KR20180137280A - 점도측정계, 점도측정계 사용 방법 및 점도측정 프로그램 - Google Patents

점도측정계, 점도측정계 사용 방법 및 점도측정 프로그램 Download PDF

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Abstract

점도측정계 및 그 사용 방법이 제공된다. 점도측정계는 기준 용액에 대하여 평면 방향으로 유로를 제공하는 기준 용액 채널, 테스트 용액에 대하여 평면 방향으로 유로를 제공하는 테스트 용액 채널 및 상기 기준 용액 채널의 두께 방향과 상기 테스트 용액 채널의 두께 방향의 사이에 위치하고, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액이 혼입되는, 혼입 채널을 포함하되, 상기 기준 용액은 상기 기준 용액 채널의 두께 방향으로 이동하고, 상기 테스트 용액은 상기 테스트 용액 채널의 두께 방향으로 이동하여, 상기 혼입 채널에서 혼입되고, 상기 혼입 채널에서 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상에 기반하여 상기 테스트 용액의 점도값이 획득된다.

Description

점도측정계, 점도측정계 사용 방법 및 점도측정 프로그램{Viscometer Using Method of Viscometer and Program for Measuring Viscometer}
본 발명은 점도측정계, 점도측정계 사용 방법 및 점도측정 프로그램에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 혼입된 기준 용액 및 테스트 용액의 색상에 기반하여 상기 테스트 용액의 점도 값이 획득되는 점도측정계, 점도측정계 사용 방법 및 점도측정 프로그램에 관련된 것이다.
용액의 특성 그 중에서도 용액 점도 측정 기술에 대한 니즈가 증가하고 있다.
용액 중에서도 혈장 점도(Plasma viscosity, PV)의 측정은 염증이나 감염으로 인한 혈류 단백질의 비이상적 증가를 검사하는 혈액검사 중 하나로, 적혈구 용적률에 영향을 받지 않고 hyperviscosity syndrome이나 rheumatoid arthritis의 활성을 모니터링 할 때 유용하다.
현재 혈액검사에 널리 사용되고 있는 적혈구 침강속도(Erythrocyte sedimentation rate, ESR)와 달리 점도측정계는 사용상의 어려움 등으로 인해 대중적으로 활용되지 않고 있는 실정이다. 구체적으로, 일반적인 점도측정계는 회전체 사이에 위치한 유체의 저항을 측정하거나 모세관을 흐르는데 걸리는 시간을 통해 점도를 측정했기 때문에 정밀한 측정 장비 및 비교적 긴 시간이 요구되는 문제가 있다.
따라서, 저가이며, 사용이 간편하고, 추가적인 외부 장비가 요구되지 않는 새로운 플랫폼의 점도측정계에 대한 연구가 요구되고 있다. 이에 본 발명자들은 보다 간이하면서도 신속하게 점도를 측정할 수 있는 점도측정계, 점도측정계 사용 방법 및 점도측정 프로그램을 발명하게 되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 신속한 점도 측정이 가능한 점도측정계, 점도측정계 사용 방법 및 점도측정 프로그램을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 휴대 가능한 점도측정계, 점도측정계 사용 방법 및 점도측정 프로그램을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 정확도가 높은 점도측정계, 점도측정계 사용 방법 및 점도측정 프로그램을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 경제성이 우수한 점도측정계, 점도측정계 사용 방법 및 점도측정 프로그램을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 점도측정계를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 점도측정계는 기준 용액에 대하여 평면 방향으로 유로를 제공하는 기준 용액 채널, 테스트 용액에 대하여 평면 방향으로 유로를 제공하는 테스트 용액 채널 및 상기 기준 용액 채널의 두께 방향과 상기 테스트 용액 채널의 두께 방향의 사이에 위치하고, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액이 혼입되는, 혼입 채널을 포함하되, 상기 기준 용액은 상기 기준 용액 채널의 두께 방향으로 이동하고, 상기 테스트 용액은 상기 테스트 용액 채널의 두께 방향으로 이동하여, 상기 혼입 채널에서 혼입되고, 상기 혼입 채널에서 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상에 기반하여 상기 테스트 용액의 점도값이 획득된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준 용액 채널과 상기 혼입 채널은 상기 기준 용액 채널과 상기 혼입 채널의 두께 방향으로 직접 접촉하여 중첩하고, 상기 테스트 용액 채널과 상기 혼입 채널은 상기 테스트 용액 채널과 상기 혼입 채널의 두께 방향으로 직접 접촉하여 중첩할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준 용액 채널, 상기 테스트 용액 채널 그리고 상기 혼입 채널은 다공성 물질로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준 용액 채널, 상기 테스트 용액 채널 그리고 상기 혼입 채널은 크로마토그래피 종이로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준 용액은 모세관력에 의하여 상기 기준 용액 채널과 상기 혼입 채널을 이동하고, 상기 테스트 용액은 모세관력에 의하여 상기 테스트 용액 채널과 상기 혼입 채널을 이동할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 혼입 채널은, 상기 기준 용액 채널에서 상기 혼입 채널으로의 상기 기준 용액 이동과 상기 테스트 용액 채널에서 상기 혼입 채널으로의 상기 테스트 용액 이동 중 적어도 하나의 이동이 차단된 혼입 차단 영역과, 상기 기준 용액 채널에서 상기 혼입 채널으로의 상기 기준 용액 이동과 상기 테스트 용액 채널에서 상기 혼입 채널으로의 상기 테스트 용액 이동이 허용된 혼입 발생 영역을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 혼입 발생 영역에서, 상기 기준 용액 채널이 제공하는 평면 방향 유로와 상기 테스트 용액 채널이 제공하는 평면 방향 유로는 서로 동일한 방향일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 혼입 채널의 혼입 발생 영역은 상기 