KR20200093877A - Heavy metal detection - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 중금속 검출 키트에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 중금속과 반응하여 색깔이 변경된 페이퍼 센서부를 기반으로, RGB 칼라 센서부, 마이크로 프로세서부가 각각 연계되어 중금속의 종류 및 중금속의 농도를 확인하고, 디스플레이부에 이에 관한 정보를 표현하는 중금속 검출 키트에 관한 것이다. 이로 인해, 중금속 검출 시간이 단축되고, 중금속 검출 효율이 증대되며, 키트 구조의 단순화로 원가가 절감되는 장점이 있다.The present invention relates to a heavy metal detection kit, and more specifically, based on a paper sensor unit whose color is changed by reacting with a heavy metal, the RGB color sensor unit and the microprocessor unit are respectively connected to check the type of heavy metal and the concentration of heavy metal, It relates to a heavy metal detection kit for expressing this information on the display unit. Due to this, heavy metal detection time is shortened, heavy metal detection efficiency is increased, and cost is reduced by simplifying the kit structure.
현재 각종 산업의 발달도 지구환경은 급속히 오염되고 있으며, 이로 인해 인간뿐 만 아니라 동식물에게도 그 피해가 나타나고 있다. 특히, 인간은 먹이 피라미드의 최종 소비자로서 각종 독성오염물질 섭취로 인한 암 발생률의 증가, 기형아 출산 확률의 증가 등에 무방비 상태로 노출되어 있다.At present, the development of various industries is rapidly polluting the global environment, which causes damage not only to humans but also to animals and plants. In particular, human beings are end consumers of the food pyramid and are exposed unprotected, such as an increase in the incidence of cancer due to ingestion of various toxic pollutants, and an increase in the probability of birth defects.
이러한 중금속은 물을 기반으로 하여 음식물의 섭취, 직접 흡입, 피부 노출 등 다양한 경로에 의하여 인체의 피부, 호흡계, 소화계, 신경계 등 여러 기관에 걸쳐서 전달되며, 인체에 치명적인 독성을 나타낸다.These heavy metals are transmitted over various organs such as the human skin, respiratory system, digestive system, and nervous system by various routes such as food intake, direct inhalation, and skin exposure based on water, and exhibit fatal toxicity to the human body.
따라서, 물 등 액체에 함유된 중금속을 검출하고 정확히 양을 측정할 수 있는 기술의 확보가 필요하다.Therefore, it is necessary to secure a technology capable of detecting heavy metals contained in a liquid such as water and accurately measuring the amount.
종래에는 검출 키트 형태를 사용하였으나, 형태가 복잡하고 농도를 판별하기 위한 과정이 복잡하여 직관적이지 못하였다. 또한, 검출 키트의 가격이 비싸 시험기관에서 다수 확보하지 못하였고, 이로 인해, 검출 효율이 낮아지는 문제점이 있었다.In the past, the detection kit form was used, but the form was complicated and the process for determining the concentration was complicated, which was not intuitive. In addition, the price of the detection kit was expensive, so many of the test institutes could not secure it, and there was a problem in that the detection efficiency was lowered.
따라서, 중금속 검출 키트의 구성을 간소화하고, 중금속의 검출 시간을 단축하여 검출 효율을 증대시킬 수 있는 중금속 검출 키트가 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need for a heavy metal detection kit that simplifies the construction of the heavy metal detection kit and shortens the detection time of the heavy metal, thereby increasing detection efficiency.
