)을 통해서 시료가스챔버(3)에 공급된다. 날숨 통로(2)를 흐르는 날숨 중에서 채취구멍(21)을 통해서 공급된 날숨을 시료가스라고 한다.
또한, 도시하지 않았으나, 날숨 통로(2) 또는 날숨 통로(2)와 연통된 다른 관에는 피측정자가 날숨을 불어넣었는지 확인하기 위한 압력센서나 마이크로폰이 설치될 수 있다.
시료가스챔버(3)는 시료가스유입관(31)을 통해서 날숨 통로(2)의 채취구멍(21)과 연결된다. 반대쪽에는 시료가스배출관(33)이 설치된다. 시료가스챔버(3)의 내부에는 반도체식 가스센서(5)가 설치된다. 반도체식 가스센서(5)는 시료가스의 아세톤 농도에 따라서 저항값이 변화한다. 즉, 아세톤의 농도가 높아질수록 저항값이 감소한다.
반도체식 가스센서(5)는 감지부와 감지부를 가열하기 위한 히터가 내장되어 있다. 예를 들어, 반도체식 가스센서(5)는 세라믹 기판과 세라믹 기판의 양면에 각각 형성된 전극 패턴과 히터 패턴 및 전극 패턴 위에 도포된 후막의 감지 물질인 감지부를 포함할 수 있다. 감지 물질로는 삼산화 텅스텐(WO3)계 물질을 사용한다. 삼산화 텅스텐(WO3)계 물질은, 아래의 화학식 1에서 알 수 있듯이, 고습도 하에서 삼산화 텅스텐(WO3)의 산소 공공(oxygen vacancy)이 수증기로부터의 산소로 채워져 저항이 증가하고 아세톤과의 반응성도 증가한다는 특징이 있다.
반도체식 가스센서(5)는 전극 패턴을 통해서 감지부의 저항값의 변화를 측정함으로써, 아세톤 농도를 측정할 수 있다. 저항값은 감지부에 흐르는 전류 또는 감지부 사이의 전압의 변화를 통해서 측정할 수 있다.
제어기(6)는 반도체식 가스센서(5)의 감지부를 가열하는 히터를 제어하는 역할을 한다. 또한, 제어기(6)는 반도체식 가스센서(5)로부터 수신한 전기신호 값에 따라서 아세톤 농도 값을 연산하는 역할을 한다.
표시부(7)는 제어기(6)에서 연산된 아세톤 농도 값 등을 표시하는 디스플레이 장치일 수 있다. 또한, 표시부(7)는 경고 신호를 전달하기 위한 스피커를 더 포함할 수 있다.
이하, 도 2 내지 5를 참고하여, 상술한 아세톤 농도 측정장치를 이용한 아세톤 농도 측정방법에 대해서 설명한다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 아세톤 농도 측정방법의 순서도이며, 도 3은 고습의 가스와 아세톤이 포함된 날숨을 순차적으로 주입했을 때의 감지부의 저항변화를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 아세톤 농도 측정방법은 멀티 히팅 단계(S1)와, 고습 가스 유입 단계(S2)와, 측정단계 히터 전압 인가 단계(S3)와, 날숨 유입 단계(S4)와, 농도 연산 단계(S5)를 포함한다. 크게 보면, 멀티 히팅 단계(S1)와, 고습 가스 유입 단계(S2)를 측정 준비 단계로 볼 수 있으며, 측정단계 히터 전압 인가 단계(S3)와, 날숨 유입 단계(S4)와, 농도 연산 단계(S5)를 측정 단계로 볼 수 있다. 도 3에서 20~55초 정도의 구간이 측정 준비 단계에 해당하며, 70~95초 정도의 구간이 측정 단계에 해당한다.
먼저, 멀티 히팅 단계(S1)에 대해서 설명한다.
본 단계에서는 반도체식 가스센서(5)의 감지부를 가열하는 히터에 고온 히터 전압(Vh,h)과, 측정단계 히터 전압(Vh,n)을 연속적으로 인가하여 감지부를 가열함으로써, 감지부를 안정화시킨다. 고온 히터 전압(Vh,h)은 측정단계 히터 전압(Vh,n)에 비해서 높은 전압이다. 고온 히터 전압(Vh,h)은 측정단계 히터 전압(Vh,n)의 1.1 내지 2배인 것이 바람직하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 고온 히터 전압(Vh,h)은 10 내지 30초 정도 인가할 수 있으며, 측정단계 히터 전압(Vh,n)은 고온 히터 전압(Vh,h)의 인가 종료 시점부터 10 내지 30초 정도 인가한 후 차단할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 20초 정도에 고온 히터 전압(Vh,h)이 인가되면, 감지부의 전압이 빠르게 떨어진 후 서서히 증가한다. 35초 정도에 측정단계 히터 전압(Vh,n)이 인가되어도, 서서히 증가한다.
