KR20060004003A - Precision chopping device for diagnostic instrument for helicobacter pylori with photoacoustic spectroscopy - Google Patents

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KR20060004003A
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신철민
박근우
조선영
김성호
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Abstract

본 발명은 60Hz, 5V 구형파 신호 발생 회로, 정현파 변환 및 전압 증폭 회로, 싱크로너스 모터, 쵸퍼 날개를 포함하는 쵸퍼 장치 및 정확히 10.16Hz 로 빛을 차폐하는 방법에 관한 것이다. 본 장치는 헬리코박터 파이로리 감염 진단에 사용하기 위하여 매우 정확하게 빛을 차폐하여 고감도가 요구되는 광음향 분광장치에 적용이 가능하게 하였다.
The present invention relates to a 60 Hz, 5 V square wave signal generation circuit, a sinusoidal conversion and voltage amplification circuit, a synchronous motor, a chopper device comprising a chopper vane and a method of shielding light at exactly 10.16 Hz. This device can be applied to the photoacoustic spectroscopy device which requires high sensitivity by shielding light very accurately for the diagnosis of Helicobacter pylori infection.

신호 변환, 주파수 증폭, 정밀Signal conversion, frequency amplification, precision

Description

광음향 분광법이 적용된 헬리코박터 파이로리 감염 진단기를 위한 정밀 쵸퍼 구동 장치{precision chopping device for diagnostic instrument for helicobacter pylori with photoacoustic spectroscopy} Precise chopping device for diagnostic instrument for helicobacter pylori with photoacoustic spectroscopy             

도 1은 본 발명의 일구체예에 따른 신호 변환 회로도1 is a signal conversion circuit diagram according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 일구체예에 따른 증폭기 회로도2 is an amplifier circuit diagram according to one embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 일구체예에 따른 쵸퍼 구동 장치를 나타낸 개략도3 is a schematic view showing a chopper drive device according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 성능 비교 장치 개략도4 is a schematic diagram of a performance comparison device according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 기존 신호 발생기를 이용한 오차와 당 장치의 오차를 비교하여 나타낸 그래프
5 is a graph showing a comparison between the error using the existing signal generator and the error of the device according to an embodiment of the present invention

본 발명은 60Hz, 5V 구형파 신호 발생 회로, 정현파 변환 및 전압 증폭 회로, 싱크로너스 모터, 쵸퍼 날개를 포함하는 쵸퍼장치 및 정확히 10Hz 로 빛을 차폐하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a 60 Hz, 5 V square wave signal generation circuit, a sine wave conversion and voltage amplification circuit, a synchronous motor, a chopper device comprising a chopper blade and a method of shielding light at exactly 10 Hz.                         

헬리코박터 파이로리는 1983년 와렌과 마셀 (Dr. Warren and Dr. Marshell)에 의해 처음으로 분리 동정된 나선형 몸통과 편모를 가지고 있는 그람 음성세균으로서, 위에 감염되어 다양한 위장관 질환을 일으키는 원인균으로 알려져 있다 (Lancet, 127-1275, 1983). Helicobacter pylori is a Gram-negative bacterium with a spiral torso and flagella, first identified by Dr. Warren and Dr. Marshell in 1983. , 127-1275, 1983).