대한민국 공개특허공보 제10-2018-0125711호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0125711
본 발명은 중금속 검출 키트에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 중금속과 반응하여 색깔이 변경된 페이퍼 센서부를 기반으로, RGB 칼라 센서부, 마이크로 프로세서부가 각각 연계되어 중금속의 종류 및 중금속의 농도를 확인하고, 디스플레이부에 이에 관한 정보를 표현하는 중금속 검출 키트에 관한 것이다. 이로 인해, 중금속 검출 시간이 단축되고, 중금속 검출 효율이 증대되며, 키트 구조의 단순화로 원가가 절감되는 장점이 있다.The present invention relates to a heavy metal detection kit, and more specifically, based on a paper sensor unit whose color is changed by reacting with a heavy metal, the RGB color sensor unit and the microprocessor unit are respectively connected to check the type of heavy metal and the concentration of heavy metal, It relates to a heavy metal detection kit for expressing this information on the display unit. Due to this, heavy metal detection time is shortened, heavy metal detection efficiency is increased, and cost is reduced by simplifying the kit structure.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 중금속 검출 키트는 키트 형상의 하우징부; 상기 하우징부에 결합되되, 중금속이 포함된 액체와 맞닿아 상기 중금속에 대응되는 색깔로 변경되는 페이퍼 센서부; 상기 하우징부에 결합되되, 상기 페이퍼 센서부의 변경된 색깔의 농도가 기 설정된 색깔 농도 단계 중 어느 색깔 농도 단계에 해당되는지 확인하는 RGB 칼라 센서부; 및 상기 하우징부에 결합되되, 상기 색깔 농도 단계에 부합되는 상기 중금속의 함유량을 확인하는 마이크로 프로세서부;를 포함한다.In order to achieve the object of the present invention, a heavy metal detection kit according to the present invention includes a kit-shaped housing part; A paper sensor unit coupled to the housing unit and changing to a color corresponding to the heavy metal by contacting the liquid containing the heavy metal; An RGB color sensor unit coupled to the housing unit to check which color concentration step of the preset color density step corresponds to a density of the changed color of the paper sensor part; And a microprocessor unit coupled to the housing unit to check the content of the heavy metal that meets the color concentration step.
또한, 본 발명에 따른 중금속 검출 키트는 상기 하우징부에 결합되되, 상기 마이크로 프로세서부로부터 상기 중금속의 함유량을 전달받아 표시하는 디스플레이부;를 더 포함한다.In addition, the heavy metal detection kit according to the present invention is coupled to the housing unit, the display unit for receiving the content of the heavy metal from the microprocessor unit to display the display; further includes a.
또한, 본 발명에 따른 중금속 검출 키트의 상기 농도 단계는 복수 개의 단계로 구분되어, 등차(等次)적으로 색깔 농도가 진해지는 것을 특징으로 한다.In addition, the concentration step of the heavy metal detection kit according to the present invention is divided into a plurality of steps, it is characterized in that the color density is gradually increased (等次).
또한, 본 발명에 따른 중금속 검출 키트의 상기 디스플레이부는 LCD 패널을 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the display unit of the heavy metal detection kit according to the present invention is characterized in that it comprises an LCD panel.
또한, 본 발명에 따른 중금속 검출 키트는 상기 페이퍼 센서부는 상기 하우징부로부터 돌출되어 결합되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heavy metal detection kit according to the present invention is characterized in that the paper sensor part protrudes from the housing part and is coupled.
본 발명으로 인해, 중금속 검출 시간이 단축되고, 중금속 검출 효율이 증대되며, 키트 구조의 단순화로 원가가 절감되는 장점이 있다.Due to the present invention, heavy metal detection time is shortened, heavy metal detection efficiency is increased, and cost is reduced by simplifying the kit structure.
도 1은 본 발명에 따른 중금속 검출 키트를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 중금속 검출 키트 내의 페이퍼 센서부에 중금속이 닿아 색상의 변화가 나타나는 것에 관한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 중금속 검출 키트의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a view showing a heavy metal detection kit according to the present invention.
Figure 2 relates to a change in color appears in contact with the heavy metal portion of the paper sensor in the heavy metal detection kit according to the present invention.
3 is a block diagram showing the configuration of a heavy metal detection kit according to the present invention.
이하, 본 발명의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 통상의 실시자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, with reference to the drawings of the present invention will be described in detail. The following examples are provided as examples to ensure that the spirit of the present invention can be sufficiently transmitted to ordinary practitioners. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In addition, in the drawings, the size and thickness of the device may be exaggerated for convenience. Throughout the specification, the same reference numbers indicate the same components.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification. In the drawings, the size and relative size of layers and regions may be exaggerated for clarity of explanation.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for describing the embodiments, and thus is not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, "comprise" and/or "comprising" refers to the components, steps, operations and/or elements mentioned above, the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. Or do not exclude additions.
