KR20200047956A - Sample change detection device and sample change detection method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시료 변화를 감지할 수 있는 장치 및 시료 변화를 감지하는 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to an apparatus capable of detecting a sample change and a method for detecting a sample change.
병원 등에서는 체액 내 특정 병원균의 정성적/정량적 검출을 위해, 병원균의 존재 여부에 따라 색이 변하는 시료 혹은 병원균의 농도에 따라 밝기가 변하는 시료를 많이 활용한다. 최근에 연구되는 화학 분야나 바이오 분야에서도 시료가 반응한 결과 색이나 밝기 등의 변화가 나타나는 것을 이용하여 연구하는 경우가 많다. 시료의 색이 변하였는지 여부는 현재 대부분 육안으로 확인하는데, 이는 정확성이 떨어진다. 또한 비슷한 색상인 경우 육안으로 확인하기 어렵다. 시료의 색이나 밝기가 변하였는지의 검증은 대부분 엘라이자 리더(ELISA reader) 혹은 스펙트로미터 장비를 사용하는데, 크고 무거우며 고가이고, 컴퓨터를 이용해 측정 결과를 확인 및 분석하기 때문에 의료 현장이나 실험 현장에서의 실시간 진단에 적용하기에 어려움이 있다.In hospitals, for qualitative / quantitative detection of specific pathogens in body fluids, samples that change color depending on the presence or absence of pathogens or samples that change brightness depending on the concentration of pathogens are frequently used. In the chemical field and the bio field, which are recently studied, there are many cases in which a sample reacts to change color or brightness. Whether or not the color of the sample has changed is currently mostly checked with the naked eye, which is inaccurate. Also, it is difficult to visually check similar colors. Most of the verification that the color or brightness of the sample has changed is using an ELISA reader or a spectrometer device, which is large, heavy, expensive, and checks and analyzes the measurement results using a computer, so it is used in medical or experimental sites. It is difficult to apply to real-time diagnosis.
본 발명에서는, 기존의 색 및 밝기 변화 검출에 쓰이는 고가의 스펙트로미터를 대체할 수 있는 장비를 제공하고자 한다. In the present invention, it is intended to provide a device capable of replacing an expensive spectrometer used for detecting changes in color and brightness.
또한 본 발명에서는, 시료의 종류에 한정되지 아니하고 시료의 색 및 밝기 변화를 검출할 수 있는 장비를 제공하고자 한다. In addition, in the present invention, it is not limited to the type of the sample, and it is intended to provide a device capable of detecting a change in color and brightness of the sample.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above. Other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명에 따른 시료 변화 감지 장치는, 광원을 포함하는 광원부; 상기 광원에 의한 광 경로 상에 위치하며, 화학 반응 전의 시료 혹은 화학 반응 후의 상기 시료가 배치되는 시료부; 피크 값이 다른 특정한 파장 대역을 측정 가능한 적어도 2개의 수광소자를 포함하여 상기 시료부를 거친 광의 특성을 측정하는 측정부; 상기 측정부에서 측정된 결과를 이용하여 상기 시료의 색 변화 및 밝기의 변화를 감지하는 검출 회로부; 를 포함할 수 있다.The sample change detection device according to the present invention includes: a light source unit including a light source; A sample portion positioned on the optical path by the light source, and in which the sample before the chemical reaction or the sample after the chemical reaction is disposed; A measuring unit measuring at least two light-receiving elements capable of measuring a specific wavelength band having different peak values, and measuring characteristics of light passing through the sample unit; A detection circuit unit that detects a change in color and brightness of the sample using the results measured by the measurement unit; It may include.
상기 시료 변화 감지 장치는, 상기 시료부와 상기 측정부 사이에 위치하여, 상기 시료부를 통과하는 광을 상기 측정부의 각 수광 소자로 균일하게 전달되도록 하는 빔 스플리터;를 더 포함할 수 있다. The sample change detection device may further include a beam splitter positioned between the sample part and the measurement part to uniformly transmit light passing through the sample part to each light receiving element of the measurement part.
상기 시료 변화 감지 장치는, 상기 시료부를 기준으로 상기 광원부 방향으로의 광 경로는 하나로, 상기 측정부 방향으로의 광 경로는 상기 측정부에 포함되는 상기 수광소자의 개수만큼으로 제공될 수 있다.The sample change detection device may provide one optical path in the direction of the light source unit based on the sample unit, and an optical path in the direction of the measurement unit as many as the number of light receiving elements included in the measurement unit.
상기 시료 변화 감지 장치의 내부 표면은, 상기 광원부의 상기 광이 경로를 따라 진행하면서 발생하는 손실을 최소화할 수 있는 재질로 형성되고, 상기 시료 변화 감지 장치의 외부 표면은, 외부의 광 신호를 상기 시료 변화 감지 장치 내부로 투과시키지 않도록 하기 위한 재질로 형성될 수 있다.The inner surface of the sample change detection device is formed of a material capable of minimizing the loss generated while the light of the light source unit travels along the path, and the outer surface of the sample change detection device receives an external light signal. It may be formed of a material for preventing it from transmitting into the sample change detection device.
상기 검출 회로부는, 상기 측정부에서 얻어진 신호를 증폭하는 증폭 회로부; 상기 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하는 변환 회로부; 상기 변환된 신호를 연산하여 시료의 변화를 판단하는 연산부;를 포함할 수 있다.The detection circuit portion, amplifying circuit portion for amplifying the signal obtained from the measurement portion; A conversion circuit unit converting the amplified signal into a digital signal; It may include a; calculation unit for determining a change in the sample by calculating the converted signal.
상기 연산부는, 화학 반응 전의 상기 시료가 상기 적어도 2개의 수광소자 각각을 통과한 결과로 생성된 적어도 2개의 출력값의 대소관계와, 화학 반응 후의 상기 시료가 상기 적어도 2개의 수광소자 각각을 통과한 결과로 생성된 적어도 2개의 출력값의 대소관계를 비교할 수 있다.The calculation unit, the magnitude relationship of at least two output values generated as a result of the sample passing through each of the at least two light-receiving elements before the chemical reaction, and the result of the sample passing through each of the at least two light-receiving elements after the chemical reaction It is possible to compare the magnitude relationship of at least two output values generated by.
상기 연산부는, 화학 반응 전의 상기 시료에 대해 생성된 적어도 2개의 출력값 간의 대소관계와 화학 반응 후의 상기 시료에 대해 생성된 적어도 2개의 출력값 간의 대소관계가 변화가 있는 경우 색이 변한 것으로, 상기 대소관계가 변화가 없는 경우 밝기가 변한 것으로 판단할 수 있다.The calculation unit, if the magnitude relationship between at least two output values generated for the sample before the chemical reaction and the at least two output values generated for the sample after the chemical reaction is changed, the color is changed, the magnitude relationship If there is no change, it can be determined that the brightness has changed.
