KR200410029Y1 - 발광다이오드를 이용한 흡광도 측정 장치 - Google Patents

발광다이오드를 이용한 흡광도 측정 장치 Download PDF

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KR200410029Y1
KR200410029Y1 KR2020050029035U KR20050029035U KR200410029Y1 KR 200410029 Y1 KR200410029 Y1 KR 200410029Y1 KR 2020050029035 U KR2020050029035 U KR 2020050029035U KR 20050029035 U KR20050029035 U KR 20050029035U KR 200410029 Y1 KR200410029 Y1 KR 200410029Y1
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이근헌
김영석
이종관
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(주) 휴마스
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Abstract

본 고안은 흡광도 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전장치의 구동을 통해 서로 다른 파장을 발광하는 다수의 발광 다이오드 중 하나를 선택적으로 사용하여 해당 시료에 대한 흡광도를 측정함과 동시에 장치를 소형화하면서도 측정에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 시료 흡광도 측정장치에 관한 것이다.
본 고안에 따른 시료 흡광도 측정장치는 비커 삽입 홀이 형성된 본체 내부에 구비된 베이스에 돌출되며 중공부를 포함하는 수직대의 일측에 구비되고 중앙에 관통 공이 형성되어 있으며, 이 관통 공의 둘레에는 선택적으로 광을 주사하는 다수의 발광다이오드가 방사형으로 구비되어 있는 원통체와; 상기 관통 공의 내부에 구비되어 모터 구동을 통해 상기 원통체의 다수의 발광다이오드로부터 선택적으로 입사되는 광을 일측으로 반사하는 반사 회전축과; 상기 원통체의 일측에 구비되어 상기 반사 회전축을 통해 입사되는 광을 투과 및 반사시키고 상기 비커 삽입 홀에 삽입된 시료가 채워진 비커를 투과한 광을 수광하여 전기신호를 출력하는 광 검출수단과; 키패드를 통해 입력된 발광다이오드 선택 신호에 따라 해당 발광다이오드의 구동 및 해당 발광다이오드에서 조사되는 광이 상기 반사 회전축으로 입사되도록 모터 구동을 제어하며, 메모리에 저장된 전기신호에 대한 흡광도 데이터 테이블을 참조하여 상기 광 검출수단으로부터 입력된 전기신호에 대응하는 흡광도 데이터를 액정표시부로 출력하도록 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
흡광도, 발광 다이오드, 모터

Description

발광다이오드를 이용한 흡광도 측정 장치{Apparatus for analyzing the absorbance}
도 1은 본 고안에 따른 시료 흡광도 측정장치의 외형 사시도.
도 2는 본 고안에 따른 시료 흡광도 측정장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 고안에 따른 측정장치에 비커가 삽입되는 측정수단을 확대 도시한 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 측정수단의 분해 사시도.
도 5는 도 2에 도시된 제어수단의 구성을 설명하기 위한 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 본체
11 : 비커 삽입 홀 12 : 키패드
13 : 액정 표시부 14 : 개폐 커버
15 : 인터페이스
2 : 비커
100 : 베이스
200 : 수직대
210 : 중공부
300 : 원통체
310 : 관통 공 320 : 발광다이오드
400 : 모터
500 : 반사 회전축
510 : 각도 변경 회전축 520 : 경사 반사경
600 : 광 검출수단
610 : 수직 홀
611 : 타측 통과 홀, 612 : 일측 통과 홀, 613 : 전방 통과 홀
620 : 광 투과체
621 : 수직축, 622 : 광 관통 홀, 623 : 경사 함몰 홈,
624 : 투명 판, 625 : 제2수광 센서
630 : 셀 홀더부
640 : 제1수광 센서
700 : 제어수단
710 : 메모리
720 : 중앙 처리부
730 : 전원 공급부
800 : 위치 감지수단
810 : 회전판
811 : 돌출 센싱대
820 : 위치 감지부
본 고안은 흡광도 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전장치의 구동을 통해 서로 다른 파장을 발광하는 다수의 발광 다이오드 중 하나를 선택적으로 사용하여 해당 시료에 대한 흡광도를 측정함과 동시에 장치를 소형화하면서도 측정에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 시료 흡광도 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 흡광도 측정 장치는 각 파장에서 빛의 투과율을 측정한 후 이를 흡광도로 환산하는 형태로서, 수질 분석에 이용된다.
이러한 흡광도 측정 장치는 크게, 광원부, 셀 홀더부, 광 감지부, 제어부로 구성된다. 먼저 광원부는 가시광선 영역의 파장을 이용할 경우 텅스텐 램프를 이용하는 것이 일반적이다. 텅스텐 램프의 경우 발생하는 광은 가시광선 영역의 모든 파장이 포함되어 있다. 이에 따라 텅스텐 램프를 광원부로 사용하는 경우 흡광도 측정 장치는 텅스텐 램프에서 발광하는 복합된 파장을 가지는 광을 단일 파장으로 바꾸는 단색화 과정이 필요하다.