현재까지 알려진 바로는 헬리코박터 파이로리가 위염, 위궤양, 십이지장 궤양을 비롯하여 위암의 원인균으로 인정되었으며 만성위염과 소화성 궤양의 발병과 재발에도 관여한다고 알려져 있다 (Lancet 1984, 1, 1311-1314, Gastroenterology Vol.92, No5, Part2, 1518, J. Clin Pathol 1986, 39, 353-365, Gastroeterology 1987, 93, 371-383). 또한 블라서 (Blaser) 의 문헌 (Reviews of Infectious Diseases 1991, 13(Suppl 8), S704-708) 에 의하면 헬리코박터 파이로리 감염은 십이지장 궤양, 위궤양과 밀접한 관계가 있음이 개시되어 있고, 슈베르트 (Schubertt) 는 헬리코박터 파이로리 감염률이 십이지장 궤양에서 85%, 위궤양 53%, 십이지장염 50%, 역류성 식도염 28%, 위염 29%, 비궤양성 소화불량증에서 43%로 나타났다고 보고하였다 (Am. J. Gastroenterol, 1989, 84, 637-642).To date, Helicobacter pylori has been recognized as a causative agent of gastric cancer, including gastritis, gastric ulcer and duodenal ulcer, and is known to be involved in the development and recurrence of chronic gastritis and peptic ulcer (Lancet 1984, 1, 1311-1314, Gastroenterology Vol.92 , No5, Part 2, 1518, J. Clin Pathol 1986, 39, 353-365, Gastroeterology 1987, 93, 371-383). In addition, according to Blasser (Reviews of Infectious Diseases 1991, 13 (Suppl 8), S704-708), Helicobacter pylori infection is closely related to duodenal ulcer and gastric ulcer, and Schubertt Helicobacter pylori infection was reported in 85% of duodenal ulcers, 53% of gastric ulcers, 50% of duodenitis, 28% of reflux esophagitis, 29% of gastritis, and 43% of non-ulcer dyspepsia (Am. J. Gastroenterol, 1989, 84 , 637-642).

상기 설명한 바와 같이 헬리코박터 파이로리가 위장관 질환과 밀접한 관련이 있는 것으로 밝혀지면서, 헬리코박터 파이로리의 감염진단에 대한 중요성이 증가되고 있다.As described above, as Helicobacter pylori has been found to be closely related to gastrointestinal diseases, the importance of Helicobacter pylori infection diagnosis is increasing.

일반적으로 질병을 진단하기 위한 검사는 임상에서 충분히 활용되어야 하므로, 민감도와 특이도가 높고, 경제적이며, 환자를 고통스럽지 않게 하는 쉽고 간편한 방법이어야 한다. 이러한 방법으로서, 헬리코박터 파이로리의 감염진단에는 크 게 침습적인 방법 (invasive test) 과 비침습적인 방법 (non-invasive test) 이 사용되고 있다.In general, a test for diagnosing a disease should be fully utilized in a clinic, and thus, it should be an easy and convenient method of high sensitivity and specificity, economical, and pain-free. In this way, Helicobacter pylori infection diagnosis is largely used by invasive and non-invasive tests.

침습적인 방법에는 크게 균배양검사, 조직검사, 신속 우레아제 검사법 (RUT test; Rapid Urease Test) 등의 검사가 있으며, 비침습적인 방법에는 혈청학적 검사, 요소호기 검사 (13C-urea breath test) 등이 사용되고 있다.Invasive methods include bacteriological test, biopsy, rapid urease test (RUT test), etc. Noninvasive methods include serological test and urea breath test (13C-urea breath test). It is used.

그러나, 침습적인 방법을 시행하기 위해서는 모든 환자에게 내시경 검사를 시행하여야 한다는 어려움이 있고, 검사과정이 복잡하고, 비용 또한 많이 소요된다는 단점이 있다. 특히, 균배양검사는 생검한 조직을 까다로운 조건 속에서 배양시켜야 하는 어려움이 있고, 조직검사는 경험이 풍부하고, 능숙한 실험자가 반드시 필요하다는 어려움이 있다. However, in order to implement an invasive method, there is a difficulty in performing endoscopy in all patients, and a disadvantage in that the examination process is complicated and expensive. In particular, the bacterial culture test has a difficulty in culturing the biopsy tissue under difficult conditions, the biopsy has the difficulty of requiring an experienced, skilled experimenter.

한편, 비침습적인 방법의 혈청학적 검사법은 침습적인 방법에 비해 환자의 응낙도가 좋기는 하나, 헬리코박터 파이로리 감염 초기에는 항체 형성이 되지 않아서 위 음성으로 나올 수 있고, 제균 요법 이후에는 혈청의 항체 역가의 불안정으로 인해 위 양성이 나올 수도 있다. 또한, 치료 후 항체 역가가 떨어지기까지 6개월 이상이 걸려 헬리코박터 파이로리 제균치료 후 성공여부 확인을 위한 임상적용에는 다소 어려움이 있다.On the other hand, the non-invasive serological test of the patient is better than the invasive method, but the antibody does not form early in the early stages of Helicobacter pylori infection can come out negative, and serum titers of antibodies after the bactericidal therapy Stomach instability may be due to instability. In addition, it takes more than six months before the antibody titer falls after treatment, and there is some difficulty in clinical application to confirm the success after Helicobacter pylori eradication treatment.