본 발명의 일 실시예에 따른 시료 변화 감지 장치는, 상기 시료의 변화 감지 결과를 출력하는 디스플레이부; 를 더 포함할 수 있다.Sample change detection device according to an embodiment of the present invention, a display unit for outputting a change detection result of the sample; It may further include.
본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 변화 감지 방법은, 광원을 반응 전의 시료에 조사하는 단계; 상기 시료를 통과한 제1광을 피크 값이 다른 특정한 파장 대역을 측정 가능한 적어도 2개의 수광소자에 의해 상기 제1광의 적어도 2개의 출력값을 측정하는 단계; 상기 광원을 반응 후의 상기 시료에 조사하는 단계; 상기 반응 후의 상기 시료를 통과한 제2광을 피크 값이 다른 특정한 파장 대역을 측정 가능한 적어도 2개의 수광소자에 의해 상기 제2광의 적어도 2개의 출력값을 측정하는 단계; 상기 제1광의 적어도 2개의 출력값 간의 대소관계와 상기 제2광의 적어도 2개의 출력값 간의 대소관계를 비교하여 상기 시료의 변화 결과를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.A method of detecting a sample change according to another embodiment of the present invention includes: irradiating a light source with a sample before reaction; Measuring at least two output values of the first light by at least two light receiving elements capable of measuring a specific wavelength band having a different peak value for the first light passing through the sample; Irradiating the light source to the sample after reaction; Measuring at least two output values of the second light by at least two light receiving elements capable of measuring a specific wavelength band having a different peak value for the second light passing through the sample after the reaction; And comparing the magnitude relation between at least two output values of the first light and the magnitude relation between the at least two output values of the second light to determine a change result of the sample.
시료 변화 감지 방법에 있어서, 상기 제1광의 적어도 2개의 출력값 간의 대소관계와 상기 제2광의 적어도 2개의 출력값 간의 대소관계를 비교하는 단계는, 상기 적어도 2개의 수광소자에 의한 상기 제1광의 대소 관계를 비교하는 제1단계; 상기 적어도 2개의 수광소자에 의한 상기 제2광의 대소 관계를 비교하는 제2단계; 상기 제1단계와 상기 제2단계에서의 대소관계의 반전 여부를 판단하는 제3단계;를 더 포함할 수 있다. In the sample change detection method, comparing the magnitude relationship between at least two output values of the first light and the magnitude relationship between the at least two output values of the second light may include comparing the magnitude relationship of the first light by the at least two light receiving elements. Comparing the first step; A second step of comparing the magnitude of the second light by the at least two light receiving elements; The first step and the third step of determining whether to reverse the relationship between the second step; may further include.
본 발명에 따른 시료 변화 감지 방법은, 상기 제1단계와 상기 제2단계에서의 대소관계가 반전된 경우 색이 변화되었음을 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method for detecting a sample change according to the present invention may further include outputting that the color has been changed when the relationship between the first and second steps is reversed.
본 발명에 따른 시료 변화 감지 방법은, 상기 제1단계와 상기 제2단계에서의 대소관계가 반전되지 아니한 경우 밝기가 변화되었음을 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method for detecting a sample change according to the present invention may further include outputting that the brightness is changed when the relationship between the first and second steps is not reversed.
본 발명에 따르면, 기존에 색 및 밝기 변화 검출에 쓰이던 스펙트로미터를 대체할 수 있는 장비를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide equipment that can replace the spectrometer used to detect color and brightness changes.
본 발명의 다른 효과에 따르면, 기존에 유사한 용도로 사용되는 스펙트로미터에 비해 유사한 수준의 검출 정확도를 가지면서 저가로 소형화가 가능하므로 경제적이다.According to another effect of the present invention, it is economical because it can be miniaturized at a low cost while having a similar level of detection accuracy compared to a spectrometer used for a similar purpose.
본 발명의 다른 효과에 따르면, 검출할 수 있는 시료의 종류가 한정되지 않아 다양한 분야에 적용이 가능한 장비가 제공될 수 있다. According to another effect of the present invention, since the type of the detectable sample is not limited, equipment applicable to various fields can be provided.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above. Effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the present specification and the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 시료 변화 감지 장치의 검출 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 시료 변화 감지 장치를 블록도로 간단히 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 따른 검출 회로부의 구성을 블록도로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 시료 변화 감지 장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 시료 변화 감지 장치에서의 판단 방법을 설명하기 위한 도면이다
도 6은 본 발명에 따른 시료 변화 감지 방법을 설명하는 순서도이다.1 is a view for explaining the detection principle of the sample change detection device according to the present invention.
2 is a block diagram showing a sample change detection device according to the present invention in a block diagram.
3 is a block diagram showing the configuration of the detection circuit unit according to FIG. 2.
4 is a view showing an embodiment of a sample change detection device according to the present invention.
5 is a view for explaining a determination method in a sample change detection device according to the present invention
6 is a flowchart illustrating a sample change detection method according to the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in the detailed description of the preferred embodiment of the present invention, when it is determined that a detailed description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.'Including' a component means that other components may be included, not excluded, unless otherwise stated. Specifically, the terms “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification exists, or that one or more other features or It should be understood that the presence or addition possibilities of numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may be referred to as a first component.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for a more clear description.
본 명세서 전체에서 사용되는 '~부' 및 '~모듈' 은 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부' 및 '~모듈'이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부' 및 '~모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.The '~ unit' and '~ module' used throughout this specification are units for processing at least one function or operation, and may mean hardware components such as software, FPGAs, or ASICs. However, '~ unit' and '~ module' are not limited to software or hardware. The '~ unit' and '~ module' may be configured to be in an addressable storage medium, or may be configured to reproduce one or more processors.
일 예로서 '~부' 및 '~모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소와 '~부' 및 '~모듈'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소 및 '~부' 및 '~모듈'들에 의해 분리되어 수행될 수도 있고, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다.As an example, '~ unit' and '~ module' are components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, attributes, It may include procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, database, data structures, tables, arrays and variables. Components and functions provided by '~ unit' and '~ module' may be performed separately by a plurality of components and '~ unit' and '~ module', or may be integrated with other additional components. .