이러한 단색화 과정은 크게 필터를 이용하는 방법과 회절격자를 이용하는 방법이 있다. 필터를 이용하는 경우는 원하는 파장의 광만이 통과되도록 함으로써, 단일 파장의 광을 획득할 수 있게 되는 것이다. 그리고 회절격자를 이용하는 경우 는 회절격자를 통과하는 빛을 분해하여 원하는 파장을 만들어 내는 것이다.
그러나 이러한 광의 단색화 과정은 복잡하고 비용이 소요되는 방법이며, 이들 필터 혹은 회절격자 등이 필요하게 되므로 흡광도 측정 장치의 크기가 커지는 문제점이 있다. 또한 텅스텐 램프를 광원부로 사용할 경우 광원부에서 발생하는 열을 냉각시켜야 하므로 상기한 구성 이외에 냉각 수단이 구비되어야 하므로 장치의 크기가 더욱 커지는 단점이 있다.
한편 상기와 같은 텅스텐 램프의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 최근에는 발광 다이오드를 광원부로 사용하는 흡광도 측정 장치가 개발되어 사용되고 있다.
발광 다이오드를 이용한 흡광도 측정 장치의 경우, 광원부로 사용되는 발광 다이오드는 정해진 파장의 빛을 발광하므로 텅스텐 램프와 같은 단색화 과정이 필요 없을 뿐만 아니라, 광의 파장 및 광량이 일정하여 장치가 안정하다. 또한 발광 다이오드의 경우 열이 발생하지 않으므로 냉각이 필요 없어 장치를 소형화할 수 있다. 이러한 일례로 대한민국 등록실용신안공보 제211633호에서는 상술한 발광다이오드의 장점을 이용하여 흡광도를 측정할 수 있는 장치를 개발한 바 있다. 그러나 상기한 종래 기술은 여러 가지 파장의 광을 이용하는데 제약이 있다.
즉 여러 파장의 발광다이오드에서 방사되는 광을 각각의 집광렌즈를 통해 광 섬유로 집광시킨 다음, 셀 홀더(샘플 셀) 전단에서 렌즈를 이용하여 입사된 광을 평행하게 확대시키는 광학 구조물이 장치 내부에 필요함으로써, 장치의 크기를 소형화하는데 상당한 어려움이 있다.
특히 셀 홀더로 입사되는 광이 단일 파장의 광이 아니라 여러 파장이 혼합된 복합 광이므로, 시료 각각에 대한 정확한 흡광도 데이터를 측정하는데 상당한 어려움이 있다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 회전장치의 구동을 통해 서로 다른 파장을 발광하는 다수의 발광 다이오드 중 하나를 선택적으로 사용하여 해당 시료에 대한 흡광도를 측정함과 동시에 장치를 소형화하면서도 측정에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 시료 흡광도 측정장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 고안은 시료의 흡광도 측정의 정밀성 및 정확성을 향상시킬 수 있는 시료 흡광도 측정장치를 제공하는데 목적이 있다.
나아가 본 고안은 비커에 담긴 시료에 따라 해당 시료에 대한 광원의 위치를 정확하게 설정하여 측정에 대한 정확성을 향상시킬 수 있는 시료 흡광도 측정장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 실시예에 따른 시료 흡광도 측정장치는 비커 삽입 홀이 형성된 본체 내부에 구비된 베이스에 돌출되며 중공부를 포함하는 수직대의 일측에 구비되고 중앙에 관통 공이 형성되어 있으며, 이 관통 공의 둘레에는 선택적으로 광을 주사하는 다수의 발광다이오드가 방사형으로 구비되어 있는 원통체와; 상기 관통 공의 내부에 구비되어 모터 구동을 통해 상기 원통체의 다수의 발광다이오드로부터 선택적으로 입사되는 광을 일측으로 반사하는 반 사 회전축과; 상기 원통체의 일측에 구비되어 상기 반사 회전축을 통해 입사되는 광을 투과 및 반사시키고 상기 비커 삽입 홀에 삽입된 시료가 채워진 비커를 투과한 광을 수광하여 전기신호를 출력하는 광 검출수단과; 키패드를 통해 입력된 발광다이오드 선택 신호에 따라 해당 발광다이오드의 구동 및 해당 발광다이오드에서 조사되는 광이 상기 반사 회전축으로 입사되도록 모터 구동을 제어하며, 메모리에 저장된 전기신호에 대한 흡광도 데이터 테이블을 참조하여 상기 광 검출수단으로부터 입력된 전기신호에 대응하는 흡광도 데이터를 액정 표시부로 출력하도록 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 따라 본 고안에 따른 시료 흡광도 측정장치는 회전장치의 구동을 통해 서로 다른 파장을 발광하는 다수의 발광다이오드 중 측정 시료의 광원으로 사용되는 발광다이오드를 선택적으로 사용하여 해당 시료에 대한 흡광도를 측정함과 동시에 장치를 소형화하면서도 측정에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이다.