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상이 촬영되도록 외부로 노출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 점도측정계는 상기 혼입 채널에서의 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상과 상기 기준 용액의 점도에 기초하여 상기 테스트 용액의 점도값을 획득하는 측정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준 용액 채널로 제공되는 기준 용액의 색상과 점도 그리고 상기 테스트 용액 채널로 제공되는 테스트 용액의 색상은 기 획득된 정보일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준 용액 채널, 상기 테스트 용액 채널 그리고 상기 혼입 채널의 가장자리 영역은 비친수성 물질로 처리될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 점도측정계 사용 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 점도측정계 사용 방법은 기준 용액 채널을 통해 기준 용액이 유입되고, 테스트 용액 채널을 통해 테스트 용액이 유입되는 유입 단계, 상기 기준 용액이 상기 기준 용액 채널에서 혼입 채널로 이동하고, 상기 테스트 용액이 상기 테스트 용액 채널에서 상기 혼입 채널로 이동하여 혼입되는 혼입 단계 및 상기 혼입 채널에서 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상에 기반하여 상기 기준 용액의 점도를 측정하는 측정 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 유입 단계에서, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액은 혼입이 차단되고, 상기 혼입 단계는, 상기 기준 용액은 상기 기준 용액 채널에서 상기 기준 용액 채널의 두께 방향으로 이동하고, 상기 테스트 용액은 상기 테스트 용액 채널에서 상기 테스트 용액 채널의 두께 방향으로 이동하여 혼입되는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 측정 단계는, 상기 혼입 채널에서 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상을 획득하는 단계 및 상기 획득된 색상에 기반하여, 상기 테스트 용액의 점도값을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 측정 단계는, 상기 획득된 색상에 기반하여, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 유량 비를 추정하여, 상기 테스트 용액의 점도값을 획득할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 점도측정 프로그램을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 점도측정 프로그램은, 테스트 용액과 기준 용액의 혼입 색상을 획득하는 단계 및 상기 획득된 혼입 색상에 기반하여, 상기 테스트 용액의 점도값을 획득하는 단계를 실행시키기 위하여 매체에 저장된다.
본 발명의 실시 예에 따른 점도측정계는, 기준 용액 및 테스트 용액이 이동하는 채널을 다공성 물질로 제공하여, 상기 기준 용액 및 상기 테스트 용액의 색상에 기반한 상기 테스트 용액의 점도값을 용이하게 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 점도측정계는, 기준 용액 채널, 테스트 용액 채널, 혼입 채널 및 측정부를 포함하여 장치의 구성이 간단하고, 측정이 신속하며, 사용의 편리성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 점도측정계는, 기준 용액 및 테스트 용액에 대하여 모세관력을 제공하여, 구동력을 제공하기 때문에, 기준 용액과 테스트 용액의 혼입을 원활히 하므로, 점도 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 점도측정계는, 기준 용액 채널과 테스트 용액 채널이 기준 용액과 테스트 용액에 대해 동일한 외부 환경을 제공되어, 테스트 용액의 점도 측정의 정확도가 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 점도측정계의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 점도측정계 사용 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 2의 유입 단계(S110)를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 2의 유입 단계(S110)를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 2의 혼입 단계(S120)를 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 도 2의 혼입 단계(S120)를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 도 2의 측정 단계(S130)를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 도 2의 측정 단계(S130)를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 점도측정계의 사용 예이다.
도 10은 기존 용액과 테스트 용액 혼입 색상의 이론 값과 실시 예에 따른 측정 값을 대비한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 그 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 점도측정계의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 점도측정계는 기준 용액 채널(100), 테스트 용액 채널(200) 및 혼입 채널(300)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 혼입 채널(300)을 사이에 두고, 상기 기준 용액 채널(100)과 상기 테스트 용액 채널(200)은 적층된 구조를 가질 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 상기 혼입 채널(300) 상측에 상기 기준 용액 채널(100)이 평면 방향으로 직접 접하여 마련되고, 상기 혼입 채널(300)의 하측에 상기 테스트 용액 채널(200)이 직접 접하여 마련된 구조를 상정하기로 한다. 이하 각 구성에 대하여 설명하기로 한다.
