KR20100107159A

KR20100107159A - 용존산소 측정센서 프로브, 이의 제조방법 및 이를 이용한 용존산소 센서

Info

Publication number: KR20100107159A
Application number: KR1020090025300A
Authority: KR
Inventors: 성영식; 이익재; 김한수; 최찬수
Original assignee: 주식회사 과학기술분석센타
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-10-05
Also published as: KR101041994B1

Abstract

센서의 수명을 길게하고, 전해액 교환없이 사용하도록 하여 불편함 및 비용소모를 저감함과 아울러, 방해물질에 의한 용존산소 측정값 오차 발생을 배제하고, 안정화시간 및 반응시간을 향상시킨 용존산소 측정센서 프로브, 이의 제조방법 및 이를 이용한 용존산소 센서에 관한 것이다.

본 발명에 따른 용존산소 측정센서 프로브는 검지 대상 액체에 접촉하여, 상기 액체 속의 용존산소량을 검출하여 전기신호화하고 상기 전기신호를 외부 장치에 전달하는 용존산소 측정용 센서프로브에 있어서, 내부에 공간을 가지는 케이스; 상기 액체에 접촉하여 상기 용존산소와 가역반응을 유도하여 전기신호를 생성하는 가역반응부재를 가지며, 상기 전기신호를 검지하는 작용전극, 상기 작용전극과 함께 상기 액체에 접촉하고, 상기 외부장치로부터 선택전압을 제공받아 상기 작용전극의 주변의 액체에 상기 가역반응의 발생을 촉진시키기 위한 전자계를 형성하는 기준전극을 포함하여 구성되고, 상기 액체와의 접촉이 이루어지는 접촉부가 상기 케이스의 일측 종단면을 통해 외부로 노출되도록 상기 공간에 수납되어 고정되는 전극; 상기 케이스 내부에 수납되어 고정되고, 상기 작용전극 및 상기 기준전극 각각과 결합되어 도전경로를 제공함과 아울러, 상기 작용전극 및 상기 기준전극을 상기 케이스에 고정하는 복수의 소켓; 및 상기 일측 종단면과 이격된 상기 케이스의 일면을 관통하여 고정되고, 상기 케이스 내부로 인출되어 상기 복수의 소켓과 개별적으로 연결되는 복수의 도선을 포함하는 케이블;을 포함하여 구성된다.

용존산소, 센서, 프로브, 갈바닉, 전해액, 헤모글로빈, 미요글로빈

Description

용존산소 측정센서 프로브, 이의 제조방법 및 이를 이용한 용존산소 센서{A Sensor Probe For Measured Of Dissolved Oxygen, Fabricating Method Thereof And A Sensor For Measured Of Dissolved Oxygen Using The Same}

본 발명은 용존산소를 측정하기 위한 센서프로브와 이의 제조방법 및 이를 가지는 센서장치에 관한 것으로 특히, 센서의 수명을 길게하고, 전해액 교환없이 사용하도록 하여 불편함 및 비용소모를 저감함과 아울러, 방해물질에 의한 용존산소 측정값 오차 발생을 배제하고, 안정화시간 및 반응시간을 향상시킨 용존산소 측정센서 프로브, 이의 제조방법 및 이를 이용한 용존산소 센서에 관한 것이다.

용존산소 센서는 다양한 분야에서 널리 이용되고 있으며, 응용범위도 다양한 형태로 증가하는 추세이다. 이러한 용존산소 센서는 부식, 폐수처리, 환경, 플라스틱, 약학, 생리학, 생화학, 미생물, 생물공학, 농경, 식품학, 박테리아 생합성, 연소와 같은 다양한 학문분야 및 이들을 적용한 산업분야에서 다양한 목적으로 이용되며, 중요한 기자재로써 사용되어지고 있다.

일반적으로 산소의 양을 측정하는 방법으로는 일반적으로 전기화학식 측정방법을 사용하며 크게 고체 전해질형과 전해액을 사용하는 기술로 구분되고, 이 중 전해액을 사용하는 기술은 갈바닉(Galvanic) 방식과 폴라로그래픽(Polarographic) 방식이 주로 이용되고 있다. 고체전해질형의 경우 전해질과 전극저항을 작게 하기 위해 고온 환경을 필요로 하여 동작온도를 낮추기 위한 개선이 이루어지고 있다. 갈바닉 방식과 폴라로그래픽 방식은 측정 셀이 전해액과 각기 다른 두 개의 전극을 이용하는 것으로써 전해액으로 유입된 산소가 수산화 이온으로 환원되는 과정에서 발생되는 전류의 흐름을 측정하여 산소의 양을 측정하는 방법을 이용한다. 다만, 갈바닉 방식의 경우 산소의 환원 및 전류의 흐름이 자발적으로 발생하여 외부 전원공급 및 분극 시간이 불필요한 반면 폴라로그래픽 방식은 자발적 환원이 이루어지지 않아 외부 전원 및 분극 시간이 필요한 단점이 있어 갈바닉 방식의 센서가 많이 이용되는 실정이다.

하지만, 아직 이러한 센서의 연구 및 개발이 충분하지 않아, 종래의 용존산소 센서는 휴대가 어렵고, 전해액의 교체와 전극의 교체 또는 관리를 필요로 하여 유지 및 관리에 따른 노력과 비용이 많이 소요되며, 이러한 관리에도 불구하고 프로브의 노화에 따른 측정값의 오차 발생 및 프로브의 잦은 교환과 같은 문제점이 많아 이용에 많은 불편함을 야기하고 있으며, 이에 대한 개선이 요구되는 실정이다.

따라서 본 발명의 목적은 센서의 수명을 길게 하고, 전해액 교환 없이 사용 하도록 하여 불편함 및 비용소모를 저감함과 아울러, 방해물질에 의한 용존산소 측정값 오차 발생을 배제하고, 안정화시간 및 반응시간을 향상시킨 용존산소 측정센서 프로브, 이의 제조방법 및 이를 이용한 용존산소 센서를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 용존산소 측정센서 프로브는 검지 대상 액체에 접촉하여, 상기 액체 속의 용존산소량을 검출하여 전기신호화하고 상기 전기신호를 외부 장치에 전달하는 용존산소 측정용 센서프로브에 있어서, 내부에 공간을 가지는 케이스; 상기 액체에 접촉하여 상기 용존산소와 가역반응을 유도하여 전기신호를 생성하는 가역반응부재를 가지며, 상기 전기신호를 검지하는 작용전극, 상기 작용전극과 함께 상기 액체에 접촉하고, 상기 외부장치로부터 선택전압을 제공받아 상기 작용전극의 주변의 액체에 상기 가역반응의 발생을 촉진시키기 위한 전자계를 형성하는 기준전극을 포함하여 구성되고, 상기 액체와의 접촉이 이루어지는 접촉부가 상기 케이스의 일측 종단면을 통해 외부로 노출되도록 상기 공간에 수납되어 고정되는 전극; 상기 케이스 내부에 수납되어 고정되고, 상기 작용전극 및 상기 기준전극 각각과 결합되어 도전경로를 제공함과 아울러, 상기 작용전극 및 상기 기준전극을 상기 케이스에 고정하는 복수의 소켓; 및 상기 일측 종단면과 이격된 상기 케이스의 일면을 관통하여 고정되고, 상기 케이스 내부로 인출되어 상기 복수의 소켓과 개별적으로 연결되는 복수의 도선을 포함하는 케이블;을 포함하여 구성된다.

