KR20200099740A - Apparatus, system and method for analyzing component - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a component analysis apparatus, a system, and a method. An object of the present invention is to provide the component analysis apparatus which secures ease of use and a certain measurement condition, and the component analysis system and method capable of enhancing reliability of component spectrum classification and component characteristic analysis from a synthesized spectrum. The component analysis apparatus includes: a housing; a light source connected to the housing to be disposed in a space separated from a sample by an input light transmitting plate connected to the housing and irradiating light to the sample through the input light transmitting plate; and a detector connected to the housing so as to be disposed in the space separated from the sample by an output light transmitting plate connected to the housing, and detecting the light transmitted through the sample and the output light transmitting plate by being irradiated from the light source and converting the same into an electrical signal.

Description

성분 분석 장치, 시스템 및 방법{APPARATUS, SYSTEM AND METHOD FOR ANALYZING COMPONENT}Component analysis device, system and method {APPARATUS, SYSTEM AND METHOD FOR ANALYZING COMPONENT}

본 발명은 성분 분석 장치, 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물질의 광학적 특성을 이용하여 물질의 유무, 농도 등을 분석하는 성분 분석 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a component analysis device, system, and method, and more particularly, to a component analysis device, system, and method for analyzing the presence, concentration, etc. of a substance by using the optical properties of the substance.

분광분석법은 시료 상태에 따른 파장 대역별 광학적 특성을 파악하여 시료의 성분을 비파괴적으로 분석하는 방법이다. 분광분석법은 시료의 상태를 표현할 수 있는 특정 파장이 결정되면 다른 비파괴검사법에 비하여 성분 분석 시스템을 구성하기 쉽고, 분석 결과의 해석이 간편하다.Spectroscopy is a method of non-destructively analyzing the components of a sample by grasping the optical properties of each wavelength band according to the state of the sample. The spectroscopic analysis method is easier to construct a component analysis system than other non-destructive methods when a specific wavelength that can express the state of the sample is determined, and the analysis results are more convenient to interpret.

분광분석법에서 주로 이용하는 근적외선 영역은 가시광선 영역과 인접한 적외선의 일부로서 통상적으로 780nm 내지 2,500㎚ 범위의 전자파에 해당한다. 근적외선 분광은 분자에 의해 흡수되는 근적외선에 대해 분석하는 것으로서 전자파와 물질 사이의 상호작용에 관한 분자 분광의 한 분야이다.The near-infrared region mainly used in the spectroscopy method corresponds to an electromagnetic wave in the range of 780 nm to 2,500 nm as a part of infrared rays adjacent to the visible region. Near-infrared spectroscopy is an analysis of near-infrared rays absorbed by molecules, and is a field of molecular spectroscopy on the interaction between electromagnetic waves and substances.

적외선과 근적외선은 분자의 진동을 여기시키며, 근적외선이나 적외선을 흡수한 분자는 진동 쌍극자처럼 특정한 주파수와 진폭으로 진동한다. 이때 분자의 진동을 일으키는 에너지와 빛의 에너지가 일치하게 되면 분자는 빛을 흡수하고 에너지 준위가 높은 상태로 천이하면서 진동 주파수는 변화하지 않으나 진폭이 커진다. 그러나, 분자의 진동을 일으키는 에너지와 빛의 에너지가 일치하지 않으면 빛은 반사되어 버린다.Infrared and near-infrared rays excite the vibration of molecules, and molecules that absorb near-infrared or infrared rays vibrate at a specific frequency and amplitude like a vibration dipole. At this time, when the energy that causes the vibration of the molecule matches the energy of light, the molecule absorbs the light and transitions to a high energy level, and the vibration frequency does not change, but the amplitude increases. However, if the energy causing the vibration of the molecule and the energy of the light do not match, the light is reflected.

유기물을 구성하고 있는 분자의 작용기는 적외선 영역에서 고유의 흡광 밴드(기준 진동 밴드)를 가지고 있다. 예를 들면, 적외선을 흡수하는 물질은 O-H, C-H, N-H, S-H기로 구성된 성분을 함유하고 있다. 이러한 특성을 이용하여 어떤 유기물에 적외선을 조사하고 적외선이 흡수 또는 반사되는 정도를 측정함으로써 그 유기물에 함유된 성분을 측정할 수 있다.The functional groups of molecules constituting organic matter have a unique absorption band (reference vibration band) in the infrared region. For example, a substance that absorbs infrared rays contains components composed of O-H, C-H, N-H, and S-H groups. By using these properties, infrared rays are irradiated to an organic material and the degree to which infrared rays are absorbed or reflected can be measured, thereby measuring the components contained in the organic material.