기준 용액 채널(100)
상기 기준 용액 채널(100)은 기준 용액에 대하여 유로를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준 용액은, 소정의 점도 및 소정의 색상을 가진 용액 중에 선정될 수 있다. 이 때, 상기 기준 용액의 색상은 후술할 테스트 용액과의 색상 차가 크도록 테스트 용액과 보색 관계의 색상을 가지는 용액으로 선택될 수 있다. 상기 기준 용액의 소정의 점도 및 소정의 색상은 미리 알고 있는 정보일 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 기준 용액 채널(100)은 화살표(Fref)에 도시된 바와 같이, 상기 기준 용액 채널(100)의 평면 방향으로 유로를 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기준 용액 채널(100)은 상기 기준 용액이 로딩(loading) 되는 영역에서 시작하여, 후술할 혼입 채널(300)의 혼입 발생 영역(310)의 상면까지 유로를 제공할 수 있다. 도 1에서는 상기 기준 용액 채널(100)이 'ㄱ' 형상으로 꺾인 구조를 도시하였으나, 상기 기준 용액 채널(100)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기준 용액은 모세관력에 의하여 상기 기준 용액 채널(100)을 이동할 수 있다. 상기 기준 용액에 대하여, 상기 기준 용액 채널(100)이 모세관력을 제공하기 위해서, 상기 기준 용액 채널(100)은 다공성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 용액 채널(100)은 크로마토그래피 종이로 구성될 수 있다. 이로써, 상기 기준 용액은 도 1에 도시된 Fref의 방향으로 상기 기준 용액 채널(100)을 따라 이동할 수 있다.
또한, 상기 기준 용액 채널(100)의 가장 자리 예를 들어, 폭 방향 가장 자리로는 상기 기준 용액의 이동을 제한하도록 소정의 처리가 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 용액 채널(100)의 폭 방향 가장자리는 비친수성 물질로 처리될 수 있다. 예를 들어, 비친수성 물질은 왁스(wax)일 수 있다. 이로써, 상기 기준 용액 채널(100)은 상기 기준 용액이 상기 기준 용액 채널(100)이 제공하는 유동 경로를 따라, 상기 혼입 발생 영역(310)의 상면까지 이동하도록 경로를 제공할 수 있다.
테스트 용액 채널(200)
상기 테스트 용액 채널(100)은 테스트 용액에 대하여 유로를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 테스트 용액은 점도 분석 대상 물질 예를 들어, 혈장일 수 있다. 상기 테스트 용액은 소정의 색상을 가지며, 이는 미리 알고 있는 정보일 수 있다.
상기 테스트 용액 채널(200)은 화살표(Ftest)에 도시된 바와 같이, 상기 테스트 용액 채널(200)의 평면 방향으로 유로를 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 테스트 용액 채널(200)은 상기 테스트 용액이 로딩(loading) 되는 영역에서 시작하여, 상기 혼입 발생 영역(310)의 상면까지 유로를 제공할 수 있다. 다른 관점에서, 상기 테스트 용액 채널(200)은 상기 기준 용액 채널(100)에 대하여 좌우 대칭되는 형상을 가질 수 있다. 도 1에서 상기 테스트 용액 채널(200)도 'ㄱ' 형상으로 꺾인 구조를 도시하였으나, 상기 테스트 용액 채널(200)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따르면, 상기 테스트 용액은 모세관력에 의하여 상기 테스트 용액 채널(200)을 이동할 수 있다. 상기 테스트 용액에 대하여, 상기 테스트 용액 채널(200)이 모세관력을 제공하기 위해서, 상기 테스트 용액 채널(200)은 다공성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 테스트 용액 채널(200)은 크로마토그래피 종이로 구성될 수 있다. 이로써, 상기 테스트 용액은 도 1에 도시된 Ftest의 방향으로 상기 테스트 용액 채널(200)을 따라 이동할 수 있다.
또한, 상기 테스트 용액 채널(200)의 가장 자리 예를 들어, 폭 방향 가장 자리로는 상기 테스트 용액의 이동을 제한하도록 소정의 처리가 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 테스트 용액 채널(200)의 폭 방향 가장자리는 비친수성 물질로 처리될 수 있다. 예를 들어, 비친수성 물질은 왁스(wax)일 수 있다. 이로써, 상기 테스트 용액 채널(200)은 상기 테스트 용액이 상기 테스트 용액 채널(200)이 제공하는 유동 경로를 따라, 상기 혼입 발생 영역(310)의 하면까지 이동하도록 경로를 제공할 수 있다.
상기 테스트 용액 채널(200)과 상술한 기준 용액 채널(100)은 용액에 대하여 동일한 단면적 형상, 크기 그리고 길이의 경로를 제공할 수 있다. 다시 말해, 상기 테스트 용액 채널(200)을 유동하는 상기 테스트 용액과, 상기 기준 용액 채널(100)을 유동하는 상기 기준 용액은 기구적으로 동일한 경로를 제공받기 때문에 점도 의존적인 유동을 할 수 있다.
또한, 상기 기준 용액 채널(100)과 상기 테스트 용액 채널(200)이 제공하는 유로는 동일한 공간 내에 위치하여, 상기 기준 용액 채널(100)을 이동하는 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액 채널(200)을 이동하는 상기 테스트 용액은 동일한 온도 및 모세관력을 제공받을 수 있다.