상기 작용전극은 상기 케이스 내부에 수납되어 상기 전기신호를 상기 소켓에 전달하기 위한 제1전극조립체;와 상기 제1전극조립체에 의해 지지되고, 상기 액체와 접촉하기 위해 상기 케이스 외부로 노출되며, 제1 및 제2충진부를 가지는 전극헤드를 포함하여 구성되고, 상기 제2충진부는 상기 가역반응부재를 포함하는 혼합물에 의해 구성되며, 상기 제1충진부는 상기 제2충진부를 통해 전달되는 상기 전기신호를 상기 제1전극조립체에 전달한다.

상기 제1전극조립체는 상기 소켓에 결합되는 커넥터; 상기 커넥터의 일면에 전기적으로 접합되어 상기 케이스 외부로 신장되는 제1전극 금속니들; 및 일면이 개구되고 내부에 공동이 형성되며, 상기 케이스 외부로 노출되는 기둥형의 실린더를 가지며, 상기 실린더 바닥면에 상기 제1전극 금속니들의 관통삽입을 위한 니들홀이 형성되고, 상기 공동 내부에서 상기 제1전극 금속니들이 상기 니들홀을 통해 상기 개구를 향하여 기립하도록 상기 커넥터에 결합되는 보호재;를 포함하여 구성된다.

상기 제2충진부는 상기 실린더 내부의 상기 공동에 상기 제1전극 금속니들과 같은 높이로 충전되어 상기 제1전극 금속니들과 전기적으로 접촉하고, 상기 제1충진부는 상기 공동에 상기 제2충진부를 덮도록 충전된다.

상기 전극헤드는 상기 실린더의 상기 개구부에 결합되어 상기 제2충진부를 덮는 멤브레인을 더 포함하여 구성된다.

상기 제1전극 금속니들의 재질은 구리이고, 상기 제1충진부는 카본그래파이트와 미네럴 오일을 90:10 중량% 내지 60:40 중량% 범위의 내의 비율로 혼합한 물질로 구성되고, 상기 제2충진부는 카본그래파이트 대 미네럴 오일 대 가역반응부재 대 무기바인더를 80:10:5:5 중량% 내지 60:20:10:10 중량%의 범위 내의 비율로 혼합한 물질로 구성되며, 상기 가역반응부재는 헤모글로빈 또는 미요글로빈인 것을 특징으로 한다.

상기 기준전극은 제2전극과 제3전극 한쌍으로 구성되고, 상기 제2 및 제3전극은 상기 소켓에 결합되는 제2 및 제3커넥터; 상기 제2 및 제3커넥터 각각의 일면에 전기적으로 접합되어 상기 케이스 외부로 신장되는 제2 및 제3전극 금속니들; 및 상기 제2 및 제3커넥터 각각과 결합되고, 상기 제2 및 제3전극 금속니들을 상기 케이스 외부로 노출시키기 위한 니들홀이 형성된 보호재;를 포함하여 구성된다.

상기 제2전극 금속니들은 표면에 염화은 층이 형성된 은으로 형성되고, 상기 제3전극 금속니들은 백금(Pt)으로 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 용존산소 측정센서 프로브 제조방법은 검지 대상 액체에 접촉하여, 상기 용액 속의 용존산소량을 검출하여 전기신호화하고 상기 전기신호를 외부 장치에 전달하기 위해, 도전경로의 제공을 위한 제1 내지 제3커넥터를 구비하며, 제1전극 금속니들과 상기 액체에 접촉하여 상기 용존산소와 가역반응을 유도하여 전기신호를 생성하는 가역반응부재를 가지며, 상기 전기신호를 검지하는 작용전극인 제1전극; 상기 작용전극과 함께 상기 액체에 접촉하고, 상기 외부장치로부터 선택전압을 제공받아 상기 작용전극의 주변의 액체에 상기 가역반응의 발생을 촉진시키기 위한 전자계를 형성하며, 상기 선택전압의 전달을 위한 제2 및 제3전극 금속니들로 각각 구성되는 제2 및 제3전극;을 가지는 용존산소 측정용 센서프로브의 제조방법에 있어서, 상기 제1커넥터에 상기 제1전극 금속니들을 접합하여 제1전극조립체를 준비하는단계, 상기 제1전극 금속니들을 덮도록 전도성 물질의 혼합물을 충전하여 제1충진부를 형성하는 단계, 상기 가역반응부재가 혼합된 제2충진부를 상기 제1충진부 상에 형성단계를 통해 제1 전극을 제조하는 단계; 은(Ag)의 표면에 염화은(AgCl)층을 형성하여 상기 제2전극금속니들을 형성하는 단계 및 상기 제2전극금속니들을 상기 제2커넥터에 접합하여 제2전극조립체를 준비하는 단계를 통해 제2전극을 제조하는 단계; 상기 제3전극 금속니들을 상기 제3커넥터에 접합하여 제3전극조립체를 제조하는 단계; 및 상기 제1 내지 제3전극을 케이스에 조립하는 단계;를 포함하여 구성된다.

상기 제1전극조립체 준비단계는 일면이 개구되고 내부에 공동이 형성되는 실린더를 가지며, 상기 제1전극 금속니들의 관통삽입을 위한 니들홀이 상기 실린더 바닥면에 형성되는 보호재를 상기 커넥터에 결합하는 단계;를 포함하여 구성된다.

상기 제1충진부 형성단계는, 카본그래파이트와 미네럴 오일을 90:10 중량% 내지 60:40 중량% 범위의 내의 비율로 혼합하여 제1충진부 혼합물을 형성하는 단계; 상기 제1충진부 혼합물을 상기 제1전극 금속니들과 같은 높이로 상기 실린더의 상기 공동에 주입하여 상기 제1충진부를 형성하는 단계;를 더 포함하여 구성된다.

상기 제2충진부 형성단계는, 상기 제2충진부는 카본그래파이트 대 미네럴 오일 대 가역반응부재 대 무기바인더를 80:10:5:5 중량% 내지 60:20:10:10 중량%의 범위 내의 비율로 혼합하여 제2충진부 혼합물을 형성하는 단계; 상기 제2충진부 혼합물을 상기 공동의 상기 제1충진부 상에 주입하여 제2충진부를 형성하는 단계;를 더 포함하여 구성된다.

상기 가역반응부재는 헤모글로빈 또는 미요글로빈 중 어느 하나이며, 상기 제1전극 금속니들은 구리로 형성된다.

상기 제2충진부 형성단계는 상기 복수의 산소 투과 통공이 형성된 다공성 합성수지막을 형성하는 단계; 상기 다공성 합성수지막을 상기 실린더 외부로 노출된 상기 제2충진부 표면에 부착하는 단계를 더 포함하여 구성된다.

상기 제2전극 금속니들 형성단계는 상기 제2전극 금속니들의 재료인 은(Ag)을 염산(HCl) 용액과 반응시켜 표면에 염화은(AgCl) 층을 형성한다.

