KR20160037576A - 광 흡수 스펙트럼 보정장치 및 그 제조방법과 광 흡수 스펙트럼 보정방법 - Google Patents

광 흡수 스펙트럼 보정장치 및 그 제조방법과 광 흡수 스펙트럼 보정방법 Download PDF

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Abstract

광 흡수 스펙트럼 보정장치 및 그 제조방법과 광 흡수 스펙트럼 보정방법에 관해 개시되어 있다. 적어도 일 실시예에 의한 광 흡수 스펙트럼 보정장치는 피검체의 접촉압력을 측정하는 압력센서와, 상기 피검체에 대한 광 흡수 스펙트럼을 측정하기 위한 광을 방출하는 광원과, 상기 피검체에 대한 광 조사 및 접촉압력 전달통로로 사용되는 ATR 결정층과, 상기 ATR 결정층으로부터 방출되는 광을 검출하여 광 흡수 스펙트럼을 만들고 분석하는 스펙트럼 검출 및 분석기와, 상기 압력센서로부터 전달된 접촉압력 데이터와 상기 스펙트럼 검출 및 분석기로부터 주어지는 광 세기 데이터에 기초하여 상기 광 흡수 스펙트럼을 보정하는 스펙트럼 보정기를 포함한다.

Description

광 흡수 스펙트럼 보정장치 및 그 제조방법과 광 흡수 스펙트럼 보정방법{Device for correcting light absorption spectrum and methods of manufacturing the same and correcting light absorption spectrum}
본 개시는 피검체로부터 획득한 데이터 처리와 관련된 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 피검체의 광 흡수 스펙트럼 보정장치 및 그 제조방법과 광 흡수 스펙트럼 보정방법에 관한 것이다.
적외선(infrared;IR) 영역의 광을 이용한 스펙트럼 분석에 ATR(attenuated total reflectance) 결정이 이용된다. ATR 결정은 비침습 생체신호 측정에도 이용될 수 있다.
비침습 생체신호 측정을 위해 피검체(예컨대, 신체)와 ATR 결정은 접촉된다. 이때 ATR 결정에 대한 피검체의 접촉압력이 달라질 수 있고, 그에 따라 피검체에 대한 광 흡수 스펙트럼의 세기도 달라진다. 일반 벤치 탑(bench top) 장비의 경우, 액체를 측정하거나 피검체에 일정한 압력을 가하여 측정할 수 있다. 그러나 피검체가 생체(예컨대, 신체)일 때, 그 접촉압력을 일정하게 유지하기 어렵다.
본 발명의 적어도 일 실시예는 피검체의 접촉압력 변화에 따른 피검체의 광 흡수 스펙트럼의 변화를 줄일 수 있는 스펙트럼 보정장치를 제공한다.
본 발명의 적어도 일 실시예는 이러한 보정장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 적어도 일 실시예는 그러한 보정장치를 이용한 광 흡수 스펙트럼의 보정방법을 제공한다.
본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 광 흡수 스펙트럼 보정장치는 피검체의 접촉압력을 측정하는 압력센서와, 상기 피검체에 대한 광 흡수 스펙트럼을 측정하기 위한 광을 방출하는 광원과, 상기 피검체에 대한 광 조사 및 접촉압력 전달통로로 사용되는 ATR 결정층과, 상기 ATR 결정층으로부터 방출되는 광을 검출하여 광 흡수 스펙트럼을 만들고 분석하는 스펙트럼 검출 및 분석기와, 상기 압력센서로부터 전달된 접촉압력 데이터와 상기 스펙트럼 검출 및 분석기로부터 주어지는 광 세기 데이터에 기초하여 상기 광 흡수 스펙트럼을 보정하는 스펙트럼 보정기를 포함한다.
이러한 광 흡수 스펙트럼 보정장치에서, 상기 스펙트럼 보정기는 상기 압력센서와 상기 스펙트럼 검출 및 분석기에 연결된 것일 수 있다.
상기 광원과 상기 압력센서와 상기 스펙트럼 검출 및 분석기는 동일 기판에 구비된 것일 수 있다.
상기 압력센서는 기판에 구비되고, 상기 광원과 상기 스펙트럼 검출 및 분석기는 상기 기판 위쪽에 구비될 수 있다.