본 발명에서는 화학 및 바이오, 생체 반응 등에 의한 시료의 색 및 밝기 변화를 간단하고 경제적으로 판별할 수 있는 시료 변화 검출 장치 및 시료 변화 검출 방법을 제안한다. 본 발명에서는 목표하는 시료의 반응 전과 반응 후의 스펙트럼의 변화에 최적화된 파장 대역의 수광 소자를 선택하고, 반응 전과 반응 후의 시료를 통과한 광을 다수의 수광 소자로 측정하여 출력값을 비교 분석한다. 출력된 광의 인텐시티(intensity) 값 간의 대소 관계가 변할 경우 시료의 파장이 이동하여 색이 변함을 판별할 수 있고, 대소 관계 변화 없이 출력이 모두 증가 혹은 감소할 경우 시료의 밝기가 변함을 판별할 수 있다. 이러한 검출 장치 및 검출 방법을 사용하면, 시료가 반응하여 성분이 변화되거나 혹은 농도가 변화되는 것에 따른 색 및 밝기 변화와 형광의 변화 양상을 실시간으로 확인할 수 있다. 또한 기존에 사용하던 스펙트로미터 장치에 비해 더 적은 양의 시료로 정확한 색 및 밝기 변화 검출이 가능하다. 시스템 구성이 간단하며 부품의 가격이 저렴하여 양산성이 높고 큰 시장성을 가지는 효과가 있을 것으로 예상된다.The present invention proposes a sample change detection device and a sample change detection method that can easily and economically discriminate changes in color and brightness of a sample due to chemical, bio, and biological reactions. In the present invention, a light-receiving element having a wavelength band optimized for changes in a spectrum before and after reaction of a target sample is selected, and light passing through the sample before and after the reaction is measured with a plurality of light-receiving elements to compare and analyze an output value. When the magnitude relationship between the intensity values of the output light is changed, it is possible to determine that the color is changed by moving the wavelength of the sample, and if the output is increased or decreased without changing the magnitude relationship, it can be determined that the brightness of the sample is changed. have. Using such a detection device and a detection method, it is possible to check in real time the change in color and brightness and the change in fluorescence as the sample reacts and the component changes or the concentration changes. In addition, it is possible to detect accurate color and brightness changes with a smaller amount of samples than the existing spectrometer device. It is expected that the system configuration is simple and the price of parts is low, so it has high mass productivity and great marketability.
이하에서 설명하는 바는 본 발명의 일 실시예에 불과하고, 도면 및 발명의 설명에 개시된 부분에 한정되어 해석되지 아니한다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 개념 및 일 실시예를 상세하게 설명한다.What is described below is only an embodiment of the present invention, and is not limited to the parts disclosed in the drawings and description of the invention. Hereinafter, a technical concept and an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 시료 변화 감지 장치의 검출 원리를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 개념적 특징은, 흡광도 및 투광도 차이가 가장 큰 두 파장의 빛에서 민감한 반응도를 가지는 적어도 2개의 수광 소자를 이용한다. 상기 적어도 2개의 수광 소자를 이용하여 서로 다른 두 색깔을 띄거나, 농도에 차이가 있을 수 있는 반응 전의 시료와 반응 후의 시료의 출력값을 측정하여, 출력값의 반전 여부를 통해 색 변화 여부 혹은 농도 변화 여부를 감지하는 것이다. 이는 시료가 반응 전후로 색이 변화할 경우, 파장의 차이가 발생하고, 그로 인해 파장 대역이 정해진 수광소자를 통과한 결과 발생하는 출력값의 대소관계가 반전될 것이므로 이를 이용한 것이다.1 is a view for explaining the detection principle of the sample change detection device according to the present invention. The conceptual feature of the present invention uses at least two light-receiving elements having sensitive responsiveness in light of two wavelengths having the largest difference in absorbance and transmittance. By using the at least two light-receiving elements, the output values of the sample before the reaction and the sample after the reaction, which may have two different colors or have differences in concentration, are measured, and whether the color is changed or the density is changed through the inversion of the output value. Is to detect. This is because the difference in wavelength occurs when the color of the sample changes before and after the reaction, and as a result, the relationship between the output values generated as a result of passing through the light-receiving element having a defined wavelength band will be reversed.
도 1을 참조하면, 두 개의 피크(peak) 파장 대역을 측정할 수 있는 수광소자가 제공된다. 수광소자는 도달하는 빛의 강도에 따라 전기적인 출력을 내는 소자일 수 있다. 빨간색으로 표시된 수광소자는 365nm의 피크 파장을 측정할 수 있으며, 파란색으로 표시된 수광소자는 525nm의 피크 파장을 측정할 수 있다. 상기 피크 파장 대역을 측정할 수 있는 각각의 수광소자는, 해당 피크 파장 값의 주변부에 있는 파장 대역을 감지할 수 있다. 수광소자가 감지할 수 있는 범위 내의 파장을 갖는 빛이 들어오면 수광소자가 그를 측정하여 대응하는 출력값을 낼 수 있으며, 수광소자가 측정할 수 있는 범위 외의 파장을 갖는 빛이 들어오면 출력값을 낼 수 없다.Referring to FIG. 1, a light receiving element capable of measuring two peak wavelength bands is provided. The light-receiving element may be a device that generates electrical output according to the intensity of light reaching. The light-receiving device indicated in red can measure a peak wavelength of 365 nm, and the light-receiving device indicated in blue can measure a peak wavelength of 525 nm. Each light-receiving device capable of measuring the peak wavelength band can detect a wavelength band in the periphery of the corresponding peak wavelength value. When light having a wavelength within a range detectable by a light-receiving element comes in, the light-receiving element can measure it to produce a corresponding output value, and when light having a wavelength outside a range that can be measured by a light-receiving element comes in, it can produce an output value. none.
상기 각각의 수광소자에 광을 조사하는 경우를 가정한다. 시료를 통과한 광의 인텐시티(intensity) 분포가 A와 같을 경우, 365nm에서 피크 파장 대역을 측정할 수 있는 수광소자의 출력이 525nm에서 피크 파장 대역을 측정할 수 있는 수광소자의 출력보다 더 크게 나타날 것이다. 반대로 시료를 통과한 광의 인텐시티(intensity) 분포가 B 와 같다면, 출력의 크기는 525nm에서 피크 파장 대역을 측정할 수 있는 수광소자의 출력이 365nm에서 피크 파장 대역을 측정할 수 있는 수광소자의 출력보다 더 크게 나타날 것이다. 즉, 서로 다른 파장 대역을 가지는 수광소자를 이용하여 시료의 밝기의 변화 혹은 색의 변화를 용이하게 판별할 수 있다.It is assumed that light is irradiated to each of the light-receiving elements. If the intensity distribution of light passing through the sample is equal to A, the output of the light receiving element capable of measuring the peak wavelength band at 365 nm will be greater than the output of the light receiving element capable of measuring the peak wavelength band at 525 nm. . Conversely, if the intensity distribution of light passing through the sample is equal to B, the output size is the output of the light-receiving device capable of measuring the peak wavelength band at 525nm and the output size of the light-receiving device capable of measuring the peak wavelength band at 365nm. Will appear larger than that. That is, it is possible to easily discriminate the change in the brightness or color of the sample by using light-receiving elements having different wavelength bands.