혼입 채널(300)
상기 혼입 채널(300)은 상기 기준 용액 채널(100)을 따라 유동하는 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액 채널(200)을 따라 유동하는 상기 테스트 용액이, 서로 혼입될 수 있도록 유로를 제공할 수 있다. 특히, 상기 혼입 채널(300)은 상기 기준 용액 채널(100)의 두께 방향과 상기 테스트 용액 채널(200)의 두께 방향으로 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액이 혼입되도록 유로를 제공할 수 있다.
이를 위하여, 상기 혼입 채널(300)은 상기 기준 용액 채널(100)의 두께 방향과 상기 테스트 용액 채널(200)의 두께 방향의 사이에 위치하며, 상기 혼입 발생 영역(310), 혼입 차단 영역(320) 및 측정 영역(330) 중 적어도 하나의 영역을 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각 영역에 대하여 상술하기로 한다.
상기 혼입 차단 영역(320)은 상기 기준 용액 채널(100) 및 상기 테스트 용액 채널(200)의 사이에 위치하여, 상기 기준 용액 채널(100)과 상기 테스트 용액 채널(200)을 유동하는 유체의 혼입을 차단할 수 있다. 즉, 상기 혼입 차단 영역(320)에서, 상기 기준 용액 채널(100)의 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액 채널(200)의 상기 테스트 용액의 혼입이 차단될 수 있다. 이에 따라, 상기 혼입 차단 영역(320)과 면 방향으로 접하는 상기 기준 용액 채널(100)의 상기 기준 용액은, 상기 기준 용액 채널(100)의 평면 방향으로 유동할 수 있다. 마찬가지로, 상기 혼입 차단 영역(320)과 면 방향으로 접하는 테스트 용액 채널(200)의 상기 테스트 용액은, 상기 테스트 용액 채널(200)의 평면 방향으로 유동할 수 있다.
이를 위하여, 상기 혼입 차단 영역(320)은 비친수성 물질로 처리될 수 있다. 예를 들어, 상기 비친수성 물질은 왁스일 수 있다.
상기 혼입 발생 영역(310)은 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액이 서로 혼합될 수 있는 영역을 의미할 수 있다. 상기 혼입 발생 영역(310)에서, 상기 혼입 발생 영역(310) 상측에서 유동하는 상기 기준 용액과 상기 혼입 발생 영역(310) 하측에서 유동하는 상기 테스트 용액은 모세관력에 의하여 상기 혼입 발생 영역(310)으로 유입될 수 있다. 다시 말해, 상기 기준 용액은 상기 기준 용액 채널(100)의 두께 방향으로 이동하고, 상기 테스트 용액은 상기 테스트 용액 채널(200)의 두께 방향으로 이동함으로써, 상기 혼입 발생 영역(310)에서 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 혼입이 발생할 수 있는 것이다.
상기 측정 영역(330)은 상기 혼입 발생 영역(310)에서 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상을 측정할 수 있는 영역을 의미할 수 있다. 다시 말해, 상기 혼입 발생 영역(310)에서 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 혼입이 이루어지고, 혼입 용액은 상기 측정 영역(330)으로 유동할 수 있다. 이 때, 상기 측정 영역(330)의 적어도 일부가 외부를 향하여 시각적으로 노출됨으로써, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 혼입 색상 측정이 가능해질 수 있는 것이다.
이로써, 상기 혼입 채널(300) 중 혼입 차단 영역(320)은 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액에 대하여 평면 방향 유로를 제공하고, 상기 혼입 발생 영역(310)은 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 혼입 유로를 제공할 수 있다. 이어서, 상기 측정 영역(330)은, 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상이 측정되도록 경로를 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 혼입 채널(300)도 다공성 물질, 예를 들어, 크로마토그래피 종이로 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 혼입 차단 영역(320)은 비친수성 처리될 수 있다.
실시 예에 따르면, 점도측정계는 측정부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 측정부는 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상 정보를 획득할 수 있도록 예를 들어, 카메라로 구성될 수 있다.
상기 측정부는 카메라를 통하여 획득된 색상 정보에 기반하여 상기 테스트 용액의 점도 값을 획득할 수 있다. 이하 혼입 색상에 기반하여 상기 테스트 용액의 점도를 획득하는 방법을 설명하기로 한다.