또한, 본 발명에 따른 용존산소 측정센서는 검지대상 액체에 접촉하여, 상기 액체 속의 용존산소량을 검출하여 출력하는 센서장치에 있어서, 상기 액체에 접촉하는 복수의 전극을 가지는 센서프로브; 및 상기 센서프로브와 케이블에 의해 연결되는 센서본체;로 구성되고, 상기 센서프로브는 상기 액체에 접촉하여 상기 용존산소와 가역반응을 유도하여 전기신호를 생성하는 가역반응부재를 가지며, 상기 전기신호를 검지하는 작용전극, 상기 작용전극과 함께 상기 액체에 접촉하고, 상기 센서본체로부터 선택전압을 제공받아 상기 작용전극의 주변의 액체에 상기 가역반응의 발생을 촉진시키기 위한 전자계를 형성하는 기준전극을 포함하여 구성되고, 상기 액체와의 접촉이 이루어지는 접촉부가 케이스의 일측 종단면을 통해 외부로 노출되며, 상기 센서본체는 상기 전기신호를 상기 용존산소량으로 변환하여 출력하며, 상기 기준전극에 상기 선택전압을 제공한다.

상기 센서프로브는 상기 액체의 온도를 검출하여 상기 센서본체에 제공하는 온도센서를 더 포함하여 구성된다.

상기 작용전극은 상기 케이스 내부의 소켓에 의해 상기 케이블과 전기적으로 연결되는 커넥터; 상기 커넥터에 접합되어 상기 케이스 외부로 신장되는 제1전극 금속니들; 상기 제1전극 금속니들과 같은 높이로 상기 제1전극 금속니들을 감싸도록 형성되는 제1충진부; 상기 제1충진부 상에 형성되며, 상기 가역반응부재가 포함된 혼합물로 형성되는 제2충진부; 및 상기 제2충진부 상에 부착되는 다공성 멤브레인을 포함하여 구성된다.

상기 제1전극 금속니들의 재질은 구리이고, 상기 제1충진부는 카본그래파이트와 미네럴 오일을 90:10 중량% 내지 60:40 중량% 범위의 내의 비율로 혼합한 물질로 구성되고, 상기 제2충진부는 카본그래파이트 대 미네럴 오일 대 가역반응부재 대 무기바인더를 80:10:5:5 중량% 내지 60:20:10:10 중량%의 범위 내의 비율로 혼합한 물질로 구성되며, 상기 가역반응부재는 헤모글로빈 또는 미요글로빈이다.

상기 기준전극은 제 2전극 금속니들을 가지는 제2전극 및 제3전극 금속니들을 가지는 제3전극을 포함하여 구성되고, 상기 작용전극의 접촉부는 상기 제2충진부이며, 상기 기준전극의 접촉부는 상기 제2 및 제3전극 금속니들이다.

상기 제1전극 금속니들은 구리로 형성되고, 상기 제2전극 금속니들은 표면에 염화은 층이 형성된 은으로 형성되고, 상기 제3전극 금속니들은 백금(Pt)으로 형성된다.

본 발명에 따른 용존산소 측정센서 프로브, 이의 제조방법 및 이를 이용한 용존산소 센서는 수명을 길게하고, 전해액 교환없이 사용하도록 하여 불편함 및 비 용소모를 저감함과 아울러, 방해물질에 의한 용존산소 측정값 오차 발생을 배제하고, 안정화시간 및 반응시간을 향상시키는 것이 가능해진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 참조번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 용존산소 측정 센서프로브를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 측면 투영도이고, 도 3은 전극부분에서 프로브를 바라본 형태를 도시한 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 용존산소 측정 센서프로브(100)는 케이스(110), 전극(170 : 120, 140, 160), 온도센서(180), 케이블(190) 및 소 켓(200)을 포함하여 구성된다.

케이스(110)는 전극(169) 및 온도센서(180)를 고정하고, 내부 수납물을 외부와 격리하여 보호함과 아울러, 제1 내지 제3전극(169) 및 온도센서(180)가 케이블(190)과 연결되는 공간을 제공한다. 이 케이스(110)는 내부에 소켓(200), 케이블(190)로부터 연장되는 도선(191)의 수납공간을 제공하고, 일측 종단에 케이블(190)의 종단을 고정하여 지지한다. 이러한 케이스(110)는 도시된 바와 같이 제1 내지 제3케이스(110 : 111, 112, 113)로 구성될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 제1케이스(111)는 내부에 공동을 가지는 원통형 기둥형상으로 형성되고, 내부에 소켓(200), 도선(191), 전극(169) 일부 및 온도센서(180) 일부를 수납한다. 아울러, 제1케이스(111)에는 제2 및 제3케이스(112, 113)가 결합된다. 제2케이스(112)는 제1케이스(111)의 일측 종단에 결합되며, 케이블(190)을 고정한다. 이를 위해 제2케이스(112)는 제1케이스(111)에 비해 큰 직경을 가지고, 내경이 제1케이스(111)의 외경과 부합되도록 형성되어, 내부에 제1케이스(111)의 일부를 삽입하는 형태로 끼움 결합된다. 그리고, 제2케이스(112)의 바닥부(115)에는 케이블(190)이 관통·삽입되어 결합된다. 제3케이스(113)는 케이스(110) 외부로 돌출된 전극(169) 및 온도센서(180)를 보호하는 가이드의 역할을 수행한다. 이를 위해, 제3케이스(113)는 제2케이스(112)가 결합된 종단과 반대면의 종단(114)에 결합되며, 파이프 형태로 형성된다. 특히, 제3케이스(113)의 원주면(117)에는 복수의 통공(116)이 형성된다. 이 통공(116)은 센서 프로브(100)를 액체에 입수시키는 경우 제3케이스(113)에 채워진 공기를 배출하고, 전극(169)과 액체의 원활한 접 촉을 위해 형성된다. 이러한, 케이스(110)는 합성수지, 금속 중 어느 하나 또는 이를 혼용하여 제조가 가능하지만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 케이스(110)는 제시된 바와 같이 반드시 제1 내지 제3케이스(111 내지 113)로 구성되어야 하는 것은 아니며, 내부에 소켓(200)을 수납하고 전극(169) 및 온도센서(180)를 고정하며, 사용자가 편리하게 사용할 수 있는 형태이면 어떠한 형태로 제작되어도 무방하다. 아울러, 제1케이스(111) 및 제2케이스(112)의 구체적인 형태에 대해서는 이후의 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

전극(169)은 감지 대상 액체와 직접 접촉하여, 액체에 포함된 산소의 양을 감지하고, 감지결과를 전기신호의 형태로 케이블(190)을 통해 외부장치에 전달한다. 이를 위해, 전극(169)은 제1 내지 제3전극(120, 140, 160)을 포함하여 구성되고, 개별적으로 소켓(200)을 매개로 하여 케이블(190)로부터 인출된 복수의 도선(191)과 각각 연결된다. 이 제1 내지 제3전극(120, 140, 160)은 기능에 따라 용존 산소의 화학반응에 따라 발생하는 전기를 감지하는 작용전극인 제1전극(120), 산소의 화학반응을 촉진하기 위한 전자계를 형성하는 기준전극인 제2 및 제3전극(140, 160)으로 구분된다. 이들 제1 내지 제3전극(120, 140, 160)은 각각 커넥터, 보호재 및 니들을 기본적인 구성으로 하며, 제1전극(120)은 용존 산소의 측정을 용이하게 하기 위한 산소 선택부재에 의해 형성되는 충진재가 부가되어 구성된다. 이러한 제1 내지 제3전극(120, 140, 160)은 금속니들 및 충진재가 케이스(110) 외부로 노출되도록 케이스(110)의 일측 종단(114)에 상호간에 간극을 가지도록 이격되어 고정된다. 이러한, 제1 내지 제3전극(120, 140, 160)의 구체적인 형태, 제조방법 및 역할에 대해서는 이후의 도면을 통해 구체적으로 설명하기로 한다.