도 2는 본 발명에 따른 시료 변화 감지 장치를 블록도로 간단히 나타낸 도면이다.2 is a block diagram showing a sample change detection device according to the present invention in a block diagram.
본 발명에 따른 시료 변화 감지 장치(1)는, 광원부(10), 시료부(20), 측정부(30), 검출 회로부(40) 및 디스플레이부(50)를 포함할 수 있다.The sample
광원부(10)는 빛을 내는 광원(11)을 포함할 수 있다. 광원부(10)는 상기 광원(11)을 구동하는 광원 구동 회로(12)를 더 포함할 수 있다. 상기 광원(10)은 LED 광원일 수 있다. 상기 광원은 파장별 광 인텐시티(intensity) 를 알고 있는 광원일 수 있다. 상기 광원은 가시광선 영역의 파장 대역 내에서 1개 혹은 그 이상의 파장에서 밝기 피크(peak) 값을 가지는 광원일 수 있다. 혹은 상기 광원은 백색 광원일 수 있으며, 백색광을 방사할 수 있다. 광원부(10)는 시료 변화 감지 장치(1)의 일 끝단에 연결될 수 있다.The
시료부(20)에는 시료(21)가 고정될 수 있다. 시료부(20)는 상기 광원(11)에 의해 발생하는 광의 광 경로 상에 위치할 수 있다. 상기 고정되는 시료는 화학 반응 전의 시료일 수 있다. 혹은 상기 고정되는 시료는 화학 반응 후의 시료일 수 있다. 상기 시료는 유색의 유형을 가지는 시료 혹은 무형인 시료일 수 있다. 시료부(20)는 유색의 유형 또는 무형의 시료의 위치가 측정 과정에서 광 경로를 변화시키지 않게 시료를 고정시키는 고정 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 광은 시료부(20)를 통과하여 시료부(20)에 고정되는 시료(21)를 투과할 수 있다. 시료부(20)는 광원부(10)와 측정부(30)의 경로 사이에 위치할 수 있다.The
측정부(30)는 가시광선 영역의 파장 대역 내에서 반응도 피크 파장이 서로 다른 적어도 2개의 수광소자를 포함할 수 있다. 적어도 2개의 수광소자는 피크 값이 다른 특정한 파장 대역을 감지할 수 있다. 상기 적어도 2개의 수광소자의 피크 값이 다른 특정한 파장 대역의 일 예로는, 가시광선 대역에서 색이 다르게 나타나는 두 파장대역일 수 있다. 적어도 2개의 수광소자의 파장 대역은, 가시광선 대역 내의 빨간색 영역의 파장과, 가시광선 대역 내의 파란색 영역의 파장일 수 있다. 3개 이상의 수광소자가 제공될 경우에는, 3개 이상의 수광소자가 측정 가능한 파장 대역은 각각 다른 색의 영역을 측정하는 파장 대역일 수 있다. 그러나, 측정하고자 하는 시료의 파장 대역에 따라, 피크 파장값은 다르면서 동일한 영역의 색을 측정 가능한 파장 대역으로 수광소자의 파장 대역이 선택될 수도 있다. 측정부(30)에서 측정 대상이 되는 광은, 시료부(20)를 투과한 광일 수 있다. 측정부(30)가 포함하는 적어도 2개의 수광소자는 상기 시료부(20)의 시료를 투과한 특정 파장의 광 인텐시티(intensity)를 측정할 수 있다. 광의 인텐시티(intensity)의 단위는 와트(W)일 수 있다. 측정부(30)의 수광 소자는 각 경로의 끝에 연결되어 서로 다른 파장 대역을 감지할 수 있다. 수광 소자는 시료를 투과한 빛을 감지할 수 있다. 측정부(30)가 포함하는 적어도 2개의 수광소자에 있어서, 상기 수광소자를 통해 받아들일 수 있는 파장의 범위는 미리 정해질 수 있다. 상기 수광소자를 통해 받아들일 수 있는 파장의 범위는 칼라 필터를 이용하여 정해질 수 있다.The
측정부(30)는 적어도 2개의 수광 소자를 포함할 수 있다. 측정부가 포함하는 수광 소자는 2개 이상으로 제공될 수 있으며, 수광소자의 개수와 출력되는 파장의 개수는 대응되어 형성될 수 있다. 예시적으로, 측정부가 포함하는 수광소자가 2개일 경우, 반응 전의 시료에 광을 조사하여 투과된 광은 상기 2개의 수광소자를 통과하게 되어 각각의 수광소자가 측정할 수 있는 파장 대역에서 각각 2개의 출력 결과가 나타날 수 있다. 또한 반응 후의 시료에 광을 조사하여 투과된 광은 상기 2개의 수광 소자를 통과하게 되어 각각의 수광소자가 측정할 수 있는 파장 대역에서 각각 2개의 출력 결과가 나타날 수 있다.The
즉 2개의 수광 소자를 포함하는 측정부의 경우, 반응 전 시료에 대한 2개의 수광 소자의 반응 결과 출력값 2개와, 반응 후 시료에 대한 2개의 수광 소자의 반응 결과 출력값 2개의 총 4개의 결과가 도출될 수 있다.That is, in the case of a measuring unit including two light receiving elements, a total of four results are obtained: two output values of reaction results of two light receiving elements for a sample before reaction and two output values of reaction results of two light receiving elements for a sample after reaction. Can be.
만일 3개의 수광 소자를 포함하는 경우에는, 반응 전 시료에 대한 서로 다른 측정 가능한 파장 대역을 가지는 3개의 수광 소자에 대한 반응 결과 출력값 3개와, 반응 후 시료에 대한 3개의 수광 소자에 대한 반응 결과 출력값 3개로 총 6개의 결과가 도출될 수 있다.If three light-receiving elements are included, the reaction result output values for three light-receiving elements having different measurable wavelength bands for the sample before the reaction and the reaction result output values for the three light-receiving elements for the sample after the reaction A total of six results can be derived from three.