본 고안은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 고안에 따른 시료 흡광도 측정장치의 외형 사시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 시료 흡광도 측정장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 그리고 도 3은 본 고안에 따른 측정장치에 비커가 삽입되는 측정수단을 확대 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 측정수단의 분해 사시도이고, 도 5는 도 2에 도 시된 제어수단의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이에 따른 본 고안에 따른 시료 흡광도 측정장치는 비커 삽입 홀(11)이 형성된 본체(1) 내부에 구비된 베이스(100)에 돌출되며 중공부(210)를 포함하는 수직대(200)의 일측에 구비되고 중앙에 관통 공(310)이 형성되어 있으며 이 관통 공(310)의 둘레에는 선택적으로 광을 주사하는 다수의 발광다이오드(320)가 방사형으로 구비되어 있는 원통체(300)와, 상기 관통 공(310)의 내부에 구비되어 모터(400) 구동을 통해 상기 원통체의 다수의 발광다이오드(320)로부터 선택적으로 입사되는 광을 일측으로 반사하는 반사 회전축(500)과, 상기 원통체(300)의 일측에 구비되어 상기 반사 회전축(500)을 통해 입사되는 광을 투과 및 반사시키고 상기 비커 삽입 홀(11)에 삽입된 시료가 채워진 비커(2)를 투과한 광을 수광하여 전기신호를 출력하는 광 검출 수단(600)과, 키패드(12)를 통해 입력된 발광다이오드 선택 신호에 따라 해당 발광다이오드의 구동 및 해당 발광다이오드에서 조사되는 광이 상기 반사 회전축(500)으로 입사되도록 모터(400) 구동을 제어하며, 메모리에 저장된 전기신호에 대한 흡광도 데이터 테이블을 참조하여 상기 광 검출수단(600)으로부터 입력된 전기신호에 대응하는 흡광도 데이터를 액정 표시부(13)로 출력하도록 제어하는 제어수단(700)을 포함한다.
본 고안의 실시예에 있어서, 시료 흡광도 측정장치는 상면 중앙에 개폐 커버(14)를 통해 개폐되며 시료가 채워진 비커(2)가 삽입 고정되는 비커 삽입 홀(11)이 형성된 본체(1)로 이루어져 있다.
그리고 본체(1)의 상면 일측에는 측정에 필요한 조작 신호를 입력하기 위한 키패드(12)가 구비되어 있으며, 본체(1)의 상면 타측에는 측정에 필요한 선택 모드 화면 및 후술하게 될 제어수단을 통해 측정된 시료의 흡광도 측정치가 출력되는 액정 표시부(13)가 구비되어 있다.
또한 본체의 후면에는 외부 장치와 각종 데이터를 송수신하는 인터페이스(15)가 구비되어 있다. 이 실시예에 있어서 인터페이스(15)는 컴퓨터, 혹은 프린터 등과 같은 외부 장치와 데이터를 송수신하기 위한 입출력 인터페이스로, USB, RS-232와 같은 직렬 송수신 포트나 병렬 송수신 포트 등 공지된 다양한 인터페이스 포트 중 하나가 될 수 있다.
한편 비커 삽입 홀(11)이 형성된 본체(1) 내부에는 흡광도를 측정하기 위하여 비커 삽입 홀(11)에 시료가 채워진 비커(2)가 삽입 고정되는 경우 해당 시료에 사용되는 광원을 선택적으로 조사하고 시료를 투과한 광을 수광하여 이에 따른 전기신호를 출력하는 측정수단과, 이 측정수단으로부터 입력되는 전기신호에 대응하는 흡광도 데이터를 액정 표시부로 출력하도록 제어하는 제어수단으로 구성되어 있다.
본 고안의 실시예에 있어서 측정수단은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 시료에 따라 서로 다른 파장의 광을 조사하도록 다수의 발광다이오드(320)가 방사형으로 구비되어 있는 원통체(300)와, 모터(400) 구동을 통해 상기 원통체(300)에 구비된 다수의 발광다이오드 중 어느 하나로부터 입사되는 광을 시료가 채워진 비커로 반사하는 반사 회전축(500)과, 이 반사 회전축(500)을 통해 입사되어 시료가 채워진 비커(2)를 투과한 광을 수광하여 전기신호를 출력하는 광 검출수단(600)을 포함한다.