그러나, 적외선을 유기물에 조사하면 흡광성이 너무 강하여 정량이 곤란하므로 근적외선 영역의 파장을 주로 이용하게 된다. 근적외선 영역에서는 수분에 의한 광흡수가 미약하고, 유기물을 구성하는 작용기의 광학적 특성이 압축되어 나타나므로 유기물의 물리화학적인 특성을 확인할 수 있다.However, when infrared rays are irradiated onto an organic substance, the absorption of light is too strong and quantification is difficult, so that the wavelength in the near infrared region is mainly used. In the near-infrared region, light absorption due to moisture is weak, and the optical properties of functional groups constituting organic materials are compressed, so that the physicochemical properties of organic materials can be confirmed.

근적외선 파장 영역에서는 적외선 파장 영역에서 유도되는 기준 흡수 파장에 대해 배음 흡수 또는 결합 흡수 파장이 나타난다. 배음 흡수는 대략적으로 기준 흡수 파장의 1/2배 또는 1/3배가 되는 파장에서 일어난다. 예를 들면, C-H 스트레치의 기준 흡수가 3,380nm의 적외선 영역에서 발생하면, 제1 배음은 1,690nm, 제2 배음은 1,126nm의 근적외선 영역에서 나타난다.In the near-infrared wavelength region, harmonic absorption or combined absorption wavelength appears relative to the reference absorption wavelength induced in the infrared wavelength region. Absorption of harmonics occurs at a wavelength that is approximately 1/2 or 1/3 times the reference absorption wavelength. For example, if the reference absorption of the C-H stretch occurs in the infrared region of 3,380 nm, the first harmonic appears in the near infrared region of 1,690 nm, and the second harmonic appears in the near infrared region of 1,126 nm.

유기물을 구성하는 다원자 작용기의 경우에는 흡수가 더욱 복잡해지는데 기준 흡수 밴드의 수는 구성 원자의 수를 n개라고 하면 3n-6개로 올라가고, 배음 흡수 또한 더욱 복잡하다.In the case of polyatomic functional groups constituting an organic material, absorption becomes more complex. If the number of constituent atoms is n, the number of reference absorption bands rises to 3n-6, and harmonic absorption is also more complex.

2개 이상의 흡수가 동시에 발생하면, 결합 흡수가 근적외선 영역에서 발생한다. 이와 같이 기준 흡수 밴드에 대한 배음 흡수 및 결합 흡수에 의해 근적외선 영역에서 물질 특유의 흡수스펙트럼이 나타난다. 예를 들어, C-H 스트레치의 기준 흡수 파장이 2,960nm, C-H 밴드의 기준 흡수 파장이 6,849nm의 적외선 영역에서 발생한다면 결합 흡수 파장은 2,262nm의 근적외선 영역에서 나타난다.When two or more absorptions occur simultaneously, combined absorption occurs in the near-infrared region. In this way, the absorption spectrum peculiar to the material appears in the near-infrared region due to the absorption of harmonics and coupling absorption of the reference absorption band. For example, if the reference absorption wavelength of the C-H stretch is 2,960 nm and the reference absorption wavelength of the C-H band is 6,849 nm in the infrared region, the combined absorption wavelength appears in the near-infrared region of 2,262 nm.

따라서, 유기물에 근적외선을 조사하고 각 주파수에서 흡수되는 에너지의 양을 정량화하면, 그 성분 함량을 계량 화학적인 방법으로 측정하는 것이 가능하다.Therefore, if an organic substance is irradiated with near-infrared rays and the amount of energy absorbed at each frequency is quantified, it is possible to measure its component content by a quantitative chemical method.

근적외역의 스펙트럼은 여러 개의 성분의 흡수 스펙트럼이 겹쳐져서 복잡한 형상을 나타낸다. 서로 겹쳐진 스펙트럼에서 흡수 밴드를 분리하여 성분별 스펙트럼을 찾아내기 위하여 일반적으로 사용되고 있는 방법이 미분이다. 통상적으로 1차 미분 또는 2차 미분을 가장 많이 사용한다. 미분 처리에 의해 원래 스펙트럼의 피크가 나누어지면서 서로 겹쳐진 흡수 피크를 분리할 수 있다.The near-infrared spectrum shows a complex shape by overlapping absorption spectra of several components. Differentiation is a commonly used method to find a spectrum for each component by separating the absorption bands from overlapping spectra. Usually, the first derivative or the second derivative is most often used. Differential treatment allows the peaks of the original spectrum to be divided and the absorption peaks that overlap each other can be separated.