상기 ATR 결정층은 상기 압력센서 위에 위치하고, 서로 접촉된 것일 수 있다.
상기 ATR 결정층과 상기 압력센서 사이에 물질층이 더 구비되고, 상기 물질층의 굴절률은 상기 ATR 결정층보다 작을 수 있다.
상기 스펙트럼 보정기는 상기 기판에만 연결될 수 있다.
상기 스펙트럼 보정기는 접촉압력-광 세기 데이터 베이스를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의한 광 흡수 스펙트럼 보정장치의 제조방법은 ATR 측정장치를 형성하는 과정과, 상기 ATR 측정장치에 스펙트럼 보정기를 연결하는 과정을 포함한다.
이러한 제조방법에서, 상기 ATR 측정장치는 기판 상에 압력센서, 광원, ATR 결정층 및 스펙트럼 검출 및 분석기를 배치하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 압력센서, 상기 광원, 상기 스펙트럼 검출 및 분석기는 모두 동일 평면 상에 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 스펙트럼 보정기는 상기 기판에만 연결할 수 있다.
상기 광원과 상기 스펙트럼 검출 및 분석기는 상기 압력센서와 다른 평면 상에 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 스펙트럼 보정기는 상기 기판과 상기 스펙트럼 검출 및 분석기에 연결할 수 있다.
일 실시예에 의한 광 흡수 스펙트럼 보정장치를 이용한 보정방법은 피검체의 접촉압력을 측정하는 과정과, 상기 피검체에 대한 광 흡수 스펙트럼을 측정하는 과정과, 상기 측정된 접촉압력과 광 흡수 스펙트럼을 이용하여 상기 광 흡수 스펙트럼을 보정하는 과정을 포함할 수 있다.
이러한 보정방법에서, 상기 광 흡수 스펙트럼을 측정하는 과정은 ATR 결정층에 상기 피검체를 접촉시키는 과정과, 상기 ATR 결정층을 통해 상기 피검체에 광을 조사하는 과정 및 상기 ATR 결정층으로부터 방출되는 광을 검출하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 광 흡수 스펙트럼을 보정하는 과정은 상기 측정된 접촉압력과 광 흡수 스펙트럼으로부터 기초 데이터(접촉압력, 광 세기)를 얻는 과정과, 상기 기초 데이터를 상기 피검체의 접촉압력-광 세기를 나타내는 그래프 상의 기준영역과 비교하는 과정과, 상기 비교를 통해 상기 기초 데이터가 상기 기준영역을 벗어난 경우, 상기 기초 데이터를 상기 기준영역의 데이터로 조정하는 과정과, 상기 조정된 데이터에 따라 상기 광 흡수 스펙트럼을 조정하는 과정을 포함할 수 있다.
피검체의 접촉압력에 따른 광 흡수 스펙트럼의 변화를 보정(광 세기가 큰 것은 약하게, 광 세기가 작은 것은 강하게 조정)한다. 이에 따라 피검체의 접촉압력이 정해진 값(혹은 범위)을 벗어나더라도 광 흡수 스펙트럼은 기준영역 내에서 일정하게 표시될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 광 흡수 스펙트럼 보정장치의 단면도이다.
도 2는 접촉압력과 광 세기의 관계에 대한 일 예를 나타낸 그래프이다
도 3은 다른 실시예에 의한 광 흡수 스펙트럼 보정장치의 단면도이다.
도 4는 또 다른 실시예에 의한 광 흡수 스펙트럼 보정장치의 단면도이다.
도 5는 또 다른 실시에에 의한 광 흡수 스펙트럼 보정장치의 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 일 실시예에 의한 스펙트럼 보정장치의 제조방법을 단계별로 나타낸 단면도들이다.
도 9 및 도 10은 다른 실시예에 의한 스펙트럼 보정장치의 제조방법을 단계별로 나타낸 단면도들이다.
도 11은 도 10에서 ATR 결정층의 다른 체결방식을 나타낸 단면도이다.
도 12, 도 13, 도 15 및 도 16은 또 다른 실시예에 의한 스펙트럼 보정장치의 제조방법을 단계별로 나타낸 단면도들이다.
도 14는 도 13의 평면도이다.
도 17은 일 실시예에 의한 광 흡수 스펙트럼 보정방법을 나타낸 순서도이다.