도 1은 본 발명에 따른 중금속 검출 키트를 도시한 도면이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 중금속 검출 키트의 구성 및 효과를 설명하도록 한다.1 is a view showing a heavy metal detection kit according to the present invention. Hereinafter, the configuration and effects of the heavy metal detection kit according to the present invention will be described with reference to FIG. 1.
본 발명에 따른 중금속 검출 키트는 하우징부(100), 페이퍼 센서부(200), RGB 칼라 센서부(300), 마이크로 프로세서부(400) 및 디스플레이부(500)를 포함한다.The heavy metal detection kit according to the present invention includes a
하우징부(100)는 소정의 두께를 지니며, 키트(kit) 형상이다. 하우징부(100)에 페이퍼 센서부(200), RGB 칼라 센서부(300), 마이크로 프로세서부(400) 및 디스플레이부(500)가 모두 결합된다. 키트는 금속 부품의 결합체로, 공지된 기술인 바 상세한 설명은 생략하도록 한다.The
페이퍼 센서부(200)는 하우징부(100)에 결합된다. 또한, 중금속이 포함된 액체와 맞닿아 중금속에 대응되는 색깔로 변경되는 것이 바람직하다.The
따라서, 페이퍼 센서부(200)는 화학적으로 패턴화된 C-μPAD를 포함한다. C-μPAD는 마이크로플루이딕(Microfluidic) 종이 기반의 분석 장치이다. 상기 C-μPAD에 기능성 그룹인 아민기(-NH2), 카복실기(-COOH) 및 티올기(-SH)를 실란 커플링 반응을 통해 고정시키고, 상기 기능성 그룹에 각각 색소 시약인 dimethylglyoxime, 1,5 diphenylcarbazide 및 Michler 's thioketone을 공유 결합시켜 Ni(II), Cr(VI) 및 Hg(II)와 같은 중금속을 검출할 수 있다.Therefore, the
종래 μPAD를 이용한 중금속을 검출하는 방법은 (1) 생물 활성 고체상 종이 센서를 이용한 효소 검출 및 (2) PEG-400 처리 μPAD를 이용한 비색 분석 방법이 알려져 있다. 다만, 종래 알려진 방법의 경우, 형성된 금속 이온 복합물(metal ion-complex)이 균일한 색상 분포를 나타내지 않고, 가장자리로 쉽게 이동하기 때문에, 균일한 색상 분포를 통해 중금속 검출을 확인하기 어려운 문제가 있다.Conventional methods for detecting heavy metals using μPAD are known as (1) enzyme detection using a biologically active solid-state paper sensor and (2) colorimetric analysis using PEG-400-treated μPAD. However, in the case of the conventionally known method, since the formed metal ion-complex does not exhibit a uniform color distribution and easily moves to the edge, it is difficult to confirm heavy metal detection through a uniform color distribution.
정확한 미세 제작을 통해 채널 크기를 제어한 μPAD를 제조하며, 미세한 채널 크기의 조정만으로는 복잡한 계측 검정에서 균일한 발색을 나타내기 부족한 문제가 있어, 본 발명에서는 마이크로/나노 입자를 사용하여 반응의 균일성을 향상시켜, 검출 감도를 높였다. 즉, 아민 작용기를 포함하는 실리카 미립자 및 나노 입자를 이용하여 효소를 고정시키고, 효소의 고정에 의해 검출 영역에서의 발색 균질성을 높였다.Manufacture of μPAD with controlled channel size through precise microfabrication, and there is a problem that uniform color development is insufficient in complex measurement assays only by adjusting the fine channel size. In the present invention, micro/nano particles are used for uniformity of reaction. To enhance the detection sensitivity. That is, the enzyme was immobilized using silica fine particles and nanoparticles containing an amine functional group, and the color development homogeneity in the detection region was improved by immobilization of the enzyme.
보다 구체적으로 C-μPAD는 증발된 trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane (TCS)을 진공 챔버를 이용하여 마스크된 크로마토그래피 페이퍼에 증착하여 제조한다.More specifically, C-μPAD is prepared by depositing evaporated trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl) silane (TCS) on a masked chromatography paper using a vacuum chamber.