근적외선 스펙트럼은 적외선 영역의 기준 흡수의 배음 흡수 및 결합 흡수가 합성되어 나타나므로 단순 물질에서는 스펙트럼 형상이 복잡하지 않지만, 복합물에서는 성분마다 흡수 스펙트럼이 결합되어 상당히 복잡한 형상을 나타낸다.In the near-infrared spectrum, since harmonic absorption and combined absorption of the reference absorption in the infrared region are synthesized, the shape of the spectrum is not complicated in a simple substance, but in a composite substance, the absorption spectrum is combined for each component to show a fairly complex shape.

근적외선 분광법에서는 복잡한 스펙트럼을 다변량 분석하여 성분 특성을 예측하기 위해서 교정 과정을 수행한다. 다변량 분석에는 중회귀분석, 판별분석, 정준상관분석, 주성분분석, 원자분석, 클러스터분석 등 많은 방법이 있지만, 주로 사용되는 것은 중회귀분석, 주성분회귀분석, PLS회귀분석이 있다.In near-infrared spectroscopy, a calibration process is performed to predict component characteristics by multivariate analysis of complex spectra. There are many methods for multivariate analysis, such as multiple regression analysis, discriminant analysis, canonical correlation analysis, principal component analysis, atomic analysis, cluster analysis, etc., but mainly used are multiple regression analysis, principal component regression analysis, and PLS regression analysis.

먼저, 중회귀분석(MLR ; Multiple Linear Regression)은 현재 가장 넓게 이용되고 있는 다변량 분석법으로서 스펙트럼 중에서 여러 개의 파장을 선택하여 예측모델을 작성한다.First, Multiple Linear Regression (MLR) is the most widely used multivariate analysis method, and a prediction model is created by selecting multiple wavelengths from the spectrum.

적은 수의 파장을 선택하여 정확도가 높은 예측 모델을 작성하기 위해서는 시료수를 충분히 크게 해야 한다. 또, 서로 높은 상관을 가지는 설명변수가 회귀식 중에 포함되면 예측 정도가 현저하게 저하되는 다중공선성의 문제가 발생한다. 따라서, 보다 적은 설명변수에 의해 정도가 높은 예측 모델을 작성하기 위하여 총변수법, 변수증가법, 변수감소법, 변수지정법 등의 변수 선택법을 이용한다.In order to select a small number of wavelengths and create a highly accurate prediction model, the number of samples must be large enough. In addition, when explanatory variables having a high correlation with each other are included in the regression equation, a problem of multicollinearity occurs in which the prediction accuracy is remarkably decreased. Therefore, in order to create a highly accurate prediction model with fewer explanatory variables, variable selection methods such as the total variable method, the variable increase method, the variable reduction method, and the variable designation method are used.

다음으로, 주성분회귀분석(PCR ; Principal Component Regression)은 중회귀분석이 가지는 시료수가 많아야 하는 것과 다중공선성의 문제를 해결하기 위해 개발된 방법이다. 주성분회귀분석은 본래의 변수에서 추출한 주성분을 설명변수로 사용하여 중회귀식을 구한다.Next, Principal Component Regression (PCR) is a method developed to solve the problem of multicollinearity and the need for a large number of samples in multiple regression analysis. Principal component regression analysis uses the principal components extracted from the original variable as explanatory variables to obtain a multiple regression equation.

주성분은 원래의 설명변수보다 훨씬 적은 주성분에 정보를 집약할 수 있으므로 회귀분석에 필요한 시료수를 줄일 수 있다. 또한, 주성분은 서로 직교하여 상호 상관성이 없으므로 다중공선성의 우려가 없다.Principal components can concentrate information on principal components much less than the original explanatory variable, thus reducing the number of samples required for regression analysis. In addition, since the main components are orthogonal to each other, there is no concern of multicollinearity.