상기 원통체(300)는 상기 비커 삽입 홀(11)이 형성된 본체(1) 내부에 구비된 것으로, 베이스(100)에 돌출되며 중공부(210)를 포함하는 수직대(200)의 일측에 구비되어 있다. 그리고 그 중앙에 관통 공(310)이 형성되어 있으며, 이 관통 공(310)의 둘레에는 시료에 따라 선택적으로 광을 주사하는 서로 다른 파장의 광을 방사하는 다수의 발광다이오드(320)가 방사형으로 구비되어 있다.
이에 따라 본 고안에 따른 시료 흡광도 측정장치는 발광다이오드에서 방사되는 광을 시료의 광원으로 사용함으로써, 정해진 파장의 빛을 발광하므로 텅스텐 램프와 같은 단색화 과정이 필요 없을 뿐만 아니라, 광의 파장 및 광량이 일정하여 장치가 안정하다. 또한 발광 다이오드의 경우 열이 발생하지 않으므로 냉각이 필요 없어 장치를 소형화할 수 있다.
특히 원통체의 관통 공 둘레에 적색, 청색, 녹색, 보라색 등과 같이 서로 다른 파장의 광을 방사하는 발광다이오드가 다수로 삽입 장착됨으로써, 단일의 측정장치를 통하여 서로 다른 시료에 대한 흡광도를 용이하게 측정하는 것이 가능하므로 장치에 대한 사용 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고 반사 회전축(500)은 상기 원통체의 관통 공(310) 내부에 구비되어 모터(400) 구동에 의해 회전되는 것으로, 상기 다수의 발광다이오드(320)로부터 선택적으로 입사되는 광을 일측으로 반사한다.
즉 본 고안의 실시예에 있어서 반사 회전축(500)은 상기 모터의 회전축(410)과 직결되는 각도 변경 회전축(510)과, 상기 관통 공(310)의 둘레에서 선택적으로 입사되는 광을 일측으로 조사할 수 있도록 상기 각도 변경 회전축(510)의 일단에 구비된 경사 반사경(520)으로 구성되어 있다.
그리고 이 실시예에 있어서 모터(400)는 후술하게 될 제어수단의 제어에 따라 일정 각도로 모터 회전축이 회전 구동되는 스텝 모터를 사용하였다. 이에 따라 반사 회전축은 스텝 모터의 구동에 의해 일정 각도, 즉 발광다이오드가 장착되어 있는 각도로 회전 구동하면서 경사 반사경이 발광다이오드와 대향되게 회전되는 것이다.
한편 광 검출수단(600)은 상기 원통체(300)의 일측에 구비되어 상기 반사 회전축(500)을 통해 입사되는 광을 투과 및 반사시키고 상기 비커 삽입 홀(11)에 삽입된 시료가 채워진 비커(2)를 투과한 광을 수광하여 전기신호를 출력한다.
상기 광 검출수단(600)은 상기 원통체(300)의 일측에 구비되고 상기 반사 회전축으로부터 입사되는 광을 통과시키는 양측 통과 홀(611)을 포함하며 내부에는 광의 일부를 투과 및 반사시키는 광 투과체(620)가 구비된 수직 홀(610)과, 상기 수직 홀(610)의 타측인 일측 통과 홀(611)의 타측에 함몰 구비되어 시료 비커(2)가 상부로부터 삽입 고정되는 셀 홀더부(630)와, 상기 셀 홀더부(630)의 타측에 구비되어 시료비커(2)를 통과한 광을 수광하여 이에 따른 전기신호를 상기 제어수단(700)으로 출력하는 제1수광 센서(640)로 구성되어 있다.
그리고 수직 홀(610)에 구비된 광 투과체(620)는 상기 수직 홀(610)에 삽입되는 수직축(621)과, 상기 수직축(621)의 중간에 함몰 형성되고 광을 일측으로 관통시키는 광 관통 홀(622)을 포함하는 경사 함몰 홈(623)과, 상기 경사 함몰 홈 (623)을 구성하는 경사면에 구비되어 광을 일부 투과시키면서 반사시키는 스플릿(624)(Split)으로 구성되어 있다.
이 실시예에 있어서 수직 홀(610)에 구비된 양측의 통과 홀(611,612)은 상기 반사 회전축(500)에 의해 반사 입사되는 광을 평행 광으로 변환시켜 주는 역할을 한다. 즉 반사 회전축(500)에 반사된 광이 수직 홀 양측의 통과 홀(611,612)을 통해 직진됨으로써, 이 통과 홀의 직경 범위 내로 입사되는 광만이 통과되어 반사 회전축으로부터 입사되는 광이 평행 광으로 변환되는 것이다.