이에 따라, 검사 대상에게 불쾌감을 유발하지 않으면서도 민감도와 특이도가 우수하며, 신뢰성이 있는 진단 방법으로 요소호흡 검사법에 대한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다.Accordingly, research on urea breath test has been actively conducted in recent years as a diagnostic method that is excellent in sensitivity and specificity without causing discomfort to a test subject.

예를 들어, 미국특허 제4,830,010호 (1989.5.16) 에 기재된 방법은 상기 설 명한 바와 같이 헬리코박터 파이로리가 포유동물에는 없는 우레아제를 분비하여 주위의 요소를 가수분해하여 이산화탄소와 암모니아를 생성함으로써 강산성 분위기에서 생존하는 특성을 이용하고 있다. 즉, 검사 대상에게 요소를 투여한 후 상기 요소의 가수분해 생성물인 암모니아 및 이산화탄소의 존재를 분석하는 방법이 제안되었다. 또한, 상기 문헌에는 요소의 가수분해 생성물을 분석하기 위한 방법으로 13C, 14C, 15N 으로 표지된 요소를 사용하거나, 암모니아의 생성에 기인하는 pH 변화를 측정함으로써 검출하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 문헌에 기재된 방법은 표지된 요소를 투여하기 위하여 사용되는 용액이 위장관의 조건을 변화시켜, 신뢰성 있는 결과를 얻기 어려우며, 또한 투여되는 표지된 요소의 양이 투여 대상 체중에 따라 달라져서 불편할 뿐만 아니라, 그 양 또한 과다하여, 투여 대상에게 독성이나 불리한 영향을 미칠 염려가 있었다.For example, the method described in US Pat. No. 4,830,010 (January 1, 1989), as described above, produces a carbon dioxide and ammonia by hydrolyzing the surrounding elements to produce carbon dioxide and ammonia by releasing urease that is not present in mammals. It uses the surviving trait. That is, a method of analyzing the presence of ammonia and carbon dioxide, which are hydrolysis products of the urea, has been proposed after administering urea to a test subject. The document also discloses a method for detecting hydrolysis products of urea by using urea labeled 13 C, 14 C, 15 N or by measuring pH changes due to the production of ammonia. . However, the method described in this document makes it difficult for the solution used to administer the labeled urea to change the conditions of the gastrointestinal tract, resulting in a reliable result, and also inconvenient because the amount of the labeled urea administered depends on the weight to be administered. However, the amount is also excessive, which may cause toxicity or adverse effects on the subject to be administered.

한편, 14C 으로 표지된 요소의 경우, 베타 방사선 검출기 등의 기기를 이용하여 용이하게 검출할 수 있는 반면, 그 방사능의 안전성 논란으로, 그 양이 비록 소량이라 하나 어린이나 임산부에게는 사용이 제한적이며 동일한 환자에게 반복 투여하는 것을 금하고 있다.On the other hand, the element labeled with 14 C can be easily detected by using a device such as a beta radiation detector, while the safety of the radioactivity controversy, although the amount is small, but the use is limited to children or pregnant women Repeated administration to the same patient is prohibited.

상기 문헌들에 기재된 방법의 문제점들에 대한 개선 방법으로서 유럽특허공개 제0881491 A1 호에서는 위장관에 존재하는 헬리코박터 파이로리의 생존 조건과 유사한 조건, 즉 위장관내의 pH를 유지시키기 위하여, 13C 로 표지된 요소와 함께 구연산을 투여한 후, 이로부터 요소 유래의 13CO2를 측정함으로써 헬리코박터 파이로리의 존재 여부를 확인하는 방법이 제안되었다.In an improved process for the method of the problems described in the above-mentioned document EP 0881491 A1 Lake to hold the similar conditions, i.e. pH in the gastrointestinal tract and the living conditions of Helicobacter pylori present in the gastrointestinal tract, an element labeled with 13 C A method of confirming the presence of Helicobacter pylori has been proposed by administering citric acid together with and measuring 13 CO 2 from urea therefrom.