도 18 내지 도 20은 광 흡수 스펙트럼 보정방법의 일 예를 나타낸 그래프들이다.
이하, 피검체의 광 흡수 스펙트럼 보정장치(이하, 보정장치) 및 그 제조방법과 상기 보정장치를 이용한 보정방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.
먼저, 일 실시예에 의한 보정장치를 설명한다.
도 1은 일 실시예에 의한 광 흡수 스펙트럼 보정장치를 보여준다.
도 1을 참조하면, 기판(40) 상에 압력센서(42)가 구비되어 있다. 기판(40)은 압력센서(42)에서 발생되는 신호를 전달할 수 있는 기판 혹은 상기 신호를 전달할 수 있는 수단(예컨대, 배선)이 구비된 기판일 수 있다. 압력센서(42)는 제1 물질층(44)으로 덮여 있다. 제1 물질층(44)의 광 굴절률은 ATR 결정층(50)보다 작다. 제1 물질층(44)의 상부면은 평평하다. 제1 물질층(44)은 약간의 탄력을 가질 수 있다. 제1 물질층(44) 상에 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)가 마련되어 있다. 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)는 서로 이격되어 있다. 광원(46)에서 방출된 광이 ATR 결정층(50)을 통해서 스펙트럼 검출 및 분석기(48)에 도달되는 바, 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)는 이점을 고려하여 배치할 수 있다. 압력센서(42)는 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48) 사이에 위치한다. 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)는 수평적으로 압력센서(42)와 이격되어 있다. 광원(46)은 여러 파장의 IR을 방출하는 광원일 수 있으나, 이것으로 한정되지 않는다. 스펙트럼 검출 및 분석기(48)는 ATR 결정층(50)에서 방출되는 광을 검출하여 피검체(54)에 대한 광 흡수 스펙트럼을 검출하고 분석한다. 이 결과, 검출된 광 흡수 스펙트럼에서 특정 위치(혹은 파장)의 광 세기에 대한 데이터를 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 정보는 스펙트럼 보정기(56)에 전달된다. 피검체(54)는 인체의 일부, 예컨대, 피부, 손가락, 발가락 등일 수 있다.
ATR 결정층(50)은 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48) 사이에 배치되어 있다. ATR 결정층(50)의 밑면은 제1 물질층(44)의 상부면과 접촉된다. 따라서 ATR 결정층(50)에 가해지는 압력은 제1 물질층(44)을 통해서 압력센서(42)에 전달될 수 있다. ATR 결정층(50)의 피검체(54)와 접촉되는 면은 광원(46) 및 스펙트럼 검출 및 분석기(48)보다 높다. ATR 결정층(50)은 케이스(52)에 의해 고정될 수 있다. 케이스(52)는 ATR 결정층(50)을 고정하면서 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)도 덮는다. 피검체(54)는 ATR 결정층(50)의 외부면에 접촉될 수 있다. 광원(46)에서 방출된 광은 ATR 결정층(50) 내부에서 전반사하면서 진행한다. 그러므로 광원(46)에서 ATR 결정층(50)에 입사되는 광은 ATR 결정층(50) 내부에서 전반사를 일으키는 각으로 입사될 수 있다. 피검체(54)가 ATR 결정층(50) 상에 존재할 때의 전반사 조건은 피검체(54)가 존재하지 않을 때와 달라질 수 있다. 따라서 피검체(54)가 존재할 때, ATR 결정층(50)의 상부면에 입사되는 광의 일부는 반사되는 일부는 피검체(54)에 흡수될 수 있다. ATR 결정층(50)에 대한 피검체(54)의 접촉압력이 클 수록 광 흡수는 증가할 수 있다. 또한, 피검체(54)의 광 흡수 정도는 사용되는 광의 파장에 따라 달라질 수 있다.