또한 상기 투명 판(624)은 수직 홀(610)의 타측에 구비된 통과 홀(611)을 통과한 평행 광의 투과성분 및 반사성분으로 분할하는데, 본 고안의 실시예에 있어서는 광의 투과 및 반사비율이 9:1인 것을 사용하였다. 그러나 이러한 광의 투과 및 반사비율은 반드시 이에 한정할 필요는 없다.
이와 같은 구성에 따라 본 고안에 따른 광 검출수단(600)은 수직 홀(610)에 구비된 광 투과체(620)를 통해 반사 회전축(500)으로부터 입사된 광의 일부가 투명판(624)에 의해 일부가 전방으로 반사되며 나머지는 수직 홀에 구비된 일측 통과 홀(612)을 통해 셀 홀더부(630)로 입사된다. 그리고 셀 홀더부(630)로부터 입사되는 광은 이 셀 홀더부(630)에 삽입 고정되어 있는 시료가 채워진 비커(2)를 투과하게 되는데, 이와 같이 광이 비커에 채워진 시료를 투과하는 과정에서 광이 일부가 시료에 흡수된다.
이와 같이 시료가 채워진 비커를 투과한 광은 상기 수직 홀의 일측 통과 홀(612)에 상응되는 위치에 장착되어 있는 제1수광 센서(640)에 수광된다. 이와 같이 시료를 투과한 광을 수광하는 제1수광 센서(640)는 수광된 광을 검출하여 전기신호를 제어수단(700)으로 출력하는 것으로, 이러한 수광 센서는 현재 시중에 널리 사용되고 있는 소자이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편 제어수단(700)은 장치 전반의 구동을 제어하는 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 메모리(710)와 중앙 처리부(720) 및 전원 공급부(730)를 포함한다.
본 고안의 실시예에 있어서, 메모리(710)는 발광다이오드에 대한 식별 정보 및 상기한 제1수광 센서와 후술하게 될 제2수광 센서로부터 입력되는 전기신호에 대응하는 흡광도 데이터가 저장되어 있는 데이터 테이블을 저장한다. 또한 메모리(710)는 시료에 대하여 측정된 흡광도 측정치를 저장한다. 이와 같이 각종 정보 및 데이터를 저장하는 메모리(710)는 하드디스크, 컴팩트 디스크와 같은 매체로부터 플래시 메모리와 같은 매체로 구현될 수도 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 메모리(710)는 수 내지 수백 메가 바이트 용량의 플래시 메모리로 구현되어 휴대용으로 사용하기에 적합하다.
그리고 중앙 처리부(720)는 상기한 제1수광 센서(640)로부터 전기신호가 입력되는 경우 메모리(710)로부터 이 전기신호에 대응하는 흡광도 데이터를 독출한다. 일 실시예에 있어서 중앙 처리부(720)는 범용의 마이크로프로세서와 발광다이오드의 구동 및 모터 구동을 제어하는 회로로 구성될 수 있다.
그리고 바람직한 실시예에 있어서 중앙 처리부(720)는 고성능의 단일의 마이크로프로세서로 구현될 수 있다. 이 경우 중앙 처리부(720)는 상술한 회로까지 포함한 칩으로 집적되어 있다. 이에 따라 본 고안의 실시예에 있어서 중앙 처리부 (720)는 키패드(12)를 통해 입력된 발광다이오드 선택 신호에 따라 해당 발광다이오드의 구동 및 해당 발광다이오드에서 조사되는 광이 상기 반사 회전축(500)으로 입사되도록 모터(400) 구동을 제어한다.
또한 상술한 바와 같이 중앙 처리부(720)는 메모리(710)에 저장된 전기신호에 대한 흡광도 데이터 테이블을 참조하여 상기 광 검출수단(600)으로부터 입력된 전기신호에 대응하는 흡광도 데이터를 액정 표시부(13)로 출력하도록 제어한다. 나아가 중앙 처리부(720)는 상술한 인터페이스(15)를 통해 입력되는 측정 데이터 요청 신호에 따라 메모리(710)에 저장된 측정 데이터를 외부장치로 출력하도록 제어하는데, 이러한 제어수단의 기능은 후술하게 될 본 고안의 작동 설명에서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
그리고 전원 공급부(730)는 상용 전원을 구동 전원 레벨로 변환하여 측정장치를 구성하는 각 구성요소에 전원을 공급하는 것으로, 상용 전원을 일정 레벨의 직류 전원으로 변환하는 구성 및 이들 회로는 공지된 다양한 구성 및 회로 중 하나가 될 수도 있다.