보다 구체적으로 AutoCAD에서 유체 패턴을 그리고, 비닐 커터(Vinyl cutter) Roland RX-1)를 이용하여, 폴리비닐테이프(3M Inc.) 조각으로 자른다. 이후, 상기 유체 패턴을 크로마토그래피 종이 조각에 부착하며, 상기 유체 패턴이 부착된 종이를 TCS 100 μL를 포함하는 진공 챔버로 이동시키고, 55 ℃가열하였다. 진공 챔버에서 2 분간 기상 증착 한 후, 패턴화된 종이는 진공 챔버에서 꺼내 70 ℃ 핫 플레이트 상에 놓고 상부로부터 비닐 테이프를 제거한다. 다중 중금속 이온 검출을 위한 플로랄(floral) 패턴을 포함한다. 플로랄(floral) 패턴의 C-μPAD는 샘플 입구와 4 개의 감지 저장기로 연결되는 채널을 포함한다. 상기 채널은 액체가 동시에 감지 구역에 도달할 수 있다.More specifically, a fluid pattern is drawn in AutoCAD, and it is cut into pieces of polyvinyl tape (3M Inc.) using a vinyl cutter Roland RX-1. Thereafter, the fluid pattern was attached to a piece of chromatographic paper, and the paper to which the fluid pattern was attached was moved to a vacuum chamber containing 100 μL of TCS and heated at 55°C. After vapor deposition for 2 minutes in a vacuum chamber, the patterned paper is taken out of the vacuum chamber and placed on a 70°C hot plate to remove the vinyl tape from the top. It includes a floral pattern for detecting multiple heavy metal ions. The C-μPAD of the floral pattern contains a channel leading to the sample inlet and four sense reservoirs. The channel allows liquid to reach the sensing zone at the same time.
0 %에서 5 % 범위의 농도를 가진 DI water, APTES ((3-Aminopropyl)triethoxysilane, 아민), TESPSA (triethoxysilylpropyl succinic anhydride, 카르복실) 및 MPTMS ((3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane, thiols) 각각 2 μL 용액을 준비하고, C-μPAD의 각각의 웰-스팟에서 110℃로 30분 동안 가열하여, 적용하였다. 상기 가열에 의해 APTES (아민), TESPSA (카르복실) 및 MPTMS (thiols) 내에 포함되어 있는 실란 화합물이 크로마토그래피 페이퍼 상의 셀룰로오즈 매트릭스와 공유 결합한다. DI water, APTES ((3-Aminopropyl)triethoxysilane, amine) with concentrations ranging from 0% to 5%, TESPSA (triethoxysilylpropyl succinic anhydride, carboxyl) and MPTMS ((3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane, thiols) each 2 μL solution Was prepared and heated at 110° C. for 30 minutes in each well-spot of C-μPAD, and applied. The silane compound contained in APTES (amine), TESPSA (carboxyl) and MPTMS (thiols) is covalently bound to the cellulose matrix on the chromatography paper by the heating.
디메틸글리옥심(Dimethylglyoxime)은 Ni (II) 검출을 위한 비색계 시약으로, 디메틸글리옥심은 NH2 작용기화된 표면에 적용하고, 가수 분해를 95 ℃에서 수행하여 디메틸글리옥심을 NH2 작용기에 부착시킨다. 마찬가지로, 1,5-Diphenylcarbazide는 Cr (VI) 검출을 위한 시약으로, carbodiimide 커플링을 통해 COOH 작용기에 고정한다. Hg(II)의 검출에서, Michler의 thioketone(4,4'-Bis(dimethylamino)thiobenzophenone)은 SH그룹에 고정한다.Dimethylglyoxime is a colorimetric reagent for the detection of Ni(II), and dimethylglyoxime is applied to the NH2 functionalized surface, and hydrolysis is performed at 95°C to attach dimethylglyoxime to the NH2 functional group. Similarly, 1,5-Diphenylcarbazide is a reagent for the detection of Cr (VI), and is fixed to a COOH functional group through carbodiimide coupling. In the detection of Hg(II), Michler's thioketone (4,4'-Bis(dimethylamino)thiobenzophenone) is fixed in the SH group.