하기 수학식 1로 나타내어지는 Darcy's law를 통해 상기 테스트 용액의 점도 값 획득을 위한 하기 수학식 2를 도출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
(Q는 두 지점 사이를 흐르는 유체의 유량, k는 투과도, A는 단면적, P는 압력 강하, L은 거리, μ는 점도)
상기 기준 용액 채널(100)과 상기 테스트 용액 채널(200)은 상술한 바와 같이, 동일한 크기 및 재질로 제공되어, 동일한 투과도(k), 단면적(A), 압력 강하(P) 및 거리(L) 값을 갖는다. 구체적으로, 상기 기준 용액 채널(100)에서 상기 기준 용액이 유입되어 상기 혼입 발생 영역(310)까지 이동한 거리와 상기 테스트 용액 채널(200)에서 상기 테스트 용액이 유입되어 혼입 발생 영역(310)까지 이동한 거리는 동일하다. 상기 기준 용액 채널(100)과 상기 테스트 용액 채널(200)이 제공하는 투과도(k), 단면적(A), 압력 강하(P) 및 거리(L)는 서로 동일하기 때문에, 상기 수학식 1은 하기 수학식 2로 정리될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
(Qref는 두 지점 사이를 흐르는 기준 용액의 유량, Qtest는 두 지점 사이를 흐르는 테스트 용액의 유량, μref는 기준 용액의 점도, μtest는 테스트 용액의 점도)
또한, 상기 기준 용액이 제1 색상(Cref)을 나타내고 상기 테스트 용액이 제2 색상(Ctest)을 나타내는 경우, 상기 기준 용액의 유량(Qref)과 상기 테스트 용액의 유량(Qtest)에 따라 상기 기준 용액 및 상기 테스트 용액의 혼입 용액은 제1 및 제2 색상(Cref, Ctest)이 혼입된 색상을 갖는다. 이 때, 상기 기준 용액이 나타내는 제1 색상(Cref) 및 상기 테스트 용액이 나타내는 제2 색상(Ctest)과 상기 기준 용액의 유량(Qref) 및 상기 테스트 용액의 유량(Qtest)은 하기 수학식 3과 같은 관계를 갖는다.
[수학식 3]
Figure pat00003
(Cref는 기준 용액의 색상, Ctest는 테스트 용액의 색상, Qref는 두 지점 사이를 흐르는 기준 용액의 유량, Qtest는 두 지점 사이를 흐르는 테스트 용액의 유량, μref는 기준 용액의 점도, μtest는 테스트 용액의 점도)
즉, 기준 용액과 테스트 용액의 혼입 색상에 있어서, 기준 용액의 유량이 많을수록 기준 용액이 가지는 색상이 미치는 영향이 커지고, 반대로 테스트 용액의 유량이 많을수록 테스트 용액이 가지는 색상이 미치는 영향이 커짐을 고려할 수 있는 것이다.
따라서, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 유량(Qref, Qtest) 비는 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 혼입 색상으로 획득할 수 있으므로, 상기 테스트 용액의 점도 값 획득이 가능한 것이다.
보다 구체적으로, 제1 색상(Cref)의 상기 기준 용액과 제2 색상(Ctest)의 상기 테스트 용액의 유량(Qref, Qtest) 비를, 상기 측정 영역(330)에서 측정된 상기 혼입 용액의 색상으로 추정할 수 있다. 이를 위하여, HSV 색 공간(HSV color space)이 활용될 수 있다. 나아가, 혼입 색상에 따른 상기 테스트 용액 점도 값을 관계화한 데이터베이스를 활용하여, 상기 테스트 용액의 점도 값을 획득할 수 있는 것이다.
상술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 점도측정계는, 기준 용액에 대하여 평면 방향으로 유로를 제공하는 기준 용액 채널(100), 테스트 용액에 대하여 평면 방향으로 유로를 제공하는 테스트 용액 채널(200) 및 상기 기준 용액 채널(100)의 두께 방향과 상기 테스트 용액 채널(200)의 두께 방향의 사이에 위치하고, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액이 혼입되는, 혼입 채널(300)을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 기준 용액은 상기 기준 용액 채널(100)의 두께 방향으로 이동하고, 상기 테스트 용액은 상기 테스트 용액 채널(200)의 두께 방향으로 이동하여, 상기 혼입 채널(300)에서 혼입되고, 상기 혼입 채널(300)에서 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상에 기반하여 상기 테스트 용액의 점도 값이 획득될 수 있다.
또한, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액은 혼입 차단 영역(320) 및 혼입 발생 영역(310)을 사이에 두고 서로 동일한 방향으로 유동할 수 있다.
즉, 본 발명의 일시 예에 따르면, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액이 채널 층을 달리하여 동일한 방향으로 흐르는 중, 상기 혼입 발생 영역(310)에서 두께 방향으로 이동하여 혼입이 발생하기 때문에, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 혼입이 제대로 이루어질 수 있다. 만약, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액이 서로 같은 채널 층에서 마주보는 방향으로 유동하여, 혼입이 이루어지는 경우, 혼입 경계가 생성될 뿐, 혼입이 제대로 이루어지지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 이와 달리, 본 발명의 일 실시 에에 따르면, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 채널이 구분되어 있고, 모세관력에 의하여 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액이 상기 혼입 발생 영역(310)에서 섞이기 때문에 정확도 높은 혼입 색상을 제공할 수 있는 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 점도측정계 사용 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 3은 도 2의 유입 단계(S110)를 설명하기 위한 평면도이고, 도 4는 도 2의 유입 단계(S110)를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 도 2의 혼입 단계(S120)를 설명하기 위한 평면도이고, 도 6은 도 2의 혼입 단계를 설명하기 위한 단면도(S120)이고, 도 7은 도 2의 측정 단계(S130)를 설명하기 위한 평면도이고, 도 8은 도 2의 측정 단계(S130)를 설명하기 위한 단면도이다.