일반적으로 13C-표지된 요소를 헬리코박터 파이로리 감염이 의심되는 대상에게 경구 투여하게 되면, 헬리코박터 파이로리 감염자의 경우 헬리코박터 파이로리가 분비하는 우레아제에 의해 투여된 요소가 가수분해되어 13CO2가 생성되고, 생성된 13CO2 는 호기를 통해 배출되게 된다. 이에 따라 호기 중의 13CO2 /12CO2 비는 증가된다. 한편, 비감염자의 경우는 우레아제가 분비되지 않기 때문에, 경구 투여된 요소는 그대로 배설된다. 따라서 요소호흡 검사법은 비침습적인 방법으로서 상기와 같이 호흡에 의하여 배출되는 CO213CO2/12CO2 비를 측정함으로써 헬리코박터 파이로리의 감염 여부를 판단한다. 이 동위원소비는 하기 수학식 1에 따라 계산하여 δ13CO2 값으로 퍼밀(‰) 단위를 사용하여 나타낸다.
Generally, oral administration of a 13 C-labeled urea to a subject suspected of a Helicobacter pylori infection results in hydrolysis of urea administered by urease secreted by Helicobacter pylori to produce 13 CO 2 in Helicobacter pylori infection. 13 CO 2 is released through exhalation. Thereby 13 CO 2/12 CO 2 ratio is increased in the breath. On the other hand, since the urease is not secreted in the case of non-infected people, orally administered urea is excreted as it is. Accordingly element breath test is to determine whether the infection of Helicobacter pylori by determining the CO 2 of the 13 CO 2/12 CO 2 ratio being discharged by breathing as described above as a non-invasive method. This isotope ratio is calculated according to Equation 1 below and represented as per millimeter (‰) with δ 13 CO 2 value.

Figure 112004029755499-PAT00001
Figure 112004029755499-PAT00001

식 중, R시료 는 시료의 이산화탄소 동위원소비이고, R대조 는 기준 이산화 탄소의 동위원소비를 나타낸다.In the formula, R sample is the carbon dioxide isotope ratio of the sample, and R control represents the isotope ratio of the reference carbon dioxide.

또한, 헬리코박터 파이로리의 감염여부의 판단은 하기 수학식 2에 따라 계산한 값을 사용하여 판단한다.
In addition, the determination of infection of Helicobacter pylori is determined using a value calculated according to Equation 2 below.

Figure 112004029755499-PAT00002
Figure 112004029755499-PAT00002

일반적으로, δ13CO2(요소투여후)는 요소 투여 후 30분에서 측정한 값을 의미하며, δ13CO2(요소투여전)은 투여 전의 값으로 0분으로 표시한다. 또한 판정기준치 (초과 δ13CO2 치)는 초과 δ13CO2 > A (식중, A는 헬리코박터 파이로리 음성 대상자의 평균 초과 δ13CO2 치 + 3 X 표준편차 )일 경우, 헬리코박터 파이로리 양성으로 판단한다. (Eur. J. of Gastroenterology & Hepatology 1991, 3, 915-921).In general, δ 13 CO 2 (after urea administration) means the value measured at 30 minutes after urea administration, and δ 13 CO 2 (prior to urea administration) is expressed as 0 minutes before the administration. In addition, if the criterion value (excess δ 13 CO 2 value) is greater than δ 13 CO 2 > A (wherein A is greater than the mean δ 13 CO 2 value + 3 X standard deviation of the Helicobacter pylori negative subject), it is judged to be Helicobacter pylori positive. do. (Eur. J. of Gastroenterology & Hepatology 1991, 3, 915-921).