이렇게 제조된 C-μPAD는 중금속이 포함되어 있는 액체와 반응하여, 색상이 변화되고, 이러한 색상 변화를 통해, 중금속 유무를 확인할 수 있다.The C-μPAD prepared in this way reacts with a liquid containing heavy metals to change color, and it is possible to check the presence or absence of heavy metals through the color change.
이때, 페이퍼 센서부(200)에 맞닿는 액체 내의 중금속 함유량이 높을수록, 페이퍼 센서부(200)에 형성된 코팅 조성물에 표현된 색깔 농도가 진해지는 것이 바람직하다.At this time, the higher the heavy metal content in the liquid contacting the
도 2는 '0단계' 내지 '10단계'로 색깔 농도가 구분되어 페이퍼 센서부에 색깔이 농도별로 표현된 예를 도시한 것이다. '0단계'는 중금속이 함유되어 있지 않은 것이며, 각 단계는 등차(等次)적으로 색깔 농도가 진해지게 된다.FIG. 2 illustrates an example in which color concentrations are divided into '0 steps' to '10 steps' and colors are expressed by concentrations in the paper sensor unit. 'Stage 0'does not contain heavy metals, and each step becomes colorically darker.
이때, 페이퍼 센서부(200)의 단계는 복수 개의 단계로 형성할 수 있다At this time, the steps of the
상기 페이퍼 센서부(200)를 구성하는 C-μPAD는 금속 이온과 반응하여 1분 이내에 착색된 금속 착물을 형성할 수 있다. 이때, 금속 이온의 농도 범위에 따라 형성된 금속 착물의 색 농도가 상이하게 나타나게 되며, 이러한 색 농도의 차이로 인해, 금속 이온의 포함정도를 확인할 수 있다. 예를 들어, Ni (II)는 디메틸글리옥심(dimethylglyoxime)과 반응하여 짙은 핑크색의 착물을 생성한다. Cr(VI)는 1,5-디 페닐카르바지드(diphenylcarbazide)와 반응하여 보라색의 착물을 생성한다. Hg(II) 용액은 갈색을 나타내는 Michler's thioketone-Hg (II) 착물을 생성한다. 색 농도는 금속 농도에 따라 감소하고, 음성 조절 영역(negative-control zone)에서 발색이 얻어지지 않아, 색상 변화에 대한 차이를 비교할 수 있다.C-μPAD constituting the
각 중금속 이온의 검출 한계(LOD)는 (3.3σ)/S를 사용하여 계산하며, 여기서 σ는 표준 편차, S는 검량선의 기울기를 의미한다. 상기 계산 방법에 의해 계산된 LOD 값은 Ni (Ⅱ)는 0.24 ppm, Cr (Ⅵ)은 0.18 ppm, Hg (Ⅱ)는 0.19 ppm로 검출 한계값이 결정된다.The detection limit (LOD) of each heavy metal ion is calculated using (3.3σ)/S, where σ is the standard deviation and S is the slope of the calibration curve. The LOD value calculated by the above calculation method was determined to be 0.24 ppm for Ni (II), 0.18 ppm for Cr (VI), and 0.19 ppm for Hg (II).
상기 각 중금속 이온의 한계값 범위 내에서 이온의 함량에 따라 색상의 차이가 나타나게 된다. The color difference appears depending on the content of ions within the limit value range of each heavy metal ion.