온도센서(180)는 검지가 이루어지는 용액의 온도를 측정하여 측정된 온도신호를 전기신호의 형태로 도선(191) 및 케이블(190)을 통해 외부로 전달한다. 이를 위해, 온도센서(180)는 전극(169)이 돌출된 면과 동일한 제1케이스(110)의 일측 종단(114)에 돌출되도록 설치된다. 아울러, 이 온도센서(180)는 본 발명의 용존산소 측정 프로브(100)가 사용되는 센서장치에 따라 부가 또는 제외 가능한 구성으로 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다.

케이블(190)은 외부장치와 전극(169) 및 온도센서(180)를 연결하고, 전극(169) 및 온도센서(180)로부터의 전기신호를 외부장치에 전달함과 아울러, 외부장치로부터 공급되는 선택전압을 기준전극인 제2 및 제3전극(140, 160)에 전달한다. 여기서, 선택전압은 제2 및 제3전극(140, 160)에 의해 전자계를 형성하기 위한 전압으로 외부장치에서 공급되는 전압이며, 제2 및 제3전극(140, 160) 각각에 극성을 달리하여 공급된다. 본 발명에서 선택전압은 대략 -0.3V 내지 0.5V 범위의 전압이 공급되었으며, 0.1V 전후의 전압 크기에서 정밀한 산소측정이 가능하였으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

소켓(200)은 전극(169) 및 온도센서(180) 각각을 케이블(190)로부터 인출되는 도선(191)과 연결하기 위해 사용됨과 아울러 전극(169)을 케이스(110)에 고정하기 위한 지지체로 이용된다. 이를 위해 소켓(200)은 제1 내지 제3소켓(201 내지 203)을 포함하여 구성되며, 필요에 따라 온도센서(180)를 위한 제4소켓(미도시)이 더 포함되어 구성될 수 있다. 아울러 소켓(200)은 제1케이스(111)의 내부에 마련되는 안착부에 의해 제1케이스(111) 내부에 고정된다.

도 4는 본 발명에 따른 용존산소 측정 프로브의 전극 구조를 설명하기 위한 도면들로써, 도 4a는 제1전극의 구조를 측면에서 바라본 형태를 개념적으로 도시한 예시도이고, 도 4b는 제2전극의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 4c는 제3전극의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 4a 내지 도 4b는 측면에서 각 전극을 바라본 형태를 도시하였으나, 단면도는 아니며, 모든 구성을 표현하여 이해하기 쉽게 도시된 참조도이다.

도 4a를 참조하면, 제1전극(120)은 전극조립체(121)와 전극헤드(131)로 구성된다. 전극조립체(121)는 커넥터(123), 보호재(127), 오링(129) 및 금속니들(130)을 포함하여 구성되고, 전극헤드(131)는 제1충진부(133), 제2충진부(135) 및 멤브레인(137)을 포함하여 구성된다.

커넥터(123)는 제1전극(120)을 제1소켓(201)과 전기적, 기계적으로 결합하며, 보호재(127) 및 금속니들(130)을 고정하여 지지한다. 도 4a에서는 커넥터(123)가 제1소켓(201)에 끼움방식에 의해 결합되는 예를 도시한 것으로써, 커넥터(123)의 일측이 제1소켓(201)에 용이하게 결합되도록 원통형으로 형성된 예가 도시되어 있다. 하지만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 아울러, 커넥터의 타측 종단면(125)의 중앙에는 금속니들(130)이 고정된다. 그리고, 커넥터(123)의 종단면(125)과 인접한 원주면에는 나사산(126)이 형성되고, 보호재(127)의 결합 부(128)와 나사결합에 의해 체결되어, 보호재(127)를 지지하게 된다.

보호재(127)는 금속니들(130)과 커넥터(123)의 결합을 더욱 견고하게 하며, 특히, 제1 및 제2충진부(133, 135)를 수용하는 용기의 역할을 한다. 이를 위해 보호재(127)에는 제1소켓(201)과의 결합을 위한 결합부(128)와 금속니들(130)이 노출되고 충진부(133, 135)가 수용되는 실린더(132) 및 결합부(128)와 실린더(132)를 관통하여 금속니들(130)이 삽입되는 니들홀(134)이 형성된다. 이러한 보호재(127)는 내화학성 및 기계적 특성이 우수한 합성수지로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 테프론(teflon)이라는 상품명으로 알려진 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene)을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 보호재(127)의 결합부(128)와 실린더(132)의 연결부위에는 오링(129)의 고정을 위한 오링홈(136)이 형성될 수 있다.

오링(129)은 제1전극(120)을 케이스(110)에 제1전극(120)을 견고히 고정하기 위한 보조수단으로 이용된다. 이 오링(129)은 제1케이스(111)의 내측면벽에 밀착되어 제1전극(120)의 보호재(127)와 제1케이스(111) 사이에 압력을 제공하며, 용존 산소 측정시 침습을 방지하는 역할을 한다.

금속니들(130)은 산소가역반응시 발생되는 전기신호를 커넥터(123)를 통해 외부에 전달하기 위한 매개체로써 사용된다. 이를 위해 제1전극(120)의 금속니들(130)은 구리(Cu)를 이용하여 직경 1mm 전후의 금속봉 또는 금속와이어로 구성된다.

전극헤드(131)는 보호재(127)의 실린더(132)에 형성되는 부분으로써 제1 및 제2 충진부(133, 135)와 멤브레인(137)을 포함하여 구성된다.

제1충진부(133)는 실린더(132) 내부에 금속니들(130)과 같은 높이로 충전되어, 제2충진부(135)를 통해 전달되는 전기신호를 금속니들(130)에 전달하는 역할을 한다. 이러한 제1충진부(133)는 카본 그래파이트(Carbon Graphite)와 미네럴오일(Mineral Oil)을 혼합하여 형성된다. 이 제1충진부(133)는 카본 그래파이트와 미네럴오일을 볼밀을 이용하여 15분 이상 혼합하여 고르게 혼합되도록 하여 제조된다. 이때, 카본 그래파이트와 미네럴오일의 비율은 약 90:10 w% 내지 60:40w% 범위 내에서 결정될 수 있으나, 용존산소의 측정용이성 및 안정성이 가장 좋은 75:25w% 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.