한편, PLS(Partial Least Square)회귀분석은 통상의 회귀분석에서 오차를 설명변수마다 가정하는 것과 달리 설명변수와 목적변수의 양 변수에 모두 오차를 가정한다. PLS회귀분석은 잠재적인 인자를 추출해서 설명변수로 하는데, 추출할 때에 설명변수와 목적변수를 함께 이용하는 것이 주성분분석과의 차이점이다. PLS회귀분석은 변수가 가지고 있는 전체 정보를 이용해서 회귀식를 산출하기 때문에 주성분회귀분석 보다 높은 예측 정확도를 얻을 수 있다. 또 주성분 분석과 마찬가지로 다중공선성, 시료수 등의 문제를 해결할 수 있다.On the other hand, PLS (Partial Least Square) regression analysis assumes an error in both the explanatory variable and the objective variable, unlike the general regression analysis that assumes an error for each explanatory variable. In PLS regression analysis, potential factors are extracted and used as explanatory variables. The difference from principal component analysis is that explanatory variables and objective variables are used together when extracting. PLS regression analysis can obtain higher prediction accuracy than principal component regression analysis because the regression equation is calculated using the total information of the variable. Also, similar to the principal component analysis, problems such as multicollinearity and number of samples can be solved.

가시광선 또는 근적외선을 이용하는 종래의 분광 성분 분석 장치는 텅스텐-할로겐 램프 등을 광원으로 사용하고, 단색화장치로 약 400nm 내지 2500nm 대역의 빛을 감지하기 위해 빛을 분산시키는 회절발(grating)과, 거울 구동을 이용한 푸리에 변환 단색화장치가 적용된다.Conventional spectral component analysis devices using visible or near-infrared rays use a tungsten-halogen lamp as a light source, and a grating that disperses light to detect light in a band of about 400 nm to 2500 nm with a monochromator, and a mirror Fourier transform monochromator using drive is applied.

이러한 종래의 분광 성분 분석 장치는 광원으로서 고전류를 소모하는 램프를 사용하고, 그 램프가 가시광선 내지는 근적외선만 주사하는 것이 아니라 전체 파장 대역을 모두 주사하므로, 측정에 사용되지 않는 파장 대역의 주사로 인하여 측정에 필요한 전류와 전압 이상의 전력을 소모하게 되는 문제점이 있다. 이로 인해, 전체 파장 대역의 주사를 위해 고용량의 배터리가 사용되어 장치의 전체 무게를 증가시켜 장치의 휴대 및 이동에 많은 제약을 발생시키는 문제가 있다.Such a conventional spectral component analysis apparatus uses a lamp that consumes a high current as a light source, and the lamp scans all wavelength bands, not only visible or near infrared rays, so due to the scanning of the wavelength band not used for measurement. There is a problem of consuming more than the current and voltage required for measurement. For this reason, a high-capacity battery is used for scanning the entire wavelength band, thereby increasing the overall weight of the device, thereby causing many restrictions on portability and movement of the device.

또한, 종래의 성분 분석 장치는 회절발이 평형을 유지해야 하고, 외부의 충격을 최소화해야 하는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 장치 구동의 안정을 위해 고정된 상태를 유지해야 하므로 이동 중의 측정이 곤란하며, 이동 후 일정 시간이 경과한 후에 교정 과정을 거쳐 정상적인 분석이 가능하다. 특히, 회절발은 단색광을 얻기 위해 스텝 모터에 의해 구동하는데, 반복적인 구동에 의해 평형 상태 및 대역별 위치 설정에 오차가 누적되어 오작동을 유발할 수 있다.In addition, the conventional component analysis apparatus has a problem in that the diffraction feet must be balanced and external impact must be minimized. Therefore, it is difficult to measure while moving because it must be kept in a fixed state for stable operation of the device, and normal analysis is possible through a calibration process after a certain time elapses after the movement. In particular, the diffracted foot is driven by a step motor to obtain monochromatic light, and errors may accumulate in the equilibrium state and position setting for each band due to repeated driving, which may cause a malfunction.

종래의 성분 분석 장치는 전술한 문제점들로 인해 대부분 실험실에서 사용하고 있으며, 이동이 용이하고 조작이 간단한 휴대용 제품으로 제작하는 것이 상당히 어렵다. 기기가 매우 민감하여 현장용 성분 분석 장치로 보급하는 것 또한 곤란하다.Conventional component analysis devices are mostly used in laboratories due to the above-described problems, and it is very difficult to manufacture them as portable products that are easy to move and simple to operate. Since the device is very sensitive, it is also difficult to distribute it as a field component analysis device.