단계 S110
도 2 내지 도 4를 참조하면, 기준 용액 채널(100)을 통해 기준 용액(110)이 유입되고, 테스트 용액 채널(200)을 통해 테스트 용액(210)이 유입될 수 있다(S110).
상기 기준 용액 채널(100)을 통해 유입되는 상기 기준 용액(110)은 색상과 점도에 대한 정보가 기 획득된 물질이며, 상기 테스트 용액 채널(200)을 통해 유입되는 상기 테스트 용액(210)은 색상에 대한 정보가 기 획득된 물질일 수 있다.
상기 기준 용액(110)은 상기 기준 용액 채널(100)의 평면 방향을 따라 이동하고, 상기 테스트 용액(210)은 상기 테스트 용액 채널(200)의 평면 방향을 따라 이동할 수 있다. 다시 말하면, 상기 기준 용액(110)은 기준 용액 이동 방향(Fref)을 따라 이동하고, 상기 테스트 용액(210)은 테스트 용액 이동 방향(Ftest)을 따라 이동할 수 있다.
유입 단계(S110)에서 상기 기준 용액(110)과 상기 테스트 용액(210)의 혼입 채널(300)로의 혼입은 차단된다. 구체적으로, 유입 단계(S110)에서 상기 기준 용액(110) 및 상기 테스트 용액(210)은 상기 혼입 채널(300)의 혼입 차단 영역(320)에 의해 상기 혼입 채널(300)로 혼입되지 않을 수 있다. 상기 혼입 차단 영역(320)은 비친수성 물질로 처리되어, 상기 기준 용액(110) 및 상기 테스트 용액(210)의 혼입이 차단될 수 있다.
단계 S120
도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 기준 용액(110)이 상기 기준 용액 채널(100)에서 상기 혼입 채널(300)로 이동하고, 상기 테스트 용액(210)이 상기 테스트 용액 채널(200)에서 상기 혼입 채널(300)로 이동하여 혼입될 수 있다(S120).
상기 기준 용액(110)이 상기 기준 용액 이동 방향(Fref)으로 이동하여, 상기 기준 용액 채널(100)에서 상기 혼입 채널(300)의 혼입 발생 영역(310)으로 유입된다. 또한, 상기 테스트 용액(210)이 상기 테스트 용액 이동 방향(Ftest)으로 이동하여, 상기 테스트 용액 채널(200)에서 상기 혼입 채널(300)의 상기 혼입 발생 영역(310)으로 유입될 수 있다.
구체적으로, 상기 기준 용액(110)은 상기 혼입 발생 영역(310)이 제공하는 모세관력에 의하여, 상기 기준 용액 채널(100)에서 상기 기준 용액 채널(100)의 두께 방향으로 이동하고, 상기 테스트 용액(210)은 상기 혼입 발생 영역(310)이 제공하는 모세관력에 의하여, 상기 테스트 용액 채널(200)에서 상기 테스트 용액 채널(200)의 두께 방향으로 이동하여, 상기 혼입 발생 영역(310)에서 혼입될 수 있다.
단계 S130
도 2, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 혼입 채널(300)에서 혼입된 상기 기준 용액(110)과 상기 테스트 용액(210)의 색상에 기반하여 상기 테스트 용액(210)의 점도를 측정할 수 있다(S130).
상기 측정 단계(S130)는 상기 혼입 채널(300)에서 혼입된 상기 기준 용액(110)과 상기 테스트 용액(210)의 색상을 획득하는 단계 및 상기 획득된 색상에 기반하여, 상기 테스트 용액(210)의 점도 값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 혼입 채널(300)의 상기 혼입 발생 영역(310)에서 혼입된 상기 기준 용액(110)과 상기 테스트 용액(210)은 상기 혼입 채널(300)의 측정 영역(330)으로 이동할 수 있다. 즉, 혼입된 상기 기준 용액(110)과 상기 테스트 용액(210)은 상기 혼입 채널(300)이 제공하는 모세관력에 의하여 상기 측정 영역(330)으로 이동할 수 있다.
측정부(400)는 상기 혼입 발생 영역(310)에서 혼입된 상기 기준 용액(110)과 상기 테스트 용액(210)의 색상을 획득하고, 상기 획득된 색상에 기반하여, 상기 테스트 용액(210)의 점도 값을 획득한다.
상기 테스트 용액(210)의 점도는, 상술된 바와 같이, 하기 수학식 2를 통해 획득될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 유량 비는 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 혼입 색상에 따라 획득될 수 있는 정보이다.