제2충진부(135)는 실린더(132) 내부의 금속니들(130) 종단, 즉, 제1충진부(133)의 단부에 적층되어 형성된다. 이 제2충진부(135)는 용존산소의 측정을 위한 산소의 화학반응을 발생시키는 역할을 하여 산소 선택성을 향상시키 위한 용도로 사용된다. 이러한, 제2충진부(135)는 카본그래파이트, 미네럴오일 외에 테트라에틸오소실리케이트(Tetraethylorthosilicate)와 같은 무기바인더 물질 및 산소 가역반응부재를 혼합하여 형성된다. 여기서, 산소 가역반응부재는 헤모글로빈(Hemoglobin) 또는 미요글로빈(Myoglobin)이며, 상용품으로 판매되는 제품을 이용하여 제2충진부(135)를 구성하는 것이 가능하다. 이 헤모글로빈(Hemoglobin) 및 미요글로빈(Myoglobin)은 인간, 마우스, 랫, 피그와 같은 원천 대상에 따라 다양한 종류가 존재하지만, 본 발명에서는 것을 사용해도 무방하다. 제2충진부(135)의 구성물질 중 무기바인더는 제2충진부(135)의 코팅 경도를 향상시켜 내구성을 증대시 킴으로서 제1전극(120)의 수명을 증가시키기 위해 사용된다. 제2충진부(135)의 형성을 위한 상기 물질들의 혼합비율은 카본 그래파이트 : 미네럴 오일 : 가역반응부재 : 바인더가 80~60 : 10~20 : 5~10 : 5~10 w% 내의 범위 내에서 결정될 수 있으며, 바람직하게는 65:20:10:5 w%의 비율로 혼합하는 것이 용존산소 측정에 있어 최적의 효과를 나타내는 비율이다.. 여기서, 무기바인더로 테트라에틸오소실리케이트를 사용하는 경우 인산을 넣어 4시간 이상 충분히 반응시킨 물질을 이용하는 것이 바람직하다.

멤브레인(137)은 실린더(132)를 밀봉하여 외부 오염물에 의한 전극헤드(131)의 손상을 방지한다. 이 멤브레인(137)은 외부 오염물의 침입을 방지하고, 산소의 투과성을 유지하기 위해 미세한 다수의 산소 투과홀을 가지는 다공성 물질로 형성되며, 보호재(127)와 같은 재질로 형성될 수 있다. 여기서, 본 발명에서 사용된 멤브레인(137)은 약20마이크로미터 전후의 산소 투과홀이 형성되며, 0.02mm 전후의 두께로 제조되었다.

이 제1전극(120)은 작용전극으로 이용되며, 가역반응부재에 의한 산소가역반응시 발생되는 전기신호를 외부장치로 전달하는 역할을 한다. 특히, 본 발명의 제1전극(120)은 제2충진부(135)에 의해 산소 가역반응을 유도함과 아울러 다른 전극에 의해 선택전압을 제공함으로써 산소 선택성을 높이고 오염물질에 의한 측정오류 발생율을 저감하여 정교한 측정을 가능하게 하는 한편, 무기바인더 물질을 이용하여 제2충진부(135)의 기계적 강도를 향상시키고, 멤브레인(137)을 구성함으로써 프로브의 수명을 향상시키는 것이 가능해진다.

도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 제2전극(140)은 커넥터(123), 보호재(147), 오링(129) 및 금속니들(150)을 포함하는 전극조립체(141)로 구성된다. 여기서, 제2전극(140)은 제1전극(120)에 대해 전극조립체(141)로만 구성되어, 보호재(147)의 형태가 다소 상이한 것과, 금속니들(150)의 종류가 상이한 것이 차이점이다. 따라서 제2전극(140)을 설명함에 있어 전술한 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 하며, 차이점을 부각하여 설명하기로 한다.

제2전극(140)의 보호재(147)는 제1전극(120)의 보호재(127)와 달리 전극헤드(131)를 구성하는 실린더(132)가 형성되지 않고, 기저부(158)가 형성되어 마감된다. 이외에 결합부(128), 니들홀(134), 오링홈(136)의 형태 및 재질은 전술한 제1전극(120)의 그것과 동일하다.

제2전극(140)의 금속니들(150)은 표면에 염화은(AgCl) 층이 형성된 은(Ag)을 이용하여 형성되며, 형태, 길이, 직경은 제1전극(120)과 유사하다. 이 제2전극(140)의 금속니들(150)은 은(Ag)을 염산(HCl) 용액에 넣고 0.5V 전압을 수시간 공급하여 표면에 염화은(AgCl) 층을 형성할 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

이 제2전극(140)은 기준전극 중 레퍼런스(Reference)전극으로 이용되고, 산소 가역반응의 발생을 촉진하기 위한 선택전압의 공급을 위해 사용된다. 이 제2전극(140)은 외부장치(미도시)로부터 케이블(190)을 통해 공급되는 정극성(+)의 선택전압을 공급하여 제1전극(120) 주변에 전자계를 형성시킴으로써 용존산소의 가역반 응을 촉진시키는 역할을 한다. 이 제2전극(140) 및 쌍을 이루는 제3전극(160)에 의해 공급되는 선택전압에 의해 가역반응부재와 산소의 반응이 선택적으로 이루어짐과 아울러 측정이 가능한 수준으로 반응이 촉진됨으로써 타 물질에 의한 측정방해를 저감하여 정확하고, 용이한 용존산소량의 측정이 가능해진다.

도 4c를 참조하면, 본 발명의 제3전극(160)은 제2전극(140)과 마찬가지로 커넥터(123), 보호재(147), 오링(129) 및 금속니들(170)을 포함하는 전극조립체(161)로 구성된다. 여기서, 제3전극(160)은 금속니들(170)의 종류를 제외한 구성은 제2전극(140)과 동일하며, 제3전극(160)의 설명에 있어서, 제2전극(140)과 동일한 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

제3전극(160)의 금속니들(170)은 백금(Pt)을 이용하여 형성되며, 형태, 길이, 직경은 전술한 제1 및 제2전극(120, 140)과 동일하다.

이 제3전극(160)은 기준전극 중 카운터(Counter)전극으로 이용되고, 제2전극(140)과 함께 외부장치로부터 공급되는 선택전압을 이용하여 제1전극(120)의 주변에 산소 선택성을 높이고 가역반응을 촉진하기 위한 전자계를 형성한다. 이 제3전극(160)에 공급되는 전압은 제2전극(140)에 공급되는 전압과 극성이 다르며, 전압의 크기가 반드시 같아야 하는 것은 아니다.

도 5는 도 1의 케이스를 설명하기 위한 도면들로써, 도 5a는 제1케이스(111)를 도시한 단면도이고, 도 5b는 제2케이스를 도시한 단면도이다.

도 5a를 참조하면, 전술한 바와 같이 제1케이스(111)는 내부에 공간을 가지는 원통 형상으로 제조된다. 이 내부공간에는 소켓(200) 및 도선(191)이 수용되며, 소켓(200)과 전극(169)의 결합이 이루어지는 공간으로 제공된다.

이를 위해 제1케이스(111)의 내부 공간 중 소켓(200)이 위치하는 부분에는 소켓(200)을 고정하기 위한 안착부(116)가 형성되고, 안착부(116)의 형상은 소켓(200)의 외형과 부합되는 형태로 형성된다. 도 5a에서 빗금친 부분은 제2케이스(112)가 결합되는 중첩부분(118)을 표시한 것이다.

도 5b를 참조하면, 도 1의 제2케이스(112)는 제1케이스(111)에 씌워지는 캡(cap) 형상으로 제조된다. 이 제2케이스(112)는 제1케이스(111)의 내부공간을 일방향에서 밀폐하기 위해 사용됨과, 아울러 케이블(190)이 제1케이스(111)의 내부로 수용되어 고정되도록 하기 위해 사용된다. 이를 위해 제2케이스(112)의 바닥면(115)에는 케이블(190)이 관통삽입되는 케이블홀(117)이 도시된 바와 같이 형성된다.