이러한 문제점을 개선하기 위해 간섭 필터를 이용하여 단색화를 수행하는 성분 분석 장치가 개발되었다. 간섭 필터를 이용한 성분 분석 장치는 시료를 투과한 빛 중에서 서로 다른 파장 대역을 갖는 다수 개의 간섭 필터들을 통해 협대역 빛으로 단색화하여 추출한 다음, 그 추출한 파장 대역의 스펙트럼 분석을 통해 특정 성분을 분석한다. 간섭 필터를 이용한 성분 분석 장치는 시료를 투과한 빛을 파장 대역별로 단색화하기 위해 간섭 필터를 정밀하게 회전시키는 스텝 모터를 구비한다.In order to improve this problem, a component analysis device that performs monochrome using an interference filter has been developed. A component analysis device using an interference filter extracts the monochromatic light into narrow-band light through a plurality of interference filters having different wavelength bands among light transmitted through a sample, and then analyzes a specific component through spectrum analysis of the extracted wavelength band. A component analysis apparatus using an interference filter includes a step motor that precisely rotates the interference filter to monochromate light transmitted through a sample for each wavelength band.

그러나, 간섭 필터를 이용한 종래의 성분 분석 장치는 다수의 간섭 필터와 이를 회전시키기 위한 스텝 모터 등이 기계적, 전기적, 광학적으로 연결되어야 하므로 장치 구조가 복잡하고, 제조 단가를 상승시킨다.However, in the conventional component analysis apparatus using an interference filter, since a plurality of interference filters and a step motor for rotating the interference filter must be mechanically, electrically, and optically connected, the device structure is complicated and the manufacturing cost is increased.

한국 등록 특허 공보 제10-1690073호(선행특허문헌 1)에 개시된 바와 같이 모듈화된 소형 분광기를 이용하는 휴대용 성분 분석 장치도 개발되었다. 통상적으로 사용되는 모듈형 소형 분광기는 내부에 미세 크기의 회절발과, 파장별로 서로 다른 각도로 회절된 빛을 검출하는 수광소자로 이루어진다. 이러한 소형 분광기는 측정 환경 변화와 이로 인해 직간접적으로 발생하는 잡음에 영향을 많이 받는다. 따라서, 측정 조건이 일정하도록 구조 설계가 수행되어야 하나 측정 대상이 외부에 배치될 경우 차광 부재로써 외부 잡음을 완벽히 차단하더라도 대상물 표면 상태, 측정 각도, 제조 공차 등에 의해 측정값의 신뢰도가 크게 낮아질 수 있다.As disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1690073 (Prior Patent Document 1), a portable component analysis device using a modularized small spectrometer has also been developed. A conventionally used modular compact spectrometer includes a diffractometer having a fine size inside, and a light receiving device that detects light diffracted at different angles for each wavelength. These small spectrometers are highly affected by changes in the measurement environment and noise directly or indirectly caused by this. Therefore, the structural design must be performed so that the measurement conditions are constant, but if the measurement object is placed outside, even if the external noise is completely blocked by the light blocking member, the reliability of the measurement value may be significantly lowered by the object surface condition, measurement angle, manufacturing tolerance, etc. .