이때, 페이퍼 센서부(200)는 하우징부(100)에서 일부 돌출되도록 결합되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 중금속이 함유된 액체를 묻히기에 용이한 구조로 되며, 종래의 복잡한 구조와는 달리, 돌출된 페이퍼 센서부(200)에 묻히기만 하면 되므로 검출 시간이 단축되고, 검출 효율이 증대되며, 키트 구조의 단순화로 원가가 절감되는 장점이 있다.At this time, the
RGB 칼라 센서부(300)는 하우징부(100)에 결합되며, 페이퍼 센서부(200)와 연결된다.The RGB
RGB 칼라 센서부(300)는, 중금속으로 인해 변경된 페이퍼 센서부(200)의 색깔의 농도가, 기 설정된 색깔 농도 단계 중 어느 색깔 농도에 해당되는지 확인하는 역할을 한다.The RGB
페이퍼 센서부(200)에 중금속이 묻게 되면, 색깔이 변할 뿐이며, 이를 파악하여 농도 단계가 몇 단계에 해당되는지는 RGB 칼라 센서부(300)가 수행하게 된다.When a heavy metal is deposited on the
따라서, 페이퍼 센서부(200)와 RGB 칼라 센서부(300)는 상호 연계되며, 중금속으로 인해 변경되는 색깔 농도가 몇 단계인지는 기 설정(코딩)되어 있는 것이 바람직하다Therefore, the
마이크로 프로세서부(400)는 하우징부(100)에 결합되며, RGB 칼라 센서부(300)와 연결된다.The
마이크로 프로세서부(400)는 RGB 칼라 센서부(300)로부터 검출된 중금속의 색깔 농도가 어떠한 단계인지에 관한 정보를 전달받는다. 마이크로 프로세서부(400)는 이를 토대로, 색깔 농도의 특정 단계에 매칭되는 중금속의 종류 및 중금속 함유량을 파악하는 역할을 한다.The
이때, 도 3과 같이, 페이퍼 센서부(200), RGB 칼라 센서부(300) 및 마이크로 프로세서부(400)는 모두 상호 연동되는 것이 바람직하며, 색깔 농도의 특정 단계에 매칭되는 중금속의 종류 및 중금속의 함유량은 기 설정(코딩)되는 것이 바람직하다.In this case, as shown in FIG. 3, it is preferable that the
디스플레이부(500)는 하우징부(100)에 결합되며, 마이크로 프로세서부(400)와 연결된다.The
디스플레이부(500)는 도 1과 같이 패널을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 마이크로 프로세서부(400)로부터 중금속 종류 및 함유량에 관한 정보를 전달받고, 이를 패널에 표시하게 된다.It is preferable that the
이를 통해, 사용자는 디스플레이부(500)를 확인하여 현재 액체가 지니고 있는 중금속의 종류 및 함유량을 직관적으로 확인할 수 있다. 따라서, 검출 시간이 단축되고, 검출 효율이 증대되며, 키트 구조의 단순화로 원가가 절감되는 장점이 있다.Through this, the user can intuitively check the type and content of the heavy metal currently possessed by the liquid by checking the
디스플레이부(500)의 패널은 LCD 패널인 것이 바람직하나, 반드시 이러한 예에 한정되는 것은 아니다.The panel of the
본 발명에 따른 중금속 검출 키트를 사용하여 액체에 포함된 중금속이 검출되는 과정을 종합하여 설명하도록 한다.Using the heavy metal detection kit according to the present invention, a process of detecting heavy metals contained in a liquid will be collectively described.
먼저, 중금속이 함유된 액체를 페이퍼 센서부(200)에 묻힌다. 이로 인해, 중금속과 페이퍼 센서부(200)의 코팅 조성물이 반영하여 페이퍼 센서부(200)의 색깔이 변형된다.First, the liquid containing the heavy metal is buried in the
RGB 칼라 센서부(300)는 페이퍼 센서부(200)에 표현된 색깔의 농도를 기반으로, 색깔 농도 단계 중 어떠한 색깔 농도 단계에 해당되는지를 파악한다.The RGB
이후, RGB 칼라 센서부(300)는 이에 관한 정보(색깔 농도 단계)를 마이크로 프로세서부(400)에 전달하고, 마이크로 프로세서부(400)는 해당 색깔 농도 단계에 부합되는 중금속의 함유량을 파악한다. 부합되는 중금속의 함유량은 기 설정되어 있으며, 마이크로 프로세서부(400)는 이를 대비하여 확인하게 된다.Subsequently, the RGB
이후, 마이크로 프로세서부(400)는 이에 관한 정보(중금속의 함유량)를 디스플레이부(500)에 전달하고, 디스플레이부(500)는 중금속의 종류 및 함유량을 표시한다. 사용자는 디스플레이부(500)의 패널을 통해 해당 액체에 중금속이 어떠한 종류인지를 파악하고, 함유량을 파악할 수 있다.Thereafter, the
따라서, 검출 시간이 단축되고, 검출 효율이 증대되며, 키트 구조의 단순화로 원가가 절감되는 장점이 있다.Therefore, there is an advantage that the detection time is shortened, the detection efficiency is increased, and the cost is reduced by simplifying the kit structure.