이러한 요소호흡 검사법에서 있어서, 헬리코박터 파이로리 감염여부의 기준치는 대상환자의 연령과 상태, 시험시에 위장관 운동을 지연시키기 위해 사용되는 실험 섭식의 종류와 양 등의 시험적 조건에 의한 요인과 측정장치 등 여러 가지 요인에 의해 다소 변화할 수 있지만 일반적으로 초과 δ13CO2 치가 대략 2 내지 7 정 도에서 선택되고 있다. (Eur. J. of Gastroenterol Hepatol, 1991, 3, 915-921, Eur. J. of Gastroenterol Hepatol 1998, 10, 7, 569-572, Eur. J. of Gastroenterol Hepatol, 1999, 11, 10, 1135-1138, J. Pediatr Gastroenterol Nutr. 1999, 29, 3, 297-301).In the urea breath test, the criteria for Helicobacter pylori infection are the factors and measurement devices based on the experimental conditions such as the age and condition of the subject and the type and amount of experimental feeding used to delay the gastrointestinal tract movement during the test. Although somewhat variable by a number of factors, excess δ 13 CO 2 values are generally chosen from about 2 to 7 degrees. (Eur. J. of Gastroenterol Hepatol, 1991, 3, 915-921, Eur. J. of Gastroenterol Hepatol 1998, 10, 7, 569-572, Eur. J. of Gastroenterol Hepatol, 1999, 11, 10, 1135- 1138, J. Pediatr Gastroenterol Nutr. 1999, 29, 3, 297-301).

그러므로 상기 내용과 같이 헬리코박터 파이로리의 감염 여부를 진단하기 위해서는 13CO2/12CO2 비를 퍼밀(‰) 단위까지 매우 정확히 측정하여야 한다. 이를 위해 13CO212CO2의 분자량인 m/z 45와 m/z 44를 정확히 구별하여 측정할 수 있는 동위원소비 질량분석기가 사용된다. 이 장치는 CO2 분자를 이온화 장치에서 이온화시킨 후, 자기장을 이용하여 분자량별로 분리하고 분리된 이온들을 검출기로 측정하기 때문에 매우 정확하게 13CO2/12CO2의 비를 측정할 수 있다. 그러나 동위원소 질량분석기는 고진공의 조건에서 CO2 분자를 이온화하고 자기장을 이용하여 분자량별로 분리하기 때문에 고진공 펌프를 사용하여야 하며, CO2의 이온화를 위한 고전압 발생 장치가 필요하다. 장치가 복잡하고, 고비용이 요구되고, 장비의 조작이 어려운 단점을 가지고 있어 임상에서의 충분한 활용이 제한되어 왔다.Therefore, in order to diagnose the infection of Helicobacter pylori, such as the information to be very accurately measured to the 13 CO 2/12 CO 2 ratio the per mille (‰) unit. For this purpose, an isotope ratio mass spectrometer is used to accurately measure the molecular weights m / z 45 and m / z 44 of 13 CO 2 and 12 CO 2 . The device can very accurately measure the ratios of 13 CO 2 / CO 2 12 Since the measure, discrete and separate by molecular ion with a magnetic field after ionization of CO 2 molecules in the ionizer to the detector. However, the isotope mass spectrometer uses a high vacuum pump because it ionizes CO 2 molecules under high vacuum conditions and separates them by molecular weight using a magnetic field, and a high voltage generator for ionizing CO 2 is required. Due to the complexity of the device, high cost, and difficult operation of the equipment, sufficient use in clinical practice has been limited.