[수학식 2]
Figure pat00004
(Qtest는 두 지점 사이를 흐르는 테스트 용액의 유량, μref는 기준 용액의 점도, μtest는 테스트 용액의 점도)
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 점도측정계의 사용 예이고, 도 10은 도 9의 측정 결과이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 점도측정계를 이용하여 테스트 용액의 점도를 측정한다. 기준 용액으로 900μM erioglaucine 수용액을 이용하여 파란색을 나타내었고, 테스트 용액으로 1,870μM tartrazine 수용액을 이용하여 노란색을 나타내었다. 테스트 용액의 점도는 글리세린 함량 정도를 통하여 조절하였다.
아래 표 1을 참조하면, 글리세린 함량에 따른 테스트 용액의 실제(이론) 점도 값과, 파란색의 기준 용액의 부피에 대한 노란색의 테스트 용액의 부피 분율을 계산한 YVF(yellow volume fraction) 이론 값을 확인할 수 있다.
글리세린 (wt%) 0 20 30 40
이론 점도 (cP) 1 1.75 2.46 3.79
YVF 이론 값 0.5 0.36 0.29 0.21
표 1을 참고하면, 테스트 용액이 20%의 글리세린을 포함하는 경우, 테스트 용액의 점도가 기준 용액의 점도보다 높아져 혼입 발생 영역에서 혼입되는 테스트 용액의 부피가 기준 용액의 부피에 비해 작아지고, 이에 따라, YVF가 감소함을 확인할 수 있다. 또한 테스트 용액이 포함하는 글리세린의 함량이 증가함에 따라, 테스트 용액의 점도가 증가하고, 혼입 발생 영역에서 혼입되는 테스트 용액의 부피는 기준 용액의 부피에 비교하여 점점 감소하며, 이에 따라, YVF도 점점 감소함을 확인할 수 있다.
표 1에서 설명한 실험 용액을 도 9에서와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 점도측정계에 적용해 보았다. 도 9의 (A)는 테스트 용액이 20wt%의 글리세린을 포함하는 경우, 점도측정계의 사진을 촬영한 것이고, 도 9의 (B)는 테스트 용액이 30wt%의 글리세린을 포함하는 경우, 점도측정계의 사진을 촬영한 것이고, 도 9의 (C)는 테스트 용액이 40wt%의 글리세린을 포함하는 경우, 점도측정계의 사진을 촬영한 것이다.
테스트 용액이 포함하는 글리세린의 함량이 증가함에 따라, 혼입 채널에서 측정되는 혼입 용액의 색상이 기준 용액에 가까운 파란색에 근접하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 테스트 용액의 점도가 혼입 색상에 영향을 미치는 것으로 이해할 수 있다.
도 9에 도시된 글리세린의 함량에 따른 혼입 용액의 색상(YVF 측정 값)과 그에 따라 획득된 측정 점도를 아래 표 2로 정리하였다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 점도측정계는 혼입 용액의 색상 분석을 통하여 테스트 용액의 점도 값을 제공할 수 있다.
글리세린 (wt%) 20 30 40
본 발명의 일 실시 예에 따른 측정 점도 (cP) 1.80 2.53 4.18
본 발명의 일 실시 예에 따른 YVF 측정 값 0.3566 0.2829 0.1930
표 1의 실제 점도 값과 표 2에서 획득된 점도 값을 비교하면, 본 발명의 실시 예에 따른 점도측정계의 점도 값이 실제와 매우 부합함을 확인할 수 있다.
도 10에서 테스트 용액의 글리세린 함량에 따른 YVF 이론 값 및 측정 값(실시 예)을 그래프로 나타내었다. 도 10을 참조하면, 혼입 색상의 이론 값과 본 발명의 일 실시 예에 따른 혼입 색상의 측정 값 사이에 거의 오차가 없음을 확인할 수 있다.