검출 회로부(40)는 측정부(30)에서 측정된 결과를 이용하여 상기 시료의 색 변화 및 밝기의 변화를 감지할 수 있다. 검출 회로부(40)의 자세한 구조는 이하의 도 3의 설명에서 후술한다. 검출 회로부(40)는 측정부(30)에 연결되어, 측정부(30)에서 측정한 출력값을 통해 시료의 변화를 검출할 수 있다.The
디스플레이부(50)는 검출 회로부(40)의 결과를 출력할 수 있다. The
도 3은 도 2에 따른 검출 회로부(40)의 구성을 블록도로 나타낸 도면이다. 상기 검출 회로부(40)는, 증폭 회로부(41)와 변환 회로부(42), 연산부(43)를 더 포함할 수 있다. 증폭 회로부(41)는 측정부(30)에서 얻어진 신호를 증폭할 수 있다. 증폭 회로부(41)는 측정부(30)의 수광 소자의 출력 신호를 증폭시킬 수 있는 회로로 구성될 수 있다. 변환 회로부(42)는 증폭 회로부(41)에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 변환 회로부(42)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 연산부(43)는 상기 변환된 디지털 신호를 연산하여 시료의 변화를 판단할 수 있다.3 is a block diagram showing the configuration of the
연산부(43)는 화학 반응 전의 상기 시료가 상기 적어도 2개의 수광소자 각각을 통과한 결과로 생성된 적어도 2개의 출력값의 대소관계와, 화학 반응 후의 상기 시료가 상기 적어도 2개의 수광소자 각각을 통과한 결과로 생성된 적어도 2개의 출력값의 대소관계를 비교할 수 있다. 즉, 연산부(43)는 반응 전과 반응 후의 시료를 서로 다른 파장 대역에서 측정하고, 측정된 값들을 활용하여 시료 내 검출 물질의 성분 및 농도의 변화를 판단할 수 있다. 각 파장 대역에 대해 반응 전과 후의 측정된 출력값의 대소 관계 변화가 없으면 시료 내 검출 물질의 농도가, 대소 관계가 변했다면 시료 내 검출 물질의 성분이 변한 것으로 판단할 수 있다. 만일 상기 측정된 출력값의 대소 관계 변화가 없는 경우에 있어서, 반응 전의 시료가 적어도 2개의 수광소자 각각을 통과한 결과로 생성된 적어도 2개의 출력값과, 반응 후의 시료가 적어도 2개의 수광소자 각각을 통과한 결과로 생성된 적어도 2개의 출력값이 완전히 동일한 경우도 있을 수 있다. 완전히 동일한 경우는 반응 전의 시료와 반응 후의 시료가 차이가 없는 경우를 의미할 수 있다.The
도 4는 본 발명에 따른 시료 변화 감지 장치(1)의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 도 4에 따르면, 시료 변화 감지 장치(1)는 새총과 같은 모양으로 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 시료 변화 감지 장치(1)의 전체적 형상은 측정부(30)에 포함되는 수광 소자의 개수에 따라 변화할 수 있다. 도 4에 도시된 시료 변화 감지 장치(1)는 수광 소자 2개(31, 32)를 포함하는 경우를 도시한 것이다. 4 is a view showing an embodiment of a sample
시료 변화 감지 장치(1)는, 내부가 밀폐된 구성으로 제공될 수 있다. 시료 변화 감지 장치(1)의 내부 표면은, 상기 광원부(10)의 상기 광이 경로를 따라 진행하면서 발생하는 손실을 최소화할 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 시료 변화 감지 장치(1)의 외부 표면은, 외부의 광 신호를 상기 시료 변화 감지 장치(1) 내부로 투과시키지 않도록 하기 위한 재질로 형성될 수 있다. 즉, 시료 변화 감지 장치(1)는 광원(11)이 시료(21)로 조사될 때 외부의 어떠한 영향도 받지 아니하며, 내부에서도 광이 손실되지 않도록 하여 정확도를 높일 수 있도록 표면이 처리되어 형성될 수 있다. 시료 변화 감지 장치(1)는, 일정한 광 경로를 유지하고 주변의 잡음 신호를 차단하도록 구성될 수 있다. 시료 변화 감지 장치(1)는 최적의 광 경로 조건과 암실 환경을 조성할 수 있다.The sample
상기 시료 변화 감지 장치(1)는, 빔 스플리터(60)를 더 포함할 수 있다. 빔 스플리터(60)는, 상기 시료부(20)와 상기 측정부(30) 사이에 위치하여, 상기 시료부(20)를 통과하는 광을 상기 측정부(30)의 각 수광 소자로 균일하게 전달되도록 할 수 있다. 빔 스플리터(60)는, 시료를 투과한 빛을 2개 이상의 경로로 스플릿 하여 각각의 수광소자에 도달하는 빛의 인텐시티(intensity)를 동일하게 맞출 수 있다.The sample
시료 변화 감지 장치(1)의 다른 일 실시예에 의하면, 빔 스플리터(60)가 포함되지 않을 경우 시간차를 두고 각각의 다른 파장 대역을 가지는 수광소자에 빛을 조사하여 대소 관계를 비교할 수도 있다. According to another embodiment of the sample
그러나 시료 변화 감지 장치(1)에서 빔 스플리터(60)를 이용하는 경우, 동일한 시간 내에 광을 같은 세기로 분배하여 동시에 적어도 2개의 수광 소자를 이용할 수 있으므로, 시간적인 측면에서 훨씬 효율적일 수 있다.However, in the case of using the
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 시료 변화 감지 장치(1)에서는, 반응 전 시료에 대한 측정을 하는 단계가 생략될 수 있다. 시료 변화 감지 장치(1)에서는, 반응 전의 샘플 시료가 있을 수 있고, 상기 반응 전의 샘플 시료에 대해 광을 조사하여 각 파장대역 별로 출력된 결과가 검출 회로부에 저장되어 있을 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반응 전의 시료와 반응 후의 시료에 각각 광을 조사하여 결과의 대소관계를 비교할 필요 없이, 이미 반응 전의 샘플 시료에 광을 조사한 결과가 저장되어 있는 경우, 반응 후의 시료를 대상으로만 광을 조사하여 대소관계를 비교하면 되므로, 시간적인 측면에서 효율적일 수 있다.In the sample
시료 변화 감지 장치(1)에 포함되는 광원부(10)와 시료부(20), 측정부(30)와 검출 회로부(40)는 순서대로 배치되어 형성될 수 있다. 또한 디스플레이부(50)는 블록도의 형태로 도시되었으나, 시료 변화 감지 장치(1)의 외면에 형성되어 시료의 색 또는 밝기의 변화 감지 결과를 출력할 수 있다. 디스플레이부(50)는 검출 회로부(40)와 전기적으로 연결되어 실시간으로 결과를 출력할 수 있다.The
시료부(20)에 고정되는 시료는 어떠한 용기에 담겨서 형성될 수 있다. 시료 고정부(22)는 광원부(10)와 측정부(30)의 사이에 배치되어 시료를 고정시킬 수 있다. 시료 고정부(22)는 광원부(10)와 빔 스플리터(60)의 사이에 배치되어 시료를 고정시킬 수도 있다. 시료부(20)에서 투과된 광은 빔 스플리터(60)를 거쳐 측정부(30)에 도달할 수 있다. 빔 스플리터(60)를 거친 광의 세기는 동일할 수 있다. The sample fixed to the
측정부(30)가 포함하는 수광 소자들(31,32)에 투과되는 광의 세기는 동일할 수 있다. 각각의 수광소자(31,32)들이 측정할 수 있는 피크(peak) 파장 대역은 각각 다른 값을 가질 수 있다. 측정부(30)는 시료 변화 감지 장치(1)의 일 끝단에 위치할 수 있다. 빔 스플리터(60)와 각각의 수광소자(31,32)까지의 거리는 동일하게 형성될 수 있다. 각각의 수광소자(31,32)를 통해 반응 전의 시료와, 반응 후의 시료의 측정값을 측정부(30)에 연결되는 검출 회로부(40)를 통해 증폭 및 변환, 연산할 수 있다.The intensity of light transmitted to the
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 시료 변화 감지 장치(1)에서 광원(11)을 차단할 경우, 형광을 띄는 시료의 색 변화 및 인텐시티(intensity) 변화를 검출할 수도 있다.According to another embodiment of the present invention, when the
도 5는 본 발명에 따른 시료 변화 감지 장치에서의 판단 방법을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a determination method in a sample change detection device according to the present invention.