ATR 결정층(50)에 대한 피검체(54)의 접촉압력은 압력센서(42)에 의해 측정되고, 측정된 접촉압력은 스펙트럼 보정기(56)에 전달된다. 스펙트럼 보정기(56)는 기판(40)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)에 연결된다. 스펙트럼 보정기(56)는 압력센서(42)로부터 전달되는 피검체(54)의 접촉압력과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)로부터 전달되는 광 세기에 대한 데이터(이하, 기초 데이터)에 기초하여 전달된 접촉압력과 광 세기가 기준영역을 벗어나는지 확인한다. 이러한 확인은 스펙트럼 보정기(56)에 저장된 접촉압력-광 세기 데이터 베이스와 상기 기초 데이터의 비교와 분석을 통해서 이루어질 수 있다. 스펙트럼 보정기(56)에 저장된 상기 접촉압력-광 세기 데이터 베이스는 피검체(54)의 여러 접촉압력에서 측정된 광 흡수 스펙트럼으로부터 만들어질 수 있다. 스펙트럼 보정기(56)의 상기 접촉압력-광 세기 데이터 베이스로부터 피검체(54)의 접촉압력과 광 세기의 관계를 표현할 수 있는 수단(예컨대, 그래프나 수식)이 만들어질 수 있다. 상기 수단이 도 2에 예시한 바와 같은 그래프일 때, 상기 기초 데이터(예컨대, 접촉압력)가 기준영역(예컨대, P2-P3)을 벗어난 P1 또는 P4일 때, 상기 기초 데이터는 기준영역을 벗어난 것으로 판단한다. 상기 기초 데이터가 광 세기인 경우에도 같은 방식으로 판단할 수 있다.
이러한 판단에 따라 상기 기초 데이터의 접촉압력을 상기 기준영역 내로 조정하고, 상기 기초 데이터의 광 세기도 상기 기준영역으로 조정된 접촉압력에 대응하는 광 세기로 조정한다. 이러한 조정에 따라 피검체(54)로부터 측정된 광 흡수 스펙트럼은 상기 조정된 광 세기에 맞게 조정될 수 있고, 조정된 결과는 표시를 위해 표시장치에 전달될 수 있다. 이러한 광 흡수 스펙트럼의 조정은 스펙트럼 보정기(56)에서 수행될 수 있다. 이후로, 스펙트럼 보정기(56)를 제외한 나머지를 통칭해서 ATR 측정장치라 한다.
도 3은 다른 실시예에 의한 광 흡수 스펙트럼 보정장치를 보여준다. 도 1과 다른 부분에 대해서만 설명한다.
도 3을 참조하면, 광원(46)은 케이스(52)의 내부의 ATR 결정층(50)의 광 입사면과 마주하는 측벽에 부착될 수 있다. 그리고 스펙트럼 검출 및 분석기(48)는 ATR 결정층(50)의 광 방출면과 마주하는 측벽에 부착될 수 있다.
도 4는 또 다른 실시예에 의한 광 흡수 스펙트럼 보정장치를 보여준다. 도 1과 다른 부분에 대해서만 설명한다.
도 4를 참조하면, 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)는 압력센서(42)와 함께 기판(40) 상에 구비되어 있다. 압력센서(42)는 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48) 사이에 위치한다. 압력센서(42) 상에 제2 물질층(60)이 존재한다. 제2 물질층(60)의 굴절률은 ATR 결정층(50)보다 작다. 제2 물질층(60)은 도 1의 제1 물질층(44)과 동일한 물질일 수도 있다. 제2 물질층(60)은 압력센서(42)의 윗면 전체를 덮을 수 있다. 제2 물질층(60) 상에 ATR 결정층(50)이 존재한다. ATR 결정층(50)의 밑면은 제2 물질층(60)과 접촉된다. ATR 결정층(50)은 케이스(62)에 의해 고정될 수 있다. ATR 결정층(50)의 상부면의 일부는 케이스(62)와 접촉될 수 있다. 스펙트럼 보정기(56)는 ATR 측정장치의 기판(40)에만 연결될 수 있다. 기판(40)을 통해 압력센서(42) 및 스펙트럼 검출 및 분석기(48)에 연결될 수 있다. 따라서 기판(40)은 스펙트럼 검출 및 분석기(48)와 스펙트럼 보정기(56)를 연결하는 수단(예컨대, 배선)도 포함할 수 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 의한 광 흡수 스펙트럼 보정장치를 보여준다. 도 1과 다른 부분만 설명한다.