이러한 단점을 보완한 방법이 광음향분석법(Photoacoustic spectroscopy, PAS)이다. 이 방법은 밀폐된 용기 속에 기체를 넣고 빛을 조사할 때, 용기 속에 음 파가 발생하는 현상을 이용한 것으로 1880년에 벨(Bell)에 의해 고안되었다. 13CO212CO2는 선형분자로 원자 사이의 결합력은 같으나 서로 다른 환산질량(μ)과 관성 모멘트를 갖기 때문에 진동, 회전에너지가 다르다. 총 흡수된 광에너지를 마이크로폰을 이용하여 음향신호로 바꾸는 광음향분석법을 이용하면 13CO2/12CO 2의 비를 측정할 수 있다. 이 방법은 광원, 쵸퍼, 시료 셀, 광음향 검출기, 락인앰프(Lock-in Amp.)로 구성되어 있다. 광원에서 조사된 빛은 쵸퍼에 의해 일정 시간 간격으로 차폐되어 시료 셀을 통과하여 검출기에 도달한다. 주기적으로 검출기에 도달한 빛에 의해 검출기에 포함된 기체의 압력은 상승과 하강을 반복하게 된다. 이러한 압력 변화를 마이크로 폰으로 전기 신호로 변환하고, 이 신호와 쵸퍼의 주기적 차폐 신호를 이용하여 락인앰프로 검출신호에 포함된 잡음을 제거하고 증폭한다. Complementing these shortcomings is photoacoustic spectroscopy (PAS). This method was designed by Bell in 1880 to use the phenomenon that sound waves are generated in a container when gas is put into a sealed container and irradiated with light. 13 CO 2 and 12 CO 2 are linear molecules with the same binding force between atoms, but have different converted mass (μ) and moment of inertia, so vibration and rotation energy are different. Total when using the absorbed light energy microphone using the photoacoustic method switching to the sound signal it is possible to measure the ratio of 13 CO 2/12 CO 2. This method consists of a light source, a chopper, a sample cell, an optoacoustic detector, and a lock-in amp. The light irradiated from the light source is shielded by the chopper at regular intervals and passes through the sample cell to reach the detector. Periodically, the light reaching the detector causes the pressure of the gas contained in the detector to rise and fall repeatedly. This pressure change is converted into an electric signal by the microphone, and the signal and the chopper's periodic shielding signal are used to remove and amplify the noise included in the detection signal with the lock-in amplifier.

따라서 쵸퍼의 정확도는 장치 전체의 정확도에 큰 영향을 미치게 된다. 그러므로 진단기에 사용되는 쵸퍼는 일반적인 쵸퍼와는 달리 정확도가 매우 높아야 한다.
Therefore, the accuracy of the chopper greatly affects the accuracy of the entire device. Therefore, the chopper used for the diagnosis should have a very high accuracy unlike the general chopper.

본 발명은 상기와 같이 헬리코박터 파이로리 감염 진단기에 사용될 수 있는 쵸퍼 구동 장치 및 정확한 차폐 주기 10Hz를 갖도록 하는 구동방법을 제공하는 것이다.
The present invention is to provide a chopper drive device that can be used in the Helicobacter pylori infection diagnosis as described above and a drive method to have an accurate shielding period 10Hz.

본 발명의 구동 장치는 5V 전압을 갖는 60Hz 구형파 신호 발생기와 이 60Hz 구형파 신호의 전압을 24V 교류 정현파로 변화 및 승압시키는 증폭기를 가지며, 이 정현파에 의해 작동되는 싱크로너스 모터 및 2개의 구멍이 뚫린 쵸퍼 날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The drive device of the present invention has a 60 Hz square wave signal generator having a 5 V voltage and an amplifier for changing and boosting the voltage of the 60 Hz square wave signal to a 24 V AC sine wave, and a synchronous motor operated by the sinusoidal wave and two perforated chopper vanes. Characterized in that it comprises a.

신호 발생기Signal generator

본 발명의 신호 발생기 회로를 도 1에 나타내었다.The signal generator circuit of the present invention is shown in FIG.

주파수 발생 회로는 프로그램이 가능한 롬으로부터 출력된 0V와 5V를 주기적으로 변하는 500KHz의 구형파를 첫 번째 분주회로 7번 단자로 입력 받아 1번 단자로 490Hz로 변화시켜 출력되도록 하였다. 두 번째 분주회로는 10번 단자로 입력받은 490Hz 구형파를 6번 단자로 0V와 5V를 주기적으로 변하는 60Hz의 구형파로 변환시켜 출력하도록 하였다
The frequency generator circuit receives 500KHz square wave which periodically changes 0V and 5V output from the programmable ROM into the 7th terminal of the first division circuit and changes it to 490Hz at the 1st terminal. The second division circuit converts the 490Hz square wave input to the 10th terminal into a 60Hz squared wave which periodically changes 0V and 5V to the 6th terminal.

증폭기amplifier

본 발명의 증폭기 회로를 도 2에 나타내었다.The amplifier circuit of the present invention is shown in FIG.