도 5에 따르면 본 발명에 따른 시료 변화 감지 장치에서의, 스펙트럼 관점에서의 검출 과정을 설명하고 있다.According to FIG. 5, in the sample change detection device according to the present invention, a detection process in terms of spectrum is described.
도 5(a)는 반응 전의 시료에 빛을 투과하였을 때를 설명하는 도면이며, 도 5(b)는 반응 후의 시료에 빛을 투과하였을 때를 설명하는 도면이다.FIG. 5 (a) is a diagram for explaining when light is transmitted through a sample before reaction, and FIG. 5 (b) is a diagram for explaining when light is transmitted through a sample after reaction.
도 5(a) 및 도 5(b)에 따르면 광원부(10)에서 사용하는 광원은 동일하므로, 광원의 파장 별 밝기는 동일한 것을 확인할 수 있다. 시료 변화 감지 장치(1)에서, 광원은 동일한 파장을 사용한다. 도 5(a)와 도 5(b)의 시료를 살펴보면, 시료의 파장 별 흡광도가 차이가 있는 것을 확인할 수 있다. 상기 시료부 상에 표현되어 있는 과 는 적어도 2개의 수광소자에서 측정 가능한 빛의 피크 파장을 의미한다. 상기 과 상기 의 파장은 동일한 값을 가지지 아니하도록 구성된다. 시료의 파장 별 흡광도에 따라서 시료를 통과한 이후 적어도 2개의 수광소자로 들어가는 빛의 밝기는 차이가 있게 된다. 도 5(a)에 따르면 반응 전의 시료가 고정된 시료부(20)를 통과한 광원의 출력값은, 에서의 광의 세기가 에서의 광의 세기보다 크게 출력되는 것을 확인할 수 있다. 도 5(b)에 따르면, 반응 후의 시료가 고정된 시료부를 통과한 광원의 출력값은, 에서의 광의 세기가 에서의 광의 세기보다 크게 출력되는 것을 확인할 수 있다. 도 5에 나타나 있듯이, 반응 전의 시료와 반응 후의 시료의 파장 별 흡광도에 있어서 차이가 발생한 것을 확인할 수 있다.According to FIGS. 5 (a) and 5 (b), since the light sources used in the
도 5는 본 발명의 검출 과정을 이해하기 쉽도록 설명하기 위한 도면이며, 상기 반응 전 및 반응 후의 시료의 파장 별 흡광도는 반응의 정도에 따라 변할 수도 있고, 변하지 아니할 수도 있다. 도 5는 시료의 색이 변하였기 때문에 시료의 파장 별 흡광도가 변경된 결과를 나타내는 도면에 해당한다.5 is a view for explaining the detection process of the present invention to be easy to understand, and the absorbance for each wavelength of the sample before and after the reaction may or may not vary depending on the degree of reaction. 5 corresponds to a diagram showing a result of changing the absorbance for each wavelength of the sample because the color of the sample has changed.
도 5는 2개의 수광 소자를 이용한 경우의 실시예에 해당한다. 만일 3개 이상의 수광 소자를 이용하는 경우에는, 반응 전의 시료가 3개의 수광 소자를 거쳐서 도출된 3개의 출력값에 대한 대소관계와, 반응 후의 시료가 3개의 수광 소자를 거쳐서 도출된 3개의 출력값에 대한 대소관계의 반전 여부를 비교할 수 있다. 상기와 같이 다수개의 수광 소자를 이용할 경우 2개의 수광소자를 이용할 경우에 비해서 다수 개의 비교 결과를 얻을 수 있으므로, 더 정확한 결과를 얻을 수 있는 특징이 있다. 또한 3개 이상의 수광 소자를 사용할 경우에도 빔 스플리터를 사용함으로써 3개 이상의 경로로 광을 스플릿 하여 동일한 세기로 인가될 수 있도록 설정할 수 있다.5 corresponds to an embodiment when two light receiving elements are used. If three or more light-receiving elements are used, the magnitude of the three output values of the sample before the reaction through the three light-receiving elements and the magnitude of the three output values of the sample after the reaction through the three light-receiving elements are used. You can compare whether or not the relationship is reversed. When a plurality of light-receiving elements are used as described above, since a plurality of comparison results can be obtained compared to a case where two light-receiving elements are used, a more accurate result can be obtained. In addition, even when three or more light-receiving elements are used, beam splitters can be used to split light in three or more paths so that they can be applied with the same intensity.
도 6은 본 발명에 따른 시료 변화 감지 방법을 설명하는 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a sample change detection method according to the present invention.