도 5를 참조하면, 압력센서(42) 둘레에 제1 물질층(44)이 형성되어 있다. 제1 물질층(44)은 압력센서(42)와 같은 높이로 형성되어 있다. 제1 물질층(44)과 압력센서(42)의 상부면은 평평하다. 제1 물질층(44) 상에 케이스(72)가 위치한다. 케이스(72)는 제1 물질층(44)의 상부면 전체와 압력센서(42)의 상부면 전체와 접촉될 수 있다. 케이스(72) 내부의 바닥 상에 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)가 배치되어 있다. 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)의 위치관계는 도 1의 경우와 같을 수 있다. 케이스(72)는 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48) 사이가 오목한 형태이다. 오목한 부분에 ATR 결정층(50)이 장착되어 있다. 케이스(72)의 상기 오목한 부분의 광원(46)과 마주하는 경사진 부분은 광 입사를 위해 오픈된 부분일 수 있다. 또한, 상기 오목한 부분의 스펙트럼 검출 및 분석기(48)와 마주하는 경사진 부분 역시 광 방출을 위해 오픈된 부분일 수 있다. 상기 오목한 부분의 바닥은 압력센서(42)의 상부면과 평행할 수 있다. 케이스(72)의 상기 오목한 부분 둘레의 상부면의 높이는 ATR 결정층(50)의 상부면과 같을 수 있다.
앞에서 설명한 여러 보정장치들에서 ATR 결정체(50)와 압력센서(42)는 직접 접촉될 수도 있다. 다만, 이때는 둘의 직접 접촉에 따른 마모가 발생될 수 있다.
다음에는 도 6 내지 도 8은 일 실시예에 의한 스펙트럼 보정장치의 제조방법을 보여준다.
도 6을 참조하면, 기판(40) 상에 압력센서(42)를 형성한다(또는 장착한다). 기판(40) 상에 압력센서(42)를 덮는 제1 물질층(44)을 형성하고, 상부면을 평탄화한다. 제1 물질층(44)의 굴절률은 후속 공정에서 장착되는 ATR 결정층(50)보다 작다.
다음, 도 7을 참조하면, 제1 물질층(44) 상에 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)를 형성하거나 배치시킨다. 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48) 사이에 압력센서(42)가 위치하도록 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)를 배치한다. 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48) 사이의 제1 물질층(44) 상에 ATR 결정층(50)을 배치시킨다. ATR 결정층(50)은 압력센서(42) 위에 위치시킨다. ATR 결정층(50)의 밑면은 제1 물질층(44)의 상부면과 접촉된다. ATR 결정층(50)은 제1 물질층(44)과 부착제를 사용하여 부착될 수도 있다. 이때, 상기 부착제의 굴절률은 ATR 결정층(50)보다 작다. ATR 결정층(50)은 광원(46)과 이격되어 있고, 스펙트럼 검출 및 분석기(48)와도 이격되어 있다. ATR 결정층(50)은 경사진 광 입사면이 광원(46)과 마주하고, 경사진 광 방출면이 스펙트럼 검출 및 분석기(48)와 마주하도록 배치될 수 있다.
도 8을 참조하면, ATR 결정층(50)을 케이스(90)로 고정시킨다. 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)는 케이스(90)로 덮인다. 이어서 스펙트럼 보정기(56)를 기판(40)을 통해 압력센서(42)에 연결한다. 스펙트럼 보정기(56)를 스펙트럼 검출 및 분석기(48)에도 연결한다. 스펙트럼 검출 및 분석기(48)와 기판(40)이 도전성 플러그 등과 같은 연결수단으로 연결된 경우, 스펙트럼 보정기(56)은 기판(40)에만 연결될 수 있다.
다음에는 다른 실시예에 의한 스펙트럼 보정장치의 제조방법을 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 도 6 내지 도 8에서 설명한 제조방법과 다른 부분에 대해서만 설명한다.
도 9를 참조하면, 압력센서(42)를 덮는 제1 물질층(44)의 상부면 상에 케이스(52)를 장착한다. 케이스(52)는 ATR 결정층이 장착될 홈(52G)를 갖고 있다. 홈(52G)은 압력센서(42) 위쪽에 위치한다. 홈(52G)의 바닥은 오픈되어 있고, 바닥을 통해 제1 물질층(44)이 노출된다. 케이스(52)를 장착하기 전에 케이스(52) 내부의 한 측벽에 광원(46)을 장착하고, 마주하는 다른 한 측벽에 스펙트럼 검출 및 분석기(48)를 장착할 수 있다.