한편 본 고안의 부가적인 실시예에 따르면, 상기 수직 홀(610)의 전방에는 상기 투명 판(624)에 의해 반사된 광이 투과되는 전방 통과 홀(613)이 더 구비되어 있으며, 이 전방 통과 홀(613)의 전단에는 상기 투명 판(624)에서 일부 반사되는 광을 수광하여 전기신호를 제어수단(700)으로 출력하는 제2수광 센서(625)가 더 구비되어 있다.
이에 따라 본 고안에 따른 시료 흡광도 측정 장치는 제2수광 센서를 통해 획 득되는 광원의 흡광도 데이터를 통해 시료에 대한 흡광도 측정 시 해당 광원에 대한 영점을 조정할 수가 있으므로, 흡광도 측정의 정밀성 및 정확성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
그리고 본 고안의 추가적인 실시예에 따르면, 상기 반사 회전축(500)과 수직대(200)에는 상기 측정 장치의 초기 작동 시 또는 리셋 신호 입력 시 상기 반사 회전축(500)의 초기 위치를 감지하는 위치 감지수단(800)이 더 구비되어 있다.
즉 상기 위치 감지수단(800)은 상기 반사 회전축(500)에 관통 구비되고 둘레에는 돌출 센싱대(811)가 구비된 회전판(810)과, 상기 수직대(200)에 구비되어 돌출 센싱대의 초기 위치를 감지하여 상기 제어수단(700)으로 출력하는 위치 감지부(820)로 구성되어 있다. 이 실시예에 있어서, 위치 감지부(820)는 광을 조사하는 발광부와, 이 발광부에서 발광된 광을 수광하는 수광부로 구성되어 있다.
따라서 상기와 같이 위치 감지수단을 통해 반사 회전축에 대한 초기 위치를 일정하게 설정함으로써, 시료에 대한 흡광도 측정의 정밀성 및 정확성을 향상시켜 데이터에 대한 신뢰성을 높일 수 있게 되는 것이다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 시료 흡광도 측정장치의 작동 상태를 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 본체(1) 상면에 형성된 비커 삽입 홀(11)이 닫힌 상태에서 시료의 흡광도를 측정하기 위해 상술한 측정수단을 초기화한다.
즉 본체(1) 일측에 구비된 전원 스위치(미도시)를 켜게 되면, 제어수단(700)의 중앙 처리부(720)가 활성화되고, 중앙 처리부(720)가 상기한 위치 감지부(820) 를 활성화시킴과 동시에 모터(400)를 구동한다. 이에 따라 반사 회전축(500)에 관통 구비된 회전판(810)이 회전되면서 돌출 센싱대(811)가 회전 구동하게 된다. 이때 회전되는 돌출 센싱대(811)가 위치 감지부(820)의 발광부와 수광부 사이를 일시적으로 차단하게 되므로, 위치 감지부(820)로부터 입력되는 전기신호를 통해 제어수단(700)에서 돌출 센싱대(811)의 위치를 감지하게 되는 것이다.
이와 같이 돌출 센싱대의 위치가 감지되면, 중앙 처리부(720)는 감지된 위치에서 모터 회전축(410)이 일정 각도로 회전되게 모터를 구동시킴으로써, 모터 회전축(410)과 연결되어 있는 반사 회전축(500)의 초기 위치를 설정하게 되는 것이다.
그 다음 중앙 처리부(720)는 액정 표시부(13)를 통해 시료에 대한 광원 선택 화면을 출력한다. 그리고 상기와 같이 시료에 대한 광원 선택 화면이 출력된 상태에서 키패드(12)를 통해 측정하고자 하는 시료에 대한 광원을 선택하게 되면, 제어수단의 중앙 처리부(720)는 해당 발광다이오드(320)를 점등시킴과 동시에 선택된 광원 선택 신호에 따라 반사 회전축의 경사 반사경(520)이 선택된 발광다이오드(320)에 대향되도록 모터(400)를 구동한다.
이에 따라 반사 회전축의 경사 반사경(520)이 점등된 발광다이오드(320)와 대향되어 발광다이오드(320)로부터 조사되는 광을 수직대(200)의 일측으로 반사하게 되는 것이다.
이와 같이 반사 회전축의 경사 반사경(520)을 통해 반사된 광은 수직 홀의 타측 통과 홀(611)을 통해 광 투과체(620)를 구성하는 투명 판(624)에 의해 일부는 수직 홀의 일측 통과 홀(612)로 투과되며, 일부는 수직 홀의 전방 통과 홀(613)로 반사된다. 이때 제1수광 센서(640)는 작동되지 않으며, 제2수광 센서(625)만이 작동되어 입사되는 광을 수광하여 이에 따른 전기신호를 제어수단의 중앙 처리부(720)로 출력한다.