본 발명에 따른 시료 변화 감지 방법은, 광원을 반응 전과 반응 후의 시료에 각각 조사시킨다. 이 때 광원은 백색광일 수 있다. 반응 전의 시료에 조사시킨 광원을, 각각 다른 파장 대역을 측정 가능한 적어도 2개의 수광 소자를 통해 측정한다. 반응 후의 시료에 조사시킨 광원을, 각각 다른 파장 대역을 측정 가능한 적어도 2개의 수광소자를 통해 측정한다. 상기 측정 결과, 반응 전의 시료에 대한 광의 세기의 출력값이 적어도 2개만큼 측정되며, 반응 후의 시료에 대한 광의 세기의 출력값이 적어도 2개만큼 측정된다. 반응 전의 시료에 대해 측정된 적어도 2개의 출력값의 대소관계를 비교한다. 또한 반응 후의 시료에 대해 측정된 적어도 2개의 출력값의 대소관계를 비교한다. 반응 전의 시료의 출력값의 대소관계에 비하여, 반응 후 시료에서의 파장 값의 대소관계가 반전되었는지 여부를 판단한다. 이 때 대소 관계가 반전된 경우, 시료가 반응하여 색이 변화되어 성분이 변화된 것으로 판단하고, 해당 결과를 디스플레이부를 통해 출력한다. 대소 관계가 반전되지 아니한 경우, 시료가 반응하여 밝기만이 변화되어 시료의 농도가 변화된 것으로 판단하고, 해당 결과를 디스플레이부를 통해 출력한다.In the sample change detection method according to the present invention, the light source is irradiated to the samples before and after the reaction, respectively. At this time, the light source may be white light. The light source irradiated to the sample before the reaction is measured through at least two light receiving elements capable of measuring different wavelength bands. The light source irradiated to the sample after the reaction is measured through at least two light-receiving elements capable of measuring different wavelength bands. As a result of the measurement, at least two output values of the light intensity for the sample before the reaction are measured, and at least two output values of the light intensity for the sample after the reaction are measured. The magnitude relationship of at least two output values measured for the sample before the reaction is compared. In addition, the magnitude relationship of at least two output values measured for the sample after the reaction is compared. It is determined whether the relationship of the wavelength value in the sample after the reaction is reversed compared to the relationship of the output value of the sample before the reaction. At this time, if the relationship between the case and the case is inverted, the sample reacts and the color is changed to determine that the component is changed, and the corresponding result is output through the display unit. If the relationship between the large and the small size is not inverted, the sample reacts and only the brightness is changed to determine that the concentration of the sample is changed, and the corresponding result is output through the display unit.
이하에서는 이해가 쉽도록 구체적인 값을 이용하여 설명한다. 만일 반응 전의 시료에 의해 측정된 출력값이, 제1 수광소자를 통해 측정된 값은 250mW, 제2 수광소자를 통해 측정된 값은 550mW라 가정한다. 이 때, 제1 수광소자를 통해 측정된 출력값보다 제2 수광소자를 통해 측정된 출력값이 더 큰 값을 가지는 것을 알 수 있다. 반응 후의 시료에 의해 측정된 출력값이, 제1 수광소자를 통해 측정된 값은 300mW, 제2 수광소자를 통해 측정된 값은 600mW일 때를 가정한다. 이 때, 제1 수광소자를 통해 측정된 출력값보다 제2 수광소자를 통해 측정된 출력값이 더 큰 값을 가지는 것을 알 수 있다.Hereinafter, description will be made using specific values for easy understanding. If the output value measured by the sample before reaction is assumed to be 250 mW measured by the first light-receiving element and 550 mW measured by the second light-receiving element. At this time, it can be seen that the output value measured through the second light receiving element has a larger value than the output value measured through the first light receiving element. It is assumed that the output value measured by the sample after the reaction is 300 mW measured by the first light-receiving element and 600 mW measured by the second light-receiving element. At this time, it can be seen that the output value measured through the second light receiving element has a larger value than the output value measured through the first light receiving element.
즉, 반응 전의 시료의 경우와, 반응 후의 시료의 경우 모두 제1 수광소자를 통해 측정된 출력값보다 제2 수광소자를 통해 측정된 출력값이 더 큰 값을 가지므로, 수광소자가 측정한 출력값 간의 대소관계의 반전이 없다. 따라서 이 경우에는 시료가 반응을 통해 밝기 변화만 이루어졌음을 확인할 수 있으며, 시료의 농도 변화가 있었음을 알 수 있다. 반대로, 반응 후의 시료가 제1 수광소자를 통해 측정된 출력값이 제2 수광소자를 통해 측정된 출력값보다 더 큰 값을 가지도록 측정된 경우에는, 수광소자가 측정한 출력값 간의 대소관계의 반전이 있는 것이므로, 시료가 반응을 통해 색이 변화하였으며, 시료의 성분 변화가 있었음을 알 수 있게 된다. That is, in the case of the sample before the reaction and the sample after the reaction, since the output value measured through the second light-receiving element has a larger value than the output value measured through the first light-receiving element, the magnitude between the output values measured by the light-receiving element is large. There is no reversal of relationship. Therefore, in this case, it can be confirmed that only changes in brightness were made through the reaction of the sample, and it was found that there was a change in the concentration of the sample. Conversely, when the sample after the reaction is measured so that the output value measured through the first light-receiving element has a larger value than the output value measured through the second light-receiving element, there is a reversal of the relationship between the output values measured by the light-receiving element. Therefore, it can be seen that the color of the sample changed through the reaction, and there was a change in the composition of the sample.
본 발명에 따른 시료 변화 감지 장치(1)는, 이온, 고분자, DNA, 박테리아 등 어떤 물질이라도 시료의 성분 및 농도 변화에 따른 색 변화 검출이 가능하다. 또한 본 발명에 따른 시료 변화 감지 장치(1)는, 색의 변화뿐 아니라, 시료의 광 인텐시티(intensity) 변화 검출도 가능하다.The sample
따라서 본 발명에 따르면, 가격이 저렴하고 정확도가 높으면서, 휴대성까지 가지는 화학 센서 및 바이오 센서로써 다양한 분야에 적용될 수 있을 것으로 예상된다. 또한, 본 발명은 의료 현장에서의 실시간 진단에 유용하게 사용될 것으로 예상된다. Therefore, according to the present invention, it is expected that it can be applied to various fields as a chemical sensor and a biosensor having low price, high accuracy, and even portability. In addition, the present invention is expected to be useful for real-time diagnosis in the medical field.
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.It is to be understood that the above embodiments are presented to help the understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention, from which various deformable embodiments belong to the scope of the present invention. The technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the claims, and the technical protection scope of the present invention is not limited to the literary description of the claims, but is a category in which technical value is substantially equal. It should be understood that it extends to the invention.
1 : 시료 변화 감지 장치
10 : 광원부
20 : 시료부
30 : 측정부
40 : 검출 회로부
50 : 디스플레이부
60 : 빔 스플리터1: Sample change detection device
10: light source unit
20: sample part
30: measuring unit
40: detection circuit
50: display unit
60: beam splitter
Claims (12)
상기 광원에 의한 광 경로 상에 위치하며, 화학 반응 전의 시료 혹은 화학 반응 후의 상기 시료가 배치되는 시료부;
피크 값이 다른 특정한 파장 대역을 측정 가능한 적어도 2개의 수광소자를 포함하여 상기 시료부를 거친 광의 특성을 측정하는 측정부;
상기 측정부에서 측정된 결과를 이용하여 상기 시료의 색 변화 및 밝기의 변화를 감지하는 검출 회로부; 를 포함하는 시료 변화 감지 장치.A light source unit including a light source;
A sample portion positioned on the optical path by the light source, and in which the sample before the chemical reaction or the sample after the chemical reaction is disposed;
A measuring unit measuring at least two light-receiving elements capable of measuring a specific wavelength band having different peak values, and measuring characteristics of light passing through the sample unit;
A detection circuit unit that detects a change in color and brightness of the sample using the results measured by the measurement unit; Sample change detection device comprising a.