다음, 도 10을 참조하면, 케이스(52)의 홈(52G)에 ATR 결정층(50)을 장착(부착)한다. ATR 결정층950)의 밑면은 제1 물질층(44)의 상부면과 평행하다. ATR 결정층(50)의 밑면과 윗면을 연결하는 양쪽의 경사면은 케이스(52)의 홈(52G)의 경사면과 평행하다. ATR 결정층(50)을 장착한 후, 스펙트럼 보정기(56)를 나머지 요소들, 곧 ATR 측정장치에 연결한다. 스펙트럼 보정기(56)는 기판(40)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)에 연결할 수 있다.
한편, 도 11에 도시한 바와 같이, 케이스(52)가 제1 물질층(44)에 장착되기 전에 케이스(52)에 ATR 결정층(50)이 장착되어 세트를 이룰 수 있고, 이 세트가 제1 물질층(44)의 상부면에 장착되거나 접촉될 수도 있다.
다음으로, 또 다른 실시예에 의한 스펙트럼 보정장치의 제조방법을 도 12 내지 도 16을 참조하여 설명한다.
도 12를 참조하면, 기판(40) 상에 광원(46), 압력센서(42), 스펙트럼 검출 및 분석기(48)를 형성하거나 장착한다. 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)는 압력센서(42) 양쪽에 위치한다. 광원(46)과 스펙트럼 검출 및 분석기(48)는 압력센서(42)와 이격되어 있다. 압력센서(60) 상부면을 제2 물질층(60)으로 덮는다. 압력센서(60)가 외부에서 만들어진 후, 기판(40)에 장착되는 경우, 압력센서(42)는 상부면이 제2 물질층(60)로 덮인 상태로 장착될 수 있다.
다음, 도 13을 참조하면, 기판(40) 상에 광원(46), 압력센서(42)와 제2 물질층(60) 및 스펙트럼 검출 및 분석기(48)를 덮는 케이스(62)를 정렬한다. 케이스(62)의 안쪽 천장에 ATR 결정층(50)이 부착되어 있다. ATR 결정층(50)은 상부면을 통해 케이스(62)의 안쪽 천장에 부착된다. 이때, ATR 결정층(50)의 상부면의 일부(예컨대, 테두리)만 케이스(62)의 천장에 부착되고, 상부면의 나머지는 노출될 수 있다. 이를 위해, 케이스(62)는 도 14에 도시한 바와 같이 ATR 결정층(50)의 상부면에 대응하는 부분이 오픈될 수 있다. 곧, 케이스(62)의 ATR 결정층(50)의 상부면에 대응하는 부분에 관통홀(62h)가 형성될 수 있다. 관통홀(62h)을 통해 ATR 결정층(50)의 상부면의 대부분이 노출된다.
계속해서, ATR 결정층(50)이 장착된 케이스(62)를 내려 기판(40)에 장착하거나 결합하는데, 도 15에 도시한 바와 같이 ATR 결정층(50)의 밑면이 제2 물질층(60)에 접촉되도록 장착하거나 결합한다. 이러한 과정에서 제2 물질층(60)을 형성하지 않고, ATR 결정층(50)의 밑면과 압력센서(42)의 상부면을 직접 접촉시킬 수도 있다.
이어서, 도 15에 도시한 바와 같이 스펙트럼 보정기(56)를 기판(40)에 연결한다.
한편, 도 16에 도시한 바와 같이, 제2 물질층(60)은 압력센서(42)의 상부면에 형성되는 것이 아니라 ATR 결정층(50)의 밑면에 부착될 수도 있다. 이 상태에서 케이스(62)를 내려서 기판(40)에 장착하거나 결합시켜 제2 물질층(60)과 압력센서(42)를 접촉시킨다.
다른 한편으로는, 압력센서(42)의 상부면 상에 형성된 제2 물질층(60) 상에 ATR 결정층(50)을 장착한 다음, 장착된 ATR 결정층(50)을 고정시키기 위해 케이스(62)를 기판(40)에 장착하거나 결합할 수도 있다.
다음에는 일 실시예에 의한 스펙트럼 보정장치를 이용한 보정방법을 도 17과 앞에서 설명한 보정장치를 이용하여 설명한다.