이하, 도 4와 5를 참고하여, 멀티 히팅 단계의 효과에 대해서 설명한다.
멀티 히팅 단계(S1)는 감지부의 안정화 시간을 단축시키는 역할을 한다. 도 4는 히터에 측정단계 히터 전압(Vh,n)만을 인가하였을 때, 정전류원과 연결된 감지부의 전압 변화를 나타내며, 도 5는 히터를 멀티 히팅 방법으로 가열하였을 때 정전류원과 연결된 감지부의 전압 변화를 나타낸다.
도 4에 도시된 바와 같이, 측정단계 히터 전압(Vh,n)을 인가하면 감지부 사이의 전압이 3.35V에서 0.67V까지 빠르게 떨어진다. 그리고 다시 완만하게 1.91V까지 상승한다. 초기 상승 구간은 비교적 빠르게 상승한다. 완전한 안정화까지는 아주 오랜 시간이 필요하므로 보통 80% 안정화 도달 시간을 기준으로 안정화 여부를 판단한다. 0.67V에서 1.91V까지를 100%로 보았을 때 80%는 1.67V이며, 1.67V에 도달하는 데 걸리는 시간은 약 44초이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 멀티 히팅 시에는 초기에 0.78V까지만 떨어진 후 완만하게 상승하며, 1.67V에 도달하는 시간이 약 19초로 측정단계 히터 전압(Vh,n)만 인가할 때에 비해서 50% 이상 빠르게 도달한다.
다음, 고습 가스 유입 단계(S2)에 대해서 설명한다.
본 단계에서는 측정단계 히터 전압(Vh,n)이 인가된 상태에서 날숨 통로(2)에 수분이 포함된 가스를 유입시켜 감지부의 산소 공동을 수증기로부터의 산소로 채운다.
날숨 통로(2)에 수분이 포함된 가스를 유입시키면, 날숨 통로(2)에 유입된 수분이 포함된 가스의 일부가 시료가스챔버(3)에 유입된다. 시료가스챔버(3)로 가스를 유입시키기 위해 시료가스배출관(33)과 연결된 흡입 펌프가 설치될 수 있다.
시료가스챔버(3)로 유입된 가스에 포함된 수분은 감지부의 삼산화 텅스텐(WO3)계 감지 물질과 반응한다. 상술한 바와 같이, 삼산화 텅스텐(WO3)계 물질은 고습도 하에서 내부의 산소 공공(oxygen vacancy)을 수증기의 산소가 채워서 저항이 증가한다는 특징이 있다. 또한, 아세톤과의 반응성도 향상시킨다.
수분이 포함된 가스는 온도 35 내지 37도, 습도 85 내지 95%Rh인 공기일 수 있다. 이러한 공기는 가스 시뮬레이터를 이용하여 생성할 수 있다. 또한, 수분이 포함된 가스는 피측정자의 날숨일 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 고습 가스를 주입하면, 저항이 급격하게 상승한다. 저장이 급격하게 상승하는 이유는 고습 가스에 의해서 감지부의 온도가 떨어지기 때문이다. 감지부의 온도가 다시 상승하면, 저항이 떨어진다. 그러나 고습 가스에 포함된 수분이 증발하면서 발생한 수증기가 감지 물질과 반응하면서, 감지 물질의 산소 공공을 채우기 때문에 감지부는 고습 가스를 주입하기 전에 비해서 높은 저항값을 나타낸다. 히터가 꺼지면, 감지부의 온도가 떨어지면서, 감지부의 저항값은 다시 급격하게 상승하지만, 감지부의 산소 공공은 수증기의 산소로부터의 산소에 의해서 채워진 상태가 일정시간 유지된다. 따라서 이후의 측정 단계에서 시료 가스에 포함된 수분에 의한 영향이 제한된다.
다음, 측정단계 히터 전압 인가 단계(S3)에 대해서 설명한다.
본 단계에서는 다시 히터에 측정단계 히터 전압(Vh,n)이 인가된다. 그러면, 도 3에 도시된 바와 같이, 감지부의 온도가 다시 상승하면서, 감지부의 저항값이 급격하게 떨어진다. 그리고 다시 서서히 증가하여 안정화된다.
다음, 날숨 유입 단계(S4)에 대해서 설명한다.
본 단계에서는 측정단계 히터 전압(Vh,n)이 인가된 상태에서, 피측정자가 날숨을 날숨 통로(2)에 불어넣어, 날숨의 일부인 시료가스가 시료가스챔버(3)에 유입된다.