설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.In the detailed description of the present invention described, the present invention has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, but those skilled in the art or those skilled in the art will appreciate the spirit of the present invention as set forth in the claims below. It will be understood that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the technical scope. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
100 : 하우징부, 200 : 페이퍼 센서부,
300 : RGB 칼라 센서부, 400 : 마이크로 프로세서부,
500 : 디스플레이부.100: housing portion, 200: paper sensor portion,
300: RGB color sensor unit, 400: microprocessor unit,
500: display unit.
Claims (5)
상기 하우징부에 결합되되, 중금속이 포함된 액체와 맞닿아 상기 중금속에 대응되는 색깔로 변경되는 페이퍼 센서부;
상기 하우징부에 결합되되, 상기 페이퍼 센서부의 변경된 색깔의 농도가 기 설정된 색깔 농도 단계 중 어느 색깔 농도 단계에 해당되는지 확인하는 RGB 칼라 센서부; 및
상기 하우징부에 결합되되, 상기 색깔 농도 단계에 부합되는 상기 중금속의 함유량을 확인하는 마이크로 프로세서부;를 포함하는
중금속 검출 키트.A kit-shaped housing part;
A paper sensor unit coupled to the housing unit and changing to a color corresponding to the heavy metal by contacting the liquid containing the heavy metal;
An RGB color sensor unit coupled to the housing unit to check which color density step of the color density step in which the changed color density of the paper sensor unit is set; And
It is coupled to the housing portion, a microprocessor unit for checking the content of the heavy metal that meets the color concentration step; includes
Heavy metal detection kit.
상기 하우징부에 결합되되, 상기 마이크로 프로세서부로부터 상기 중금속의 함유량을 전달받아 표시하는 디스플레이부;를 더 포함하는
중금속 검출 키트.According to claim 1,
It is coupled to the housing portion, the display unit for receiving and displaying the content of the heavy metal from the microprocessor unit; further comprising a
Heavy metal detection kit.
상기 농도 단계는 복수 개의 단계로 구분되어, 등차(等次)적으로 색깔 농도가 진해지는 것을 특징으로 하는
중금속 검출 키트.According to claim 2,
The concentration step is divided into a plurality of steps, characterized in that the color density is darkened uniformly (等次)
Heavy metal detection kit.
상기 디스플레이부는 LCD 패널을 구비하는 것을 특징으로 하는
중금속 검출 키트.According to claim 3,
The display unit is characterized in that it comprises an LCD panel
Heavy metal detection kit.
상기 페이퍼 센서부는 상기 하우징부로부터 돌출되어 결합되는 것을 특징으로 하는
중금속 검출 키트.
According to claim 4,
The paper sensor unit is protruded from the housing portion, characterized in that coupled
Heavy metal detection kit.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130330754A1 (en) * | 2012-06-07 | 2013-12-12 | Mcmaster University | Sol-gel derived sensor for rapid determination of heavy metals |
| KR20140121155A (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-15 | 부산대학교 산학협력단 | Sensor for detecting heavy metal ions and simultaneous detection method of heavy metal ions using the same |
| KR20150046616A (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-30 | 경상대학교산학협력단 | Sensors for detecting mercury ion using filter paper with chromophore and method of manufacturing the same |
| KR101746517B1 (en) * | 2016-01-07 | 2017-06-14 | 광주과학기술원 | Detecting method of heavy metal ions and sensor using the same |
| KR20180125711A (en) | 2017-05-16 | 2018-11-26 | 경희대학교 산학협력단 | Kit for arsenic detection and method for arsenic detection using the same |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130330754A1 (en) * | 2012-06-07 | 2013-12-12 | Mcmaster University | Sol-gel derived sensor for rapid determination of heavy metals |
| KR20140121155A (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-15 | 부산대학교 산학협력단 | Sensor for detecting heavy metal ions and simultaneous detection method of heavy metal ions using the same |
| KR20150046616A (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-30 | 경상대학교산학협력단 | Sensors for detecting mercury ion using filter paper with chromophore and method of manufacturing the same |
| KR101746517B1 (en) * | 2016-01-07 | 2017-06-14 | 광주과학기술원 | Detecting method of heavy metal ions and sensor using the same |
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