도 17을 참조하면, 먼저 피검체(54)의 접촉압력을 측정한다(S1). 피검체(54)의 접촉압력은 압력센서(42)를 이용하여 측정할 수 있다. 압력센서(42)에 의해 측정된 값(데이터)은 스펙트럼 보정기(56)로 전달될 수 있다. 다음, 피검체(54)에 대한 광 흡수 스펙트럼을 측정(검출)한다(S2). 이러한 측정(검출)은 피검체(54)에 대한 접촉압력 측정과 동시에 이루어질 수 있다. 피검체(54)에 대한 광 흡수 스펙트럼은 스펙트럼 검출 및 분석기(48)를 이용하여 ATR 결정층(50)의 광 방출면으로 방출되는 여러 파장의 광을 검출하여 만들어질 수 있다. 광 흡수 스펙트럼이 만들어지면, 분석을 통해서 특정 파장 혹은 특정 파장 대역의 광 세기에 대한 정보(데이터)를 얻을 수 있다. 이렇게 얻은 정보는 스펙트럼 보정기(56)로 전달될 수 있다. 스펙트럼 보정기(56)에 전달된 접촉압력 데이터와 광 세기 데이터를 이용하여 스펙트럼 보정이 이루어진다(S3). 스펙트럼 보정은 도 1에서 설명한 바와 같이, 스펙트럼 보정기(56)에 저장된 접촉압력-광 세기 데이터 베이스에서 만들어지는 그래프와 스펙트럼 보정기(56)에 전달된 기초 데이터(접촉압력 데이터, 광 세기 데이터)를 비교하여 이루어질 수 있다. 이렇게 보정된 광 흡수 스펙트럼은 표시장치를 통해 사용자에게 표시될 수 있다(S4).
이러한 광 흡수 스펙트럼 보정방법의 일 예를 도 18 내지 도 20을 참조하여 설명한다.
도 18은 기기(예컨대, 스펙트럼 보정기(56))에 저장되어 있는 입사광의 파장이 λ0일 때의 접촉압력-광 세기 보정곡선을 보여준다.
도 18을 참조하면, 접촉압력이 P00, P11, PRR일 때, 스펙트럼의 광 세기는 각각 I00, I11, IRR이다. PRR은 기준 접촉압력이고, IRR은 이때의 광 세기이다. 따라서 사용되는 광의 파장이 λ0이고, 접촉압력이 P00와 P11일 때, 측정된 광 세기(흡수 스펙트럼)는 도 18을 따라 기준 접촉압력(PRR)일 때의 광 세기(IRR)로 보정될 수 있다.
예를 들면, 도 19에 도시한 바와 같이, 접촉압력이 P00일 때, 여러 파장에서 측정된 스펙트럼(이하, 제1 스펙트럼)을 SP1, 접촉압력이 P11일 때, 여러 파장에서 측정된 스펙트럼(이하, 제2 스펙트럼)을 SP2라 할 때, 제1 및 제2 스펙트럼(SP1, SP2)의 보정은 다음과 같이 이루어질 수 있다.
먼저, 파장 λ0에서 제1 및 제2 스펙트럼(SP1, SP2)의 광 세기(I00, I11)를 기준 접촉압력(PRR)일 때의 광 세기(IRR)로 보정한다. 이때, 제1 및 제2 스펙트럼(SP1, SP2)의 광 세기의 보정량을 각각 ΔI1, ΔI2라 한다면, 제1 및 제2 스펙트럼(SP1, SP2)의 나머지 파장에서의 광 세기도 동일한 보정량(ΔI1, ΔI2)으로 보정한다. 이 결과, 제1 및 제2 스펙트럼(SP1, SP2)은 도 20에 도시한 바와 같이 보정된다. 도 20에서 SP1'과 SP2'은 각각 보정된 후의 제1 및 제2 스펙트럼을 나타낸다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고, 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
40:기판 42:압력센서
44, 60:제1 및 제2 물질층 46:광원
48:광 흡수 스펙트럼 검출 및 분석기 50:ATR 결정층
52, 62, 72, 90:케이스 52G:홈
54:피검체 56:스펙트럼 보정기
62h:관통홀

Claims (18)

  1. 피검체의 접촉압력을 측정하는 압력센서;
    상기 피검체에 대한 광 흡수 스펙트럼을 측정하기 위한 광을 방출하는 광원;
    상기 피검체에 대한 광 조사 및 접촉압력 전달통로로 사용되는 ATR 결정층;
    상기 ATR 결정층으로부터 방출되는 광을 검출하여 광 흡수 스펙트럼을 만들고 분석하는 스펙트럼 검출 및 분석기; 및