이는 기준 용액의 유로를 제공하는 기준 용액 채널과 테스트 용액의 유로를 제공하는 테스트 용액 채널이, 기준 용액과 테스트 용액에 대하여 동일한 외부 환경, 즉, 동일한 기구학적 유로, 온도 및 모세관력을 제공하기 때문인 것으로 해석된다. 이에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 점도측정계는 간이할 뿐 아니라, 높은 정확도를 제공할 수 있음을 확인할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 채널 내 점도에 따른 유량 차이를 혼입 색상 측정으로 파악할 수 있으므로, 테스트 용액의 점도 값을 비색 분석법적으로 획득할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 점도측정계를 사용하여 용액의 점도를 측정하는 경우, 측정 과정이 매우 간단하여 측정 시간이 단축될 수 있다. 또한, 점도측정계를 사용하여 점도를 측정하는 과정에서 용액의 흐름을 주시하지 않고 측정 영역만을 측정하여 용액의 점도를 획득할 수 있어, 사용의 편리성이 향상될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시 예는 컴퓨터 프로그램에 의하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 매체에 저장된 점도측정 프로그램은, 테스트 용액과 기준 용액의 혼입 색상을 획득하는 단계 및 상기 획득된 혼입 색상에 기반하여, 상기 테스트 용액의 점도값을 획득하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 기준 용액 채널
110: 기준 용액
200: 테스트 용액 채널
210: 테스트 용액
300: 혼입 채널
310: 혼입 발생 영역
320: 혼입 차단 영역
330: 측정 영역
400: 측정부
Fref: 기준 용액 이동 방향
Ftest: 테스트 용액 이동 방향

Claims (16)

  1. 기준 용액에 대하여 평면 방향으로 유로를 제공하는 기준 용액 채널;
    테스트 용액에 대하여 평면 방향으로 유로를 제공하는 테스트 용액 채널; 및
    상기 기준 용액 채널의 두께 방향과 상기 테스트 용액 채널의 두께 방향의 사이에 위치하고, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액이 혼입되는, 혼입 채널을 포함하되,
    상기 기준 용액은 상기 기준 용액 채널의 두께 방향으로 이동하고, 상기 테스트 용액은 상기 테스트 용액 채널의 두께 방향으로 이동하여, 상기 혼입 채널에서 혼입되고,
    상기 혼입 채널에서 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상에 기반하여 상기 테스트 용액의 점도값이 획득되는 점도측정계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 용액 채널과 상기 혼입 채널은 상기 기준 용액 채널과 상기 혼입 채널의 두께 방향으로 직접 접촉하여 중첩하고,
    상기 테스트 용액 채널과 상기 혼입 채널은 상기 테스트 용액 채널과 상기 혼입 채널의 두께 방향으로 직접 접촉하여 중첩하는 점도측정계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준 용액 채널, 상기 테스트 용액 채널 그리고 상기 혼입 채널은 다공성 물질로 형성되는 점도측정계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준 용액 채널, 상기 테스트 용액 채널 그리고 상기 혼입 채널은 크로마토그래피 종이로 제공되는 점도측정계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기준 용액은 모세관력에 의하여 상기 기준 용액 채널과 상기 혼입 채널을 이동하고,
    상기 테스트 용액은 모세관력에 의하여 상기 테스트 용액 채널과 상기 혼입 채널을 이동하는 점도측정계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 혼입 채널은,
    상기 기준 용액 채널에서 상기 혼입 채널으로의 상기 기준 용액 이동과 상기 테스트 용액 채널에서 상기 혼입 채널으로의 상기 테스트 용액 이동 중 적어도 하나의 이동이 차단된 혼입 차단 영역과
    상기 기준 용액 채널에서 상기 혼입 채널으로의 상기 기준 용액 이동과 상기 테스트 용액 채널에서 상기 혼입 채널으로의 상기 테스트 용액 이동이 허용된 혼입 발생 영역을 포함하는 점도측정계.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 혼입 발생 영역에서, 상기 기준 용액 채널이 제공하는 평면 방향 유로와 상기 테스트 용액 채널이 제공하는 평면 방향 유로는 서로 동일한 방향인 점도측정계.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 혼입 채널의 혼입 발생 영역에서 상기 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상이 촬영되도록 외부로 노출된 점도측정계.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 혼입 채널에서의 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상과 상기 기준 용액의 점도에 기초하여 상기 테스트 용액의 점도값을 획득하는 측정부를 더 포함하는 점도측정계.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 기준 용액 채널로 제공되는 기준 용액의 색상과 점도 그리고 상기 테스트 용액 채널로 제공되는 테스트 용액의 색상은 기 획득된 정보인 점도측정계.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기준 용액 채널, 상기 테스트 용액 채널 그리고 상기 혼입 채널의 가장자리 영역은 비친수성 물질로 처리되는 점도측정계.
  12. 기준 용액 채널을 통해 기준 용액이 유입되고, 테스트 용액 채널을 통해 테스트 용액이 유입되는 유입 단계;
    상기 기준 용액이 상기 기준 용액 채널에서 혼입 채널로 이동하고, 상기 테스트 용액이 상기 테스트 용액 채널에서 상기 혼입 채널로 이동하여 혼입되는 혼입 단계; 및
    상기 혼입 채널에서 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상에 기반하여 상기 기준 용액의 점도를 측정하는 측정 단계를 포함하는 점도측정계 사용 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 유입 단계에서, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액은 혼입이 차단되고,
    상기 혼입 단계는, 상기 기준 용액은 상기 기준 용액 채널에서 상기 기준 용액 채널의 두께 방향으로 이동하고, 상기 테스트 용액은 상기 테스트 용액 채널에서 상기 테스트 용액 채널의 두께 방향으로 이동하여 혼입되는 단계를 더 포함하는, 점도 측정계 사용 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 측정 단계는,
    상기 혼입 채널에서 혼입된 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 색상을 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 색상에 기반하여, 상기 테스트 용액의 점도값을 획득하는 단계를 더 포함하는 점도측정계 사용 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 측정 단계는, 상기 획득된 색상에 기반하여, 상기 기준 용액과 상기 테스트 용액의 유량 비를 추정하여, 상기 테스트 용액의 점도값을 획득하는, 점도측정계 사용 방법.
  16. 테스트 용액과 기준 용액의 혼입 색상을 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 혼입 색상에 기반하여, 상기 테스트 용액의 점도값을 획득하는 단계를 실행시키기 위하여 매체에 저장된 점도측정 프로그램.
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