따라서 중앙 처리부(720)는 데이터 테이블을 참조하여 제2수광 센서(625)로부터 입력되는 전기신호에 대응하는 광에 대한 흡광도 데이터를 독출하고, 독출된 흡광도 데이터를 액정 표시부(13)로 출력한다.
그러므로 사용자는 액정 표시부(13)를 통해 출력되는 시료의 광원에 대한 흡광도 데이터를 통해 해당 광원에 대한 정확성 유무를 판단하게 되는 것이다.
한편 상기와 같이 측정수단에 대한 초기화가 완료된 상태에서 비커 삽입 홀(11)의 개폐 커버(14)를 연 다음, 시료가 채워진 비커(2)를 비커 삽입 홀(11)에 삽입하여 광 검출수단의 셀 홀더부(630)에 삽입 고정한다.
이와 같이 비커(2)를 셀 홀더부(630)에 삽입 고정한 상태에서 측정 버튼을 누르게 되면, 해당 시료에 대한 발광다이오드(320)가 순간적으로 점등되고 발광다이오드(320)에서 방사되는 광은 반사 회전축(500)의 일단에 구비된 경사 반사경(520)에 의해 반사되어 수직 홀(610)에 구비된 타측 통과 홀(611)을 통해 광 투과체(620)로 입사된다.
그리고 광 투과체(620)로 입사된 광은 투명 판(624)에 의해 일부는 시료가 채워진 비커(2)가 삽입되어 있는 셀 홀더부(630)로 투과되고, 일부는 전방 통과 홀(613)로 반사되는데, 이와 같이 시료에 대한 흡광도 측정이 진행되는 경우, 상술한 제2수광 센서(625)는 오프 상태를 유지하게 된다.
따라서 투명 판(624)을 투과한 광은 비커(2)에 채워진 시료를 투과하게 되며, 투과된 광은 제1수광 센서(640)를 통해 수광된다. 이와 같이 광이 시료를 투과하는 과정에서 투과되는 광의 일부가 시료에 흡수되고 나머지가 투과됨으로써, 시료에 대한 흡광도를 측정하게 되는 것이다.
상기와 같이 제1수광 센서(640)를 통해 시료를 투과한 광에 전기신호가 입력되면, 제어수단의 중앙 처리부(720)는 메모리(710)에 저장된 데이터 테이블을 참조하여 입력된 전기신호에 대응하는 흡광도 데이터를 독출한다. 그리고 중앙 처리부(720)는 독출된 흡광도 데이터를 액정 표시부(13)에 출력함으로써, 시료에 대한 흡광도 측정이 완료된다.
이와 같이 액정 표시부에 시료에 대한 흡광도 데이터가 출력된 상태에서 키패드(12)를 통해 사용자의 조작에 따른 저장 명령이 입력되면, 중앙 처리부(720)는 측정된 흡광도 데이터를 메모리(710)에 저장한다.
또한 중앙 처리부(720)는 인터페이스(15)를 통해 외부 장치와 연결되는 경우, 외부 장치 혹은 키패드(12)로부터 입력되는 데이터 전송 요청 신호에 따라 메모리에 저장되어 있는 시료에 대한 흡광도 데이터를 독출하여 외부 장치로 전송한다.
한편 상기와 같은 작동을 통해 시료 하나에 대한 측정이 완료된 다음, 다른 종류의 시료에 대한 흡광도 측정을 진행하는 경우, 상술한 측정수단의 초기화 과정을 다시 수행하고, 비커 삽입 홀에 새로운 시료가 채워진 비커를 삽입 고정한 다음 상기와 같은 과정을 통해 해당 시료에 대한 흡광도를 측정하게 되는 것이다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 시료 흡광도 측정장치는 회전장치의 구동을 통해 서로 다른 파장을 발광하는 다수의 발광다이오드 중 측정 시료의 광원으로 사용되는 발광다이오드를 선택적으로 사용하여 해당 시료에 대한 흡광도를 측정함과 동시에 장치를 소형화하면서도 측정에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 제2수광 센서를 통해 획득되는 광원의 흡광도 데이터를 통해 시료에 대한 흡광도 측정 시 해당 광원에 대한 영점을 조정할 수가 있으므로, 흡광도 측정의 정밀성 및 정확성을 향상시킬 수 있다.
그리고 위치 감지수단을 통해 반사 회전축에 대한 초기 위치를 일정하게 설정함으로써, 시료에 대한 흡광도 측정의 정밀성 및 정확성을 향상시켜 데이터에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.