    상기 압력센서로부터 전달된 접촉압력 데이터와 상기 스펙트럼 검출 및 분석기로부터 주어지는 광 세기 데이터에 기초하여 상기 광 흡수 스펙트럼을 보정하는 스펙트럼 보정기;를 포함하는 광 흡수 스펙트럼 보정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 보정기는 상기 압력센서와 상기 스펙트럼 검출 및 분석기에 연결된 광 흡수 스펙트럼 보정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 압력센서와 상기 스펙트럼 검출 및 분석기는 동일 기판에 구비된 광 흡수 스펙트럼 보정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력센서는 기판에 구비되고, 상기 광원과 상기 스펙트럼 검출 및 분석기는 상기 기판 위쪽에 구비된 광 흡수 스펙트럼 보정장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 ATR 결정층은 상기 압력센서 위에 위치하고, 서로 접촉된 광 흡수 스펙트럼 보정장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 ATR 결정층과 상기 압력센서 사이에 물질층이 더 구비되고, 상기 물질층의 굴절률은 상기 ATR 결정층보다 작은 광 흡수 스펙트럼 보정장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 보정기는 상기 기판에만 연결된 광 흡수 스펙트럼 보정장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 보정기는 접촉압력-광 세기 데이터 베이스를 포함하는 광 흡수 스펙트럼 보정장치.
  9. ATR 측정장치를 형성하는 단계; 및
    상기 ATR 측정장치에 스펙트럼 보정기를 연결하는 단계;를 포함하는 광 흡수 스펙트럼 보정장치의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 ATR 측정장치는 기판 상에 압력센서, 광원, ATR 결정층 및 스펙트럼 검출 및 분석기를 배치하여 형성하는 광 흡수 스펙트럼 보정장치의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 압력센서, 상기 광원, 상기 스펙트럼 검출 및 분석기는 모두 동일 평면 상에 형성하는 광 흡수 스펙트럼 보정장치의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 스펙트럼 검출 및 분석기는 상기 압력센서와 다른 평면 상에 형성하는 광 흡수 스펙트럼 보정장치의 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 압력센서와 상기 ATR 결정층 사이에 물질층을 더 형성하고,
    상기 물질층의 굴절률은 상기 ATR 결정층보다 작은 광 흡수 스펙트럼 보정장치의 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 보정기는 상기 기판에만 연결하는 광 흡수 스펙트럼 보정장치의 제조방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 스펙트럼 보정기는 상기 기판과 상기 스펙트럼 검출 및 분석기에 연결하는 광 흡수 스펙트럼 보정장치의 제조방법.
  16. 피검체의 접촉압력을 측정하는 단계;
    상기 피검체에 대한 광 흡수 스펙트럼을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 접촉압력과 광 흡수 스펙트럼을 이용하여 상기 광 흡수 스펙트럼을 보정하는 단계;를 포함하는 광 흡수 스펙트럼의 보정방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 광 흡수 스펙트럼을 측정하는 단계는,
    ATR 결정층에 상기 피검체를 접촉시키는 단계;
    상기 ATR 결정층을 통해 상기 피검체에 광을 조사하는 단계; 및
    상기 ATR 결정층으로부터 방출되는 광을 검출하는 단계;를 포함하는 광 흡수 스펙트럼의 보정방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 광 흡수 스펙트럼을 보정하는 단계는,
    상기 측정된 접촉압력과 광 흡수 스펙트럼으로부터 기초 데이터를 얻는 단계;
    상기 기초 데이터를 상기 피검체의 접촉압력-광 세기를 나타내는 그래프 상의 기준영역과 비교하는 단계;
    상기 비교를 통해 상기 기초 데이터가 상기 기준영역을 벗어난 경우, 상기 기초 데이터를 상기 기준영역의 데이터로 조정하는 단계; 및
    상기 조정된 데이터에 따라 상기 광 흡수 스펙트럼을 조정하는 단계;를 포함하는 광 흡수 스펙트럼의 보정방법.
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