상기 시료부와 상기 측정부 사이에 위치하여, 상기 시료부를 통과하는 광을 상기 측정부의 각 수광 소자로 균일하게 전달되도록 하는 빔 스플리터;를 더 포함하는 시료 변화 감지 장치.According to claim 1,
A sample change detection device further comprising a beam splitter positioned between the sample part and the measurement part to uniformly transmit light passing through the sample part to each light receiving element of the measurement part.
상기 시료 변화 감지 장치는, 상기 시료부를 기준으로 상기 광원부 방향으로의 광 경로는 하나로, 상기 측정부 방향으로의 광 경로는 상기 측정부에 포함되는 상기 수광소자의 개수만큼으로 제공되는 것을 특징으로 하는 시료 변화 감지 장치.According to claim 1,
The sample change detection apparatus, characterized in that the optical path in the direction of the light source unit with respect to the sample unit is provided as one, and the optical path in the direction of the measurement unit is provided by the number of light receiving elements included in the measurement unit. Sample change detection device.
상기 시료 변화 감지 장치의 내부 표면은, 상기 광원부의 상기 광이 경로를 따라 진행하면서 발생하는 손실을 최소화할 수 있는 재질로 형성되고,
상기 시료 변화 감지 장치의 외부 표면은, 외부의 광 신호를 상기 시료 변화 감지 장치 내부로 투과시키지 않도록 하기 위한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 시료 변화 감지 장치.According to claim 1,
The inner surface of the sample change detection device is formed of a material capable of minimizing the loss that occurs while the light of the light source unit travels along the path,
The outer surface of the sample change detection device, the sample change detection device characterized in that it is formed of a material for preventing the external light signal to pass through the sample change detection device.
상기 검출 회로부는,
상기 측정부에서 얻어진 신호를 증폭하는 증폭 회로부;
상기 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하는 변환 회로부;
상기 변환된 신호를 연산하여 시료의 변화를 판단하는 연산부;를 포함하는 시료 변화 감지 장치. The method according to any one of claims 1 to 4,
The detection circuit unit,
An amplifying circuit portion for amplifying the signal obtained from the measuring portion;
A conversion circuit unit converting the amplified signal into a digital signal;
A sample change detection device comprising; a calculation unit for determining a change in the sample by calculating the converted signal.
상기 연산부는,
화학 반응 전의 상기 시료가 상기 적어도 2개의 수광소자 각각을 통과한 결과로 생성된 적어도 2개의 출력값의 대소관계와,
화학 반응 후의 상기 시료가 상기 적어도 2개의 수광소자 각각을 통과한 결과로 생성된 적어도 2개의 출력값의 대소관계를 비교하는 시료 변화 감지 장치.The method of claim 5,
The calculation unit,
The magnitude relationship of at least two output values generated as a result of the sample passing through each of the at least two light receiving elements before the chemical reaction,
A sample change detection device for comparing the magnitude relationship of at least two output values generated as a result of the sample passing through each of the at least two light receiving elements after a chemical reaction.
상기 연산부는,
화학 반응 전의 상기 시료에 대해 생성된 적어도 2개의 출력값 간의 대소관계와 화학 반응 후의 상기 시료에 대해 생성된 적어도 2개의 출력값 간의 대소관계가 변화가 있는 경우 색이 변한 것으로, 상기 대소관계가 변화가 없는 경우 밝기가 변한 것으로 판단하는 시료 변화 감지 장치.The method of claim 6,
The calculation unit,
If there is a change in the magnitude relationship between at least two output values generated for the sample before the chemical reaction and the at least two output values generated for the sample after the chemical reaction, the color is changed, and the magnitude relationship is not changed. In case the sample change detection device determines that the brightness has changed.
상기 시료의 변화 감지 결과를 출력하는 디스플레이부; 를 더 포함하는 시료 변화 감지 장치.The method of claim 7,
A display unit that outputs a change detection result of the sample; Sample change detection device further comprising a.
상기 시료를 통과한 제1광을 피크 값이 다른 특정한 파장 대역을 측정 가능한 적어도 2개의 수광소자에 의해 상기 제1광의 적어도 2개의 출력값을 측정하는 단계;
상기 광원을 반응 후의 상기 시료에 조사하는 단계;
상기 반응 후의 상기 시료를 통과한 제2광을 피크 값이 다른 특정한 파장 대역을 측정 가능한 적어도 2개의 수광소자에 의해 상기 제2광의 적어도 2개의 출력값을 측정하는 단계;
상기 제1광의 적어도 2개의 출력값 간의 대소관계와 상기 제2광의 적어도 2개의 출력값 간의 대소관계를 비교하여 상기 시료의 변화 결과를 판단하는 단계;를 포함하는 시료 변화 감지 방법.Irradiating a light source with a sample before reaction;
Measuring at least two output values of the first light by at least two light receiving elements capable of measuring a specific wavelength band having a different peak value for the first light passing through the sample;
Irradiating the light source to the sample after reaction;
Measuring at least two output values of the second light by at least two light receiving elements capable of measuring a specific wavelength band having a different peak value for the second light passing through the sample after the reaction;
And comparing the magnitude relation between at least two output values of the first light and the magnitude relation between the at least two output values of the second light to determine a change result of the sample.
상기 제1광의 적어도 2개의 출력값 간의 대소관계와 상기 제2광의 적어도 2개의 출력값 간의 대소관계를 비교하는 단계는,
상기 적어도 2개의 수광소자에 의한 상기 제1광의 대소 관계를 비교하는 제1단계;
상기 적어도 2개의 수광소자에 의한 상기 제2광의 대소 관계를 비교하는 제2단계;
상기 제1단계와 상기 제2단계에서의 대소관계의 반전 여부를 판단하는 제3단계;를 더 포함하는 시료 변화 감지 방법.The method of claim 9,
Comparing the magnitude relationship between the at least two output values of the first light and the magnitude relationship between the at least two output values of the second light,
A first step of comparing the relationship between the first and second light sources by the at least two light receiving elements;
A second step of comparing the magnitude of the second light by the at least two light receiving elements;
And a third step of determining whether reversal of the magnitude relationship in the first step and the second step is further included.
상기 제1단계와 상기 제2단계에서의 대소관계가 반전된 경우 색이 변화되었음을 출력하는 단계;를 포함하는 시료 변화 감지 방법. The method of claim 10,
And outputting that the color has changed when the relationship between the first and second stages is reversed.
상기 제1단계와 상기 제2단계에서의 대소관계가 반전된 경우 색이 변화되었음을 출력하는 단계;를 포함하는 시료 변화 감지 방법. The method of claim 10,
And outputting that the color has changed when the relationship between the first and second stages is reversed.
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