증폭회로는 두 번째 분주회로에서 입력받은 60Hz 구형파를 60Hz, 2.4V의 교류 정현파로 변환하게 하였다. 교류 정현파로 변환된 신호는 고주파 잡음을 제거하기 위한 고주파 필터 회로를 통과하고, 1차 증폭 회로에 도입된다. 1차 증폭회로에 서는 교류 전압을 3.6V로 증폭하며, 옵셋(offset) 조절 회로를 거쳐 2차 증폭회로에 도입되도록 하였다. 2차 증폭회로는 ±40V의 직류 전압으로 구동되며, 싱크로너스 모터에 60Hz, 교류 40V를 인가하도록 하였다.
The amplifying circuit converts the 60Hz square wave input from the second frequency divider circuit into an AC sine wave of 60Hz and 2.4V. The signal converted into an AC sine wave passes through a high frequency filter circuit for removing high frequency noise and is introduced into a first order amplifying circuit. In the primary amplification circuit, the AC voltage was amplified to 3.6 V and introduced into the secondary amplification circuit through an offset control circuit. The secondary amplification circuit is driven by DC voltage of ± 40V, and 60Hz and AC 40V are applied to the synchronous motor.

쵸퍼 구동 장치Chopper Drive

본 발명의 쵸퍼 구동 및 구동 확인 장치의 일구체예를 도 3에 나타내었다. 신호 발생기는 직류 전원 공급 장치로부터 ±5V 인가받아 사용하였으며, 2차 증폭회로는 직류 전원 공급 장치로부터 ±40V의 직류 전원을 공급받아 구동되도록 하였다.One embodiment of the chopper drive and drive confirmation device of the present invention is shown in FIG. 3. The signal generator was used by receiving ± 5V from the DC power supply, and the secondary amplification circuit was driven by receiving DC power of ± 40V from the DC power supply.

쵸퍼의 구동을 확인하기 위하여 직류 전원 공급 장치로부터 5V의 전원을 공급받아 구동되는 포토커플러를 사용하였으며, 출력신호는 오실로스코프를 이용하여 검출하도록 하였다. 쵸퍼 구동 장치의 정확도를 확인하기 위하여 포토커플러(PM-K44, SUNX사)와 연결된 오실로스코프(HP 54616C (500MHz), 휴렛팩커드) 를 통하여 신호의 편차를 확인하였으며, 신호발생기(FG-8002, 엘지전자) 의 정확도를 확인하기 위하여 신호발생기를 증폭기에 연결하였다.In order to confirm the driving of the chopper, a photocoupler driven by receiving 5V power from a DC power supply was used, and an output signal was detected using an oscilloscope. In order to check the accuracy of the chopper drive, the signal deviation was checked through the oscilloscope (HP 54616C (500MHz), Hewlett-Packard) connected to the photocoupler (PM-K44, SUNX), and the signal generator (FG-8002, LG Electronics) To verify the accuracy of the signal generator, we connected a signal generator.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
The present invention will be described in detail through the following examples.

실시예 1
Example 1

장치의 정확도 측정Measure the accuracy of the device

본 발명의 쵸퍼 구동 장치의 신호 발생기와 기존의 신호발생기를 증폭기에 각각 연결하여 쵸퍼 구동의 정확도를 확인하기 위하여 오실로스코프를 이용하여 구동 주파수에 따른 오차를 측정하였다. 본 발명의 쵸퍼 구동 장치는 헬리코박터 파이로리 감염 진단기에 사용하기 위하여 고정된 10.16Hz의 구동 주파수를 갖도록 하였다. 제작된 장치의 일구체예를 도 4에 나타내었다. 기존 신호 발생기에 의해 입력된 신호에 따른 쵸퍼의 구동 주파수와 오차를 발명된 신호 발생기의 결과를 함께 작성하였고, 이를 도 5에 나타냈다.In order to check the accuracy of the chopper drive by connecting the signal generator and the existing signal generator of the chopper drive device of the present invention to the amplifier, the error according to the driving frequency was measured. The chopper drive device of the present invention has a fixed drive frequency of 10.16 Hz for use in a Helicobacter pylori infection diagnostic apparatus. One embodiment of the produced device is shown in FIG. The driving frequency and the error of the chopper according to the signal inputted by the existing signal generator were prepared together with the result of the invented signal generator, which is shown in FIG. 5.