그러면, 도 3에 도시된 바와 같이, 날숨이 주입 직후(약 85초)에는 시료 가스에 의해서 감지부가 냉각되면서 저항값이 증가한다. 그리고 감지부의 온도 상승 및 감지부와 수증기의 반응에 의해서, 다시 감지부의 저항값이 증가한다. 하지만, 시료 가스에 포함된 아세톤에 의해서 감지부의 저항값의 상승폭이 제한된다. 제어기(6)는 이러한 저항값의 변화에 따른 전기신호를 수신하여, 시료 가스에 포함되어 있는 아세톤 농도를 측정한다. 그리고 이를 근거로 혈중 아세톤 농도도 연산할 수 있다. 또한, 혈중 아세톤 농도를 근거로 체지방 연소량도 연산할 수 있다.
날숨 통로(2)에 날숨이 유입되면 3 내지 10초 정도의 미리 정해진 시간이 지난 후 반도체식 가스센서(5)의 히터가 꺼진다(S5). 날숨 통로(2)에 날숨이 유입되는지는 날숨 통로(2)에 설치된 압력센서나 마이크로폰을 통해서 확인할 수 있다. 히터가 꺼지면 감지부의 저항값이 다시 증가한다.
도 6은 아세톤이 포함된 날숨을 두 번 순차적으로 주입했을 때의 감지부의 저항변화를 나타낸 도면이다. 즉, 도 5와 달리, 고습 가스로 피측정자의 날숨을 사용하는 경우의 감지부의 저항변화를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 날숨에 포함된 아세톤에 의해서 도 3에 도시된 실시예의 고습 가스 주입 단계에 비해서 날숨 유입 단계에서의 저항값의 상승 폭이 작다는 차이가 있다. 즉, 시료 가스 내의 수분에 의한 저항값의 상승 폭이 시료 가스 내의 아세톤에 의해서 제한된다. 본 실시예는 별도의 고습 가스를 사용하지 않는다는 점에서 간편하다는 장점이 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
1: 불대
2: 날숨 통로
21: 채취구멍
23: 유입구
24: 배출구
3: 시료가스챔버
31: 시료가스유입관
33: 시료가스배출관
5: 반도체식 가스센서
6: 신호처리부
7: 표시부
2: 날숨 통로
21: 채취구멍
23: 유입구
24: 배출구
3: 시료가스챔버
31: 시료가스유입관
33: 시료가스배출관
5: 반도체식 가스센서
6: 신호처리부
7: 표시부
Claims (4)
- 날숨이 흐르는 날숨 통로와; 상기 날숨 통로와 연통되며 상기 날숨 통로에 흐르는 날숨의 일부인 시료가스가 유입되는 시료가스챔버와; 상기 시료가스챔버의 내부에 배치되며 상기 시료가스의 아세톤의 농도에 따른 전기신호를 발생시키는 감지부와 감지부를 가열하는 히터를 포함하는 반도체식 가스센서를 포함하는 아세톤 농도 측정장치를 이용한 아세톤 농도 측정방법으로서,
상기 반도체식 가스센서의 감지부는 로듐을 포함하지 않는 삼산화 텅스텐(WO3)계 감지부이며,
a) 상기 히터에, 측정단계 히터 전압(Vh,n)에 비해서 높은 고온 히터 전압(Vh,h)과, 상기 측정단계 히터 전압(Vh,n)을 연속적으로 인가하여 상기 감지부를 가열하는 멀티 히팅 단계와,
b) 상기 날숨 통로에 수분이 포함된 가스를 유입시켜, 상기 감지부의 산소 공동을 수증기로부터의 산소로 채우는 고습 가스 유입 단계와,
c) 상기 히터에 측정단계 히터 전압(Vh,n)을 인가하는 측정단계 히터 전압 인가 단계와,
d) 상기 히터에 측정단계 히터 전압(Vh,n)이 인가된 상태에서 상기 날숨 통로에 날숨을 유입시키는 날숨 유입 단계와,
e) 상기 감지부로부터 전기신호를 수신하여 날숨에 포함된 아세톤의 농도를 연산하는 농도 연산 단계를 포함하는 아세톤 농도 측정방법. - 제1항에 있어서,
상기 고온 히터 전압(Vh,h)은 상기 측정단계 히터 전압(Vh,n)의 1.1 내지 2배인 아세톤 농도 측정방법. - 제1항에 있어서,
상기 b) 단계의 수분이 포함된 가스는 온도 35 내지 37도, 습도 85 내지 95%Rh인 공기인 아세톤 농도 측정방법. - 제1항에 있어서,
상기 b) 단계의 수분이 포함된 가스는 날숨인 아세톤 농도 측정방법.
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