도 6은 본 발명에 따른 용존산소 측정 프로브의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 6을 참조하면 본 발명에 따른 용존산소 측정 프로브의 제조방법은 크게 전극제조단계와 조립단계로 구성된다. 전극제조단계는 제1전극제조단계(S100), 제2전극제조단계(S200) 및 제3전극제조단계(S300)를 포함하고, 조립단계는 전극·소켓 결합단계(S410), 소켓·도선 연결단계(S420) 및 케이스조립단계(S430)를 포함하 여 구성된다.

본 발명에 따른 용존산소 측정 프로브의 제작을 위해서 제1 내지 제3전극(120, 140, 160)의 제조가 수행된다. 여기서, 도 6의 순서는 설명의 용이함을 위해 제시된 것으로 제1 및 제2충진부의 형성과 같이 일부 순차적인 과정을 제외하곤 반드시 도시된 것과 같은 순서로 진행되어야 하는 것은 아니다.

이러한 전극제조단계는 도시된 바와 같이 제1전극제조단계(S100), 제2전극제조단계(S200) 및 제3전극제조단계(S300)로 구성된다.

우선, 제1전극제조단계(S100)는 제1전극조립체준비단계(S110), 제1충진부 형성단계(S120), 제2충진부 형성단계(S130) 및 멤브레인부착단계(S140)를 포함하여 구성된다.

제1전극조립체준비단계(S110)는 커넥터(124)에 제1전극 금속니들(130)을 접합하여 고정하고, 결합부(128)와 실린더(132)가 형성된 보호재(127)를 제조하여, 금속니들(130)이 접합된 커넥터(124)와 결합하는 단계이다.

제1충진부 형성단계(S120)는 조립된 제1전극조립체(121)에 제1충진부를 형성하는 단계이다. 이를 위해 제1충진부 형성단계(S120)는 제1충진부 혼합물을 제조하는 단계와 제조된 혼합물을 주입하여 제1충진부(133)를 형성하는 단계를 포함한다. 제1충진부 형성단계(S120)서는 우선, 카본그래파이트와 미네럴오일의 비율을 약 90:10 w% 내지 60:40w% 내의 범위 내에서 선택한 후 볼밀을 이용해 15분 간 이상 혼합하려 고른 혼합물을 제조한다. 카본그래파이트와 미네럴 오일의 혼합물이 형성되면, 제1전극조립체(121)의 실린더(132) 내부에 금속니들(130)과 같은 높이로 혼합물을 주입하여 제1충진부를 형성한다.

제2충진부 형성단계(S130)는 제1전극조립체(121)의 제1충진부(133)를 덮도록 제2충진부(135)를 충전하여 적층하는 단계이다. 이를위해 제2충진부 형성단계(S130)는 제2충진부 혼합물을 제조하는 단계와 제조된 혼합물을 주입하여 제2충진부(135)를 형성하는 단계를 포함한다. 제2충진부 혼합물 제조단계에서는 카본 그래파이트 : 미네럴 오일 : 가역반응부재 : 바인더의 비율을 80~60 : 10~20 : 5~10 : 5~10 w% 내의 범위 내에서 결정하고, 바람직하게는 65:20:10:5 w%의 비율로 하여 볼밀에서 통해 충분한 시간을 혼합하여 제2충진부 혼합물을 제조한다. 여기서, 무기바인더로써 테트라에틸오소실리케이트를 사용하는 경우 인산 넣어 수시간 정도 반응시키는 단계가 선행된다. 제2충진부 혼합물이 제조되면, 혼합물을 제1전극조립체(121)의 제1충진부(133) 상에 소정두께로 주입하여 제2충진부(135)를 형성한다.

멤브레인 부착단계(S140)는 제2충진부(135)의 표면 즉, 실린더(132) 및 제1충진부(133)와 접촉되지 않는 표면에 산소 투과 보호막인 멤브레인을 부착하는 단계이다. 이 멤브레인 부착단계(S140)에서는 우선 20마이크로미터의 공극을 가지는 두께 약 0.02mm 합성수지막을 형성하고, 형성된 합성수지막을 제2충진부(135)를 덮을 수 있는 형태로 제단한 후, 제단된 합성수지막을 제2충진부(135)에 부착하여 진행된다.

제2전극제조단계(S200) 및 제3전극제조단계(S300)는 전극헤드(131)를 가지지 않는 제2 및 제3전극(140, 160)의 구조로 인해 제1전극제조단계(S200)에 비해 비교적 단순한 단계로 진행된다.

우선, 제2전극제조단계(S200)는 제2전극 금속니들 형성단계(S210)와 제2전극 조립체준비단계(S220)를 포함하여 구성된다. 제2전극의 금속니들은 다른 전극(120, 160)과는 달리 표면에 반응된 물질층을 가진다. 때문에 제2전극조립체준비단계(S220)에 앞서 이 물질층이 형성된 금속니들의 형성단계(S210)가 선행된다. 제2전극 금속니들 형성단계(S210)에서는 제2전극의 금속니들(150)로 사용되는 은(Ag)을 염산용액에 담그고 0.5V 정도의 전압을 수시간 동안 공급하여 금속니들(150) 표면에 염화은(AgCl) 층을 형성한다. 염화은(AgCl)층을 가지는 금속니들(150)이 형성되면, 제2전극조립체준비단계(S220)에서 금속니들(150)을 커넥터(123)에 접합하고, 보호재(147)를 결합하여 제2전극조립체(141)를 제조한다.

한편, 제3전극의 제조단계(S300)는 제3전극조립체를 준비하는 단계를 포함하고, 이 제3전극조립체 준비단계는 백금(Pt)을 금속니들(170)로 하여 제2전극조립체준비단계(S220)와 같은 방법으로 수행된다.

이와 같은 방법에 의해 전극제조단계가 완료되면, 제조된 전극을 이용하여 프로브를 조립하는 조립단계가 진행된다. 조립단계에서는 제조된 전극을 도선(191)과 연결시키기 위해 각각의 전극(120, 140, 160)을 제1 내지 제3소켓(201 내지 203)과 결합하는 단계(S410)와, 제1 내지 제3소켓(201 내지 203)을 케이 블(190)로부터 인출된 도선과 각각 연결하는 단계(S420)와, 전극(169), 소켓(200) 및 도선을 케이스(100) 내부에 수납하고, 제1 내지 제3케이스(111, 112, 113)를 조립하여 프로브를 완성하게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 용존산소 측정 프로브를 가지는 용존산소 센서의 일례를 도시한 예시도이다.

본 발명에 따른 용존산소 센서(500)는 센서본체(300), 프로브(100) 및 케이블(190)을 포함하여 구성된다.

프로브(100)는 검지 대상 용액의 용존 산소를 감지하고, 감기결과를 전기신호의 형태로 센서본체(300)에 전달한다. 이를 위해 프로브(100)는 케이스(110)와 케이스(110)에 고정되어 용존 산소를 감지하는 전극(169)을 포함하여 구성된다. 전술한 바와 같이 전극(169)은 제1 내지 제3전극(120, 140, 160)으로 구성되고, 제1전극은 작용전극으로써 용존 산소의 탈착을 감지하여 전기신호를 생성한다. 그리고, 기준전극인 제2 및 제3전극(140, 160)은 각각 레퍼런스전극과 카운터 전극으로 이용되며, 센서본체(300)에서 공급되는 선택전압에 의해 전자계를 형성하고, 이를 통해 산소의 선택성을 높이는 기능을 하게 된다. 한편, 프로브(100)에는 검지 대상 용액의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 더 포함되어 구성될 수 있으며, 설치 형태는 전술한 바와 같다.