본 고안은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 고안의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 고안의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 실용신안등록청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (7)

  1. 비커 삽입 홀(11)이 형성된 본체(1) 내부에 구비된 베이스(100)에 돌출되며 중공부(210)를 포함하는 수직대(200)의 일측에 구비되고 중앙에 관통 공(310)이 형성되어 있으며, 이 관통 공(310)의 둘레에는 선택적으로 광을 주사하는 다수의 발광다이오드(320)가 방사형으로 구비되어 있는 원통체(300)와;
    상기 관통 공(310)의 내부에 구비되어 모터(400) 구동을 통해 상기 원통체의 다수의 발광다이오드(320)로부터 선택적으로 입사되는 광을 일측으초 반사하는 반사 회전축(500)과;
    상기 원통체(300)의 일측에 구비되어 상기 반사 회전축(500)을 통해 입사되는 광을 투과 및 반사시키고 상기 비커 삽입 홀(11)에 삽입된 시료가 채워진 비커(2)를 투과한 광을 수광하여 전기신호를 출력하는 광 검출수단(600)과;
    키패드(12)를 통해 입력된 발광다이오드 선택 신호에 따라 해당 발광다이오드의 구동 및 해당 발광다이오드에서 조사되는 광이 상기 반사 회전축(500)으로 입사되도록 모터(400) 구동을 제어하며, 메모리에 저장된 전기신호에 대한 흡광도 데이터 테이블을 참조하여 상기 광 검출수단(600)으로부터 입력된 전기신호에 대응하는 흡광도 데이터를 액정 표시부(13)로 출력하도록 제어하는 제어수단(700);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 흡광도 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 검출수단(600)은 :
    상기 원통체(300)의 일측에 구비되고 상기 반사 회전축(500)으로부터 입사되는 광을 통과시키는 양측 통과 홀(611)을 포함하며 내부에는 광의 일부를 투과 및 반사시키는 광 투과체(620)가 구비된 수직 홀(610)과,
    상기 수직 홀(610)의 타측인 일측 통과 홀(611)의 타측에 함몰 구비되어 시료 비커(2)가 상부로부터 삽입 고정되는 셀 홀더부(630)와,
    상기 셀 홀더부(630)의 타측에 구비되어 시료 비커(2)를 통과한 광을 수광하여 이에 따른 전기신호를 상기 제어수단(700)으로 출력하는 제1수광 센서(640)로 구성됨을 특징으로 하는 시료 흡광도 측정장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 광 투과체(620) :
    상기 수직 홀(610)에 삽입되는 수직축(621)과,
    상기 수직축(621)의 중간에 함몰 형성되고 광을 일측으로 관통시키는 광 관통 홀(622)을 포함하는 경사 함몰 홈(623)과,
    상기 경사 함몰 홈(623)을 구성하는 경사면에 구비되어 광을 일부 투과시키면서 반사시키는 투명 판(624)으로 구성됨을 특징으로 하는 시료 흡광도 측정장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수직 홀(621)의 전방에는 상기 투명 판(624)에 의해 반사된 광이 투과되는 전방 통과 홀(613)이 더 구비되어 있으며, 이 전방 통과 홀(613)의 전단에는 상기 투명 판(624)에서 일부 반사되는 광을 수광하여 이에 따른 전기신호를 상기 제어수단(700)으로 출력하는 제2수광 센서(625)가 더 구비됨을 특징으로 하는 시료 흡광도 측정장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사 회전축(500)과 수직대(200)에는 상기 측정 장치의 초기 작동 시 또는 리셋 신호 입력 시 상기 반사 회전축(500)의 초기 위치를 감지하는 위치 감지수단(800)이 더 구비됨을 특징으로 하는 시료 흡광도 측정장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 위치 감지수단(800)은 :
    상기 반사 회전축(500)에 관통 구비되고 둘레에는 돌출 센싱대(811)가 구비된 회전판(810)과,
    상기 수직대(200)에 구비되어 돌출 센싱대의 초기 위치를 감지하여 상기 제어수단(700)으로 출력하는 위치 감지부(820)로 구성됨을 특징으로 하는 시료 흡광도 측정장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 회전축(500)은 :
    상기 모터의 회전축(410)과 직결되는 각도 변경 회전축(510)과,
    상기 관통 공(310)의 둘레에서 선택적으로 입사되는 광을 일측으로 조사할 수 있도록 상기 각도 변경 회전축(510)의 일단에 구비된 경사 반사경(520)으로 구 성됨을 특징으로 하는 시료 흡광도 측정장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101369737B1 (ko) 2012-04-04 2014-03-04 건국대학교 산학협력단 엘이디와 포토트랜지스터를 이용한 반사형 명암 정보 측정 장치 및 그 방법

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