도 5에서 알수 있듯이, 기존 신호 발생기는 평균 18.7usec의 오차를 나타내었으며, 이로 인해 쵸퍼의 구동 주파수는 평균 284usec의 오차를 나타내었다. 그러나 발명된 신호발생기를 사용하였을 때는 신호의 오차가 발생하지 않았으며, 쵸퍼 구동 주파수의 오차는 40usec로 측정되었다. 이는 10.16Hz의 0.41‰에 해당하는 오차로서 이로부터 헬리코박터 파이로리 감염 진단기에 적용할 수 있다는 것을 알 수 있다.
As can be seen in Figure 5, the existing signal generator showed an average error of 18.7usec, and thus the drive frequency of the chopper showed an error of 284usec on average. However, when using the invented signal generator, no signal error occurred, and the error of the chopper drive frequency was measured to be 40usec. This error corresponds to 0.41 ‰ of 10.16Hz, which can be applied to the Helicobacter pylori infection diagnosis device.

이상에서와 같이, 본 발명에 의한 쵸퍼 구동 장치는 프로그램이 가능한 ROM과 분주 회로로 제작된 신호 발생기를 사용함으로써 0.41‰의 오차를 갖는 10.16Hz의 쵸퍼 구동 주파수를 얻을 수 있었다. As described above, the chopper drive device according to the present invention was able to obtain a chopper drive frequency of 10.16 Hz with an error of 0.41 ‰ by using a signal generator made of a programmable ROM and a divider circuit.

뿐만 아니라, 본 발명은 쵸퍼 구동에 사용되는 싱크로너스 모터를 변경할 경우 10.16Hz 이외의 주파수의 쵸퍼도 구동이 가능하다. 즉, 분당 회전수가 100, 150, 200, 250인 싱크로너스 모터를 사용할 경우, 신호 발생기에 분주 회로를 추가하여 20Hz, 30Hz, 40Hz, 50Hz의 신호를 발생시킬 수 있으며, 이로부터 쵸퍼의 구동 주파수 3.34Hz, 5Hz, 6.67Hz, 8.33Hz를 얻을 수 있어 다양한 주파수로 빛을 차폐할 수 있다.
In addition, in the present invention, when a synchronous motor used for driving a chopper is changed, a chopper of a frequency other than 10.16 Hz can be driven. In other words, if a synchronous motor with 100, 150, 200, or 250 revolutions per minute is used, a divider circuit can be added to the signal generator to generate signals of 20 Hz, 30 Hz, 40 Hz, and 50 Hz, from which the drive frequency of the chopper is 3.34 Hz. You can get 5Hz, 6.67Hz and 8.33Hz to shield the light at various frequencies.

Claims (5)

신호 발생기로서 프로그램이 가능한 ROM과 신호 변환기로서 분주회로, 싱크로너스 모터를 구동시키기 위한 전압 증폭회로를 포함하며, 10.16Hz로 작동되는 쵸퍼 구동 장치A chopper drive device operating at 10.16 Hz, including a programmable ROM as a signal generator and a voltage amplification circuit for driving a synchronous motor as a signal converter. 제 1항에 있어서, 상기 분주 회로는 두 개의 분주회로가 직렬로 연결된 것을 특징으로하는 쵸퍼 구동 장치The chopper drive device according to claim 1, wherein the frequency divider circuit has two frequency divider circuits connected in series. 제 1항에 있어서, 상기 증폭회로는 5V의 구형파를 입력받아 교류 40V의 정현파를 출력하는 것을 특징으로하는 쵸퍼 구동 장치The chopper drive device according to claim 1, wherein the amplifying circuit receives a 5V square wave and outputs an AC 40V sine wave. 제 1항에 있어서, 상기 구동장치 중 싱크로너스 모터를 교체한 후 고정된 주파수를 나타내는 정밀 쵸퍼 장치The precision chopper device of claim 1, wherein the precision chopper device exhibits a fixed frequency after replacing a synchronous motor among the driving devices. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항의 장치를 사용하여 정밀 쵸퍼를 구동하는 방법A method of driving a precision chopper using the device of claim 1.
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CN109541990A (en) * 2018-10-26 2019-03-29 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 A kind of resonant electromagnetism tuning fork chopper auto gain control method
CN109541991A (en) * 2018-10-26 2019-03-29 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 A kind of resonant electromagnetism tuning fork chopper AGC system

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