센서본체(300)는 케이블(190)에 의해 프로브(100)와 연결되고, 프로브(100)로부터 제공되는 전기신호를 변환하여 용존산소의 양을 산출하고, 산출된 용존산소량을 출력하여 사용자에게 제공한다. 또한, 센서본체(300)는 케이블(190)을 통해 기준전극에 선택전압을 공급한다. 이러한 센서본체(300)는 용존산소량을 출력하기 위한 표시장치(301)와, 센서장치(500)의 동작, 기능, 오차 보정 및 출력 등의 동작 제어를 위한 입력키(305)와, 동작 및 선택전압의 공급을 위한 전원부(미도시)가 마련될 수 있다. 또한, 센서본체(300)에는 감지결과를 다른 장치에 전달하기 위한 포트(309) 또는 무선통신모듈(미도시)이 더 구비될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 아울러, 센서본체(300)는 표시장치(301)를 통해 온도센서에 의해 감지된 용액의 온도를 표시할 수 있으며, 용존산소량을 온도에 따라 보정하거나, 처리하여 제공하는 것도 가능하며, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 용존산소 측정 센서프로브를 도시한 사시도.

도 2는 도 1의 측면 투영도.

도 3은 전극부분에서 프로브를 바라본 형태를 도시한 측면도.

도 4는 본 발명에 따른 용존산소 측정 프로브의 전극 구조를 설명하기 위한 도면들로써,

도 4a는 제1전극의 구조를 측면에서 바라본 형태를 개념적으로 도시한 예시도.

도 4b는 제2전극의 구조를 설명하기 위한 도면.

도 4c는 제3전극의 구조를 설명하기 위한 도면.

도 5는 도 1의 케이스를 설명하기 위한 도면들로써,

도 5a는 제1케이스(111)를 도시한 단면도.

도 5b는 제2케이스를 도시한 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 용존산소 측정 프로브의 제조방법을 설명하기 위한 순서도.

도 7은 본 발명에 따른 용존산소 측정 프로브를 가지는 용존산소 센서의 일례를 도시한 예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 센서프로브 120 : 제1전극

140 : 제2전극 160 : 제3전극

180 : 온도센서 130, 150, 170 : 금속니들

133 : 제1충진부 135 : 제2충진부

137 : 멤브레인

Claims

검지 대상 액체에 접촉하여, 상기 액체 속의 용존산소량을 검출하여 전기신호화하고 상기 전기신호를 외부 장치에 전달하는 용존산소 측정용 센서프로브에 있어서,

내부에 공간을 가지는 케이스;

상기 액체에 접촉하여 상기 용존산소와 가역반응을 유도하여 전기신호를 생성하는 가역반응부재를 가지며, 상기 전기신호를 검지하는 작용전극, 상기 작용전극과 함께 상기 액체에 접촉하고, 상기 외부장치로부터 선택전압을 제공받아 상기 작용전극의 주변의 액체에 상기 가역반응의 발생을 촉진시키기 위한 전자계를 형성하는 기준전극을 포함하여 구성되고, 상기 액체와의 접촉이 이루어지는 접촉부가 상기 케이스의 일측 종단면을 통해 외부로 노출되도록 상기 공간에 수납되어 고정되는 전극;

상기 케이스 내부에 수납되어 고정되고, 상기 작용전극 및 상기 기준전극 각각과 결합되어 도전경로를 제공함과 아울러, 상기 작용전극 및 상기 기준전극을 상기 케이스에 고정하는 복수의 소켓; 및

상기 일측 종단면과 이격된 상기 케이스의 일면을 관통하여 고정되고, 상기 케이스 내부로 인출되어 상기 복수의 소켓과 개별적으로 연결되는 복수의 도선을 포함하는 케이블;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용존산소 측정 센서프로브.
제 1 항에 있어서,

상기 작용전극은

상기 케이스 내부에 수납되어 상기 전기신호를 상기 소켓에 전달하기 위한 제1전극조립체; 와

상기 제1전극조립체에 의해 지지되고, 상기 액체와 접촉하기 위해 상기 케이스 외부로 노출되며, 제1 및 제2충진부를 가지는 전극헤드를 포함하여 구성되고,

상기 제2충진부는 상기 가역반응부재를 포함하는 혼합물에 의해 구성되며,

상기 제1충진부는 상기 제2충진부를 통해 전달되는 상기 전기신호를 상기 제1전극조립체에 전달하는 것을 특징으로 하는 용존산소 측정 센서프로브.
제 2 항에 있어서,

상기 제1전극조립체는

상기 소켓에 결합되는 커넥터;

상기 커넥터의 일면에 전기적으로 접합되어 상기 케이스 외부로 신장되는 제1전극 금속니들; 및

일면이 개구되고 내부에 공동이 형성되며, 상기 케이스 외부로 노출되는 기둥형의 실린더를 가지며, 상기 실린더 바닥면에 상기 제1전극 금속니들의 관통삽입을 위한 니들홀이 형성되고, 상기 공동 내부에서 상기 제1전극 금속니들이 상기 니들홀을 통해 상기 개구를 향하여 기립하도록 상기 커넥터에 결합되는 보호재;를 포 함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용존산소 측정센서프로브.
제 3 항에 있어서,

상기 제2충진부는 상기 실린더 내부의 상기 공동에 상기 제1전극 금속니들과 같은 높이로 충전되어 상기 제1전극 금속니들과 전기적으로 접촉하고,

상기 제1충진부는 상기 공동에 상기 제2충진부를 덮도록 충전되는 것을 특징으로 하는 용존산소 측정센서프로브.
제 4 항에 있어서,

상기 전극헤드는

상기 실린더의 상기 개구부에 결합되어 상기 제2충진부를 덮는 멤브레인을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용존산소 측정센서프로브.
제 4 항에 있어서,

상기 제1전극 금속니들의 재질은 구리(Cu)이고,

상기 제1충진부는 카본그래파이트와 미네럴 오일을 90:10 중량% 내지 60:40 중량% 범위의 내의 비율로 혼합한 물질로 구성되고,

상기 제2충진부는 카본그래파이트 대 미네럴 오일 대 가역반응부재 대 무기바인더를 80:10:5:5 중량% 내지 60:20:10:10 중량%의 범위 내의 비율로 혼합한 물질로 구성되며,

상기 가역반응부재는 헤모글로빈 또는 미요글로빈인 것을 특징으로 하는 용존산소 측정센서프로브.
제 1 항에 있어서,

상기 기준전극은 제2전극과 제3전극 한쌍으로 구성되고,

상기 제2 및 제3전극은

상기 소켓에 결합되는 제2 및 제3커넥터;

상기 제2 및 제3커넥터 각각의 일면에 전기적으로 접합되어 상기 케이스 외부로 신장되는 제2 및 제3전극 금속니들; 및

상기 제2 및 제3커넥터 각각과 결합되고, 상기 제2 및 제3전극 금속니들을 상기 케이스 외부로 노출시키기 위한 니들홀이 형성된 보호재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용존산소 측정센서프로브.
제 7 항에 있어서,

상기 제2전극 금속니들은 표면에 염화은 층이 형성된 은으로 형성되고,

상기 제3전극 금속니들은 백금(Pt)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 용존산소 측정 센서프로브.
검지 대상 액체에 접촉하여, 상기 용액 속의 용존산소량을 검출하여 전기신호화하고 상기 전기신호를 외부 장치에 전달하기 위해,

도전경로의 제공을 위한 제1 내지 제3커넥터를 구비하며,

제1전극 금속니들과 상기 액체에 접촉하여 상기 용존산소와 가역반응을 유도하여 전기신호를 생성하는 가역반응부재를 가지며, 상기 전기신호를 검지하는 작용전극인 제1전극; 상기 작용전극과 함께 상기 액체에 접촉하고, 상기 외부장치로부터 선택전압을 제공받아 상기 작용전극의 주변의 액체에 상기 가역반응의 발생을 촉진시키기 위한 전자계를 형성하며, 상기 선택전압의 전달을 위한 제2 및 제3전극 금속니들로 각각 구성되는 제2 및 제3전극;을 가지는 용존산소 측정용 센서프로브의 제조방법에 있어서,

상기 제1커넥터에 상기 제1전극 금속니들을 접합하여 제1전극조립체를 준비하는단계, 상기 제1전극 금속니들을 덮도록 전도성 물질의 혼합물을 충전하여 제1충진부를 형성하는 단계, 상기 가역반응부재가 혼합된 제2충진부를 상기 제1충진부 상에 형성단계를 통해 제1 전극을 제조하는 단계;

은(Ag)의 표면에 염화은(AgCl)층을 형성하여 상기 제2전극금속니들을 형성하는 단계 및 상기 제2전극금속니들을 상기 제2커넥터에 접합하여 제2전극조립체를 준비하는 단계를 통해 제2전극을 제조하는 단계;

상기 제3전극 금속니들을 상기 제3커넥터에 접합하여 제3전극조립체를 제조하는 단계; 및

상기 제1 내지 제3전극을 케이스에 조립하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용존산소 측정 센서프로브의 제조방법.
제 9 항에 잇어서,

상기 제1전극조립체 준비단계는

일면이 개구되고 내부에 공동이 형성되는 실린더를 가지며, 상기 제1전극 금속니들의 관통삽입을 위한 니들홀이 상기 실린더 바닥면에 형성되는 보호재를 상기 커넥터에 결합하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용존산소 측정 센서프로브의 제조방법.
제 10 항에 있어서,

상기 제1충진부 형성단계는,

카본그래파이트와 미네럴 오일을 90:10 중량% 내지 60:40 중량% 범위의 내의 비율로 혼합하여 제1충진부 혼합물을 형성하는 단계;

상기 제1충진부 혼합물을 상기 제1전극 금속니들과 같은 높이로 상기 실린더의 상기 공동에 주입하여 상기 제1충진부를 형성하는 단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용존산소 측정 센서프로브의 제조방법.
제 11 항에 있어서,

상기 제2충진부 형성단계는,

상기 제2충진부는 카본그래파이트 대 미네럴 오일 대 가역반응부재 대 무기바인더를 80:10:5:5 중량% 내지 60:20:10:10 중량%의 범위 내의 비율로 혼합하여 제2충진부 혼합물을 형성하는 단계;

상기 제2충진부 혼합물을 상기 공동의 상기 제1충진부 상에 주입하여 제2충진부를 형성하는 단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용존산소 측정 센서프로브의 제조방법.
제 12 항에 있어서,

상기 가역반응부재는 헤모글로빈 또는 미요글로빈 중 어느 하나이며,

상기 제1전극 금속니들은 구리로 형성되는 것을 특징으로 하는 용존산소 측정 센서프로브의 제조방법.
제 12 항에 있어서,

상기 제2충진부 형성단계는

상기 복수의 산소 투과 통공이 형성된 다공성 합성수지막을 형성하는 단계;

상기 다공성 합성수지막을 상기 실린더 외부로 노출된 상기 제2충진부 표면에 부착하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용존산소 측정 센서프로브의 제조방법.
제 9 항에 있어서,

상기 제2전극 금속니들 형성단계는

상기 제2전극 금속니들의 재료인 은(Ag)을 염산(HCl) 용액과 반응시켜 표면에 염화은(AgCl) 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 용존산소 측정 센서프로브의 제조방법.
검지대상 액체에 접촉하여, 상기 액체 속의 용존산소량을 검출하여 출력하는 센서장치에 있어서,

상기 액체에 접촉하는 복수의 전극을 가지는 센서프로브; 및

상기 센서프로브와 케이블에 의해 연결되는 센서본체;로 구성되고,

상기 센서프로브는

상기 액체에 접촉하여 상기 용존산소와 가역반응을 유도하여 전기신호를 생성하는 가역반응부재를 가지며, 상기 전기신호를 검지하는 작용전극, 상기 작용전극과 함께 상기 액체에 접촉하고, 상기 센서본체로부터 선택전압을 제공받아 상기 작용전극의 주변의 액체에 상기 가역반응의 발생을 촉진시키기 위한 전자계를 형성하는 기준전극을 포함하여 구성되고, 상기 액체와의 접촉이 이루어지는 접촉부가 케이스의 일측 종단면을 통해 외부로 노출되며,

상기 센서본체는

상기 전기신호를 상기 용존산소량으로 변환하여 출력하며, 상기 기준전극에 상기 선택전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 센서장치.
제 16 항에 있어서,

상기 센서프로브는 상기 액체의 온도를 검출하여 상기 센서본체에 제공하는 온도센서를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서장치.
제 16 항에 있어서,

상기 작용전극은

상기 케이스 내부의 소켓에 의해 상기 케이블과 전기적으로 연결되는 커넥터;

상기 커넥터에 접합되어 상기 케이스 외부로 신장되는 제1전극 금속니들;

상기 제1전극 금속니들과 같은 높이로 상기 제1전극 금속니들을 감싸도록 형성되는 제1충진부;

상기 제1충진부 상에 형성되며, 상기 가역반응부재가 포함된 혼합물로 형성되는 제2충진부; 및

상기 제2충진부 상에 부착되는 다공성 멤브레인을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서장치.
제 18 항에 있어서,

상기 제1전극 금속니들의 재질은 구리이고,

상기 제1충진부는 카본그래파이트와 미네럴 오일을 90:10 중량% 내지 60:40 중량% 범위의 내의 비율로 혼합한 물질로 구성되고,

상기 제2충진부는 카본그래파이트 대 미네럴 오일 대 가역반응부재 대 무기바인더를 80:10:5:5 중량% 내지 60:20:10:10 중량%의 범위 내의 비율로 혼합한 물질로 구성되며,

상기 가역반응부재는 헤모글로빈 또는 미요글로빈인 것을 특징으로 하는 센서장치.
제 18 항에 있어서,

상기 기준전극은 제 2전극 금속니들을 가지는 제2전극 및 제3전극 금속니들을 가지는 제3전극을 포함하여 구성되고,

상기 작용전극의 접촉부는 상기 제2충진부이며,

상기 기준전극의 접촉부는 상기 제2 및 제3전극 금속니들인 것을 특징으로 하는 센서장치.
제 20 항에 있어서,

상기 제1전극 금속니들은 구리로 형성되고,

상기 제2전극 금속니들은 표면에 염화은 층이 형성된 은으로 형성되고,

상기 제3전극 금속니들은 백금(Pt)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 센서장치.