한국 등록 특허 공보 제10-1690073호Korean Registered Patent Publication No. 10-1690073

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 시료 용기 없이 시료 내에 투입되어 측정하거나 일정하게 출입하도록 탈부착 가능하게 구성된 시료 수용부를 구비하여 사용의 편의성 및 일정한 측정 조건을 확보한 성분 분석 장치와, 측정 대상 시료의 기준 성분 스펙트럼 및 추정 모델을 기초로 하여 합성 스펙트럼으로부터 성분 스펙트럼 구분 및 성분 특성 분석의 신뢰도를 높일 수 있는 성분 분석 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-described problems, and is provided with a sample receiving unit configured to be inserted into a sample to be measured without a separate sample container or detachably configured to enter and exit a sample, so that the convenience of use and the component analysis that secures a certain measurement condition An object of the present invention is to provide an apparatus and a component analysis system and method capable of enhancing the reliability of component spectrum classification and component characteristic analysis from a synthesized spectrum based on a reference component spectrum and an estimated model of a sample to be measured.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The subject of the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 성분 분석 장치는 하우징; 하우징에 연결된 입력광 투과 플레이트에 의해 시료와 분리된 공간에 배치되도록 하우징에 연결되며, 입력광 투과 플레이트를 통해 시료에 빛을 조사하는 광원; 및 하우징에 연결된 출력광 투과 플레이트에 의해 시료와 분리된 공간에 배치되도록 하우징에 연결되며, 광원으로부터 조사되어 시료와 출력광 투과 플레이트를 투과한 빛을 검출하여 전기적 신호로 변환하는 검출기를 포함한다.A component analysis device according to an embodiment of the present invention for solving the above problem includes a housing; A light source connected to the housing to be disposed in a space separated from the sample by an input light transmitting plate connected to the housing, and irradiating light to the sample through the input light transmitting plate; And a detector connected to the housing so as to be disposed in a space separated from the sample by an output light transmitting plate connected to the housing, and detecting light that is irradiated from a light source and transmitted through the sample and the output light transmitting plate and converts it into an electrical signal.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 광원으로부터 검출기에 이르는 광축이 통과하는 위치에 시료 수용 공간을 형성하도록 하우징에 연결되는 시료 수용부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it may further include a sample receiving portion connected to the housing to form a sample receiving space at a position through which the optical axis from the light source to the detector passes.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 시료 수용부는 하우징에 탈착 가능하게 연결될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sample receiving portion may be detachably connected to the housing.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력광 투과 플레이트 및 출력광 투과 플레이트는 시료 수용부와 일체로 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the input light transmitting plate and the output light transmitting plate may be integrally formed with the sample receiving portion.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 시료 수용부는 외부로부터 시료 수용 공간으로 들어오는 빛을 차단하는 차광 부재를 구비할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sample receiving unit may include a light blocking member that blocks light entering the sample receiving space from the outside.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 시료의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a temperature sensor for measuring the temperature of the sample may be further included.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 시료의 습도를 측정하는 습도 센서를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a humidity sensor for measuring the humidity of a sample may be further included.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 성분 분석 시스템은 전술한 성분 분석 장치, 광원에 광도, 파장, 발광 타이밍, 발광 주기를 포함하는 광원 설정값 중 하나 이상을 제어하기 위한 신호를 송신하는 광원 제어 모듈과, 검출기의 검출 타이밍, 검출 주기, 검출 범위를 포함하는 검출기 설정값 중 하나 이상을 제어하기 위한 신호를 송신하는 검출기 제어 모듈과, 온도, 습도, 시료 종류, 추정 성분을 포함하는 측정 조건값 중 하나 이상을 기초로 하여 광원 설정값 및 검출기 설정값을 결정하고 측정 조건값을 기초로 추정 스펙트럼을 생성하는 측정 조건 설정 모듈과, 검출기로부터 전달받은 전기적 신호를 이용하여 시료에 대한 합성 스펙트럼을 생성하는 스펙트럼 생성 모듈과, 합성 스펙트럼과 추정 스펙트럼을 비교하여 시료의 성분 특성을 결정하는 스펙트럼 비교 모듈을 포함한다.The component analysis system according to another embodiment of the present invention for solving the above problems provides a signal for controlling one or more of the above-described component analysis device and a light source setting value including luminance, wavelength, emission timing, and emission period to the light source. Includes a light source control module that transmits, a detector control module that transmits a signal for controlling one or more of a detector setting value including a detection timing, a detection period, and a detection range of the detector, and temperature, humidity, sample type, and estimated components. A measurement condition setting module that determines a light source setting value and a detector setting value based on one or more of the measurement condition values, and generates an estimated spectrum based on the measurement condition value, and an electrical signal received from the detector. And a spectrum generation module for generating a synthesized spectrum, and a spectrum comparison module for determining component characteristics of a sample by comparing the synthesized spectrum and the estimated spectrum.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 광원은 서로 다른 파장 대역의 빛을 조사하는 둘 이상의 발광 소자를 포함하며, 광원 제어 모듈은 둘 이상의 발광 소자가 서로 교번하여 발광하도록 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a light source includes two or more light-emitting elements that irradiate light of different wavelength bands, and the light source control module may control two or more light-emitting elements to emit light alternately.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 광원은 광도가 조절 가능한 발광 소자를 포함하며, 광원 제어 모듈은 미리 설정된 광도 패턴에 따라 발광 소자가 발광하도록 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the light source includes a light-emitting element with adjustable luminous intensity, and the light source control module may control the light-emitting element to emit light according to a preset luminous intensity pattern.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 검출기 제어 모듈은 검출하는 빛의 광도, 파장 중 하나 이상의 범위를 설정하여 검출기를 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the detector control module may control the detector by setting one or more ranges of luminous intensity and wavelength of light to be detected.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 스펙트럼 생성 모듈은 측정 조건 설정 모듈에 의해 미리 결정된 초기 조건값에 따라 측정된 신호를 이용해 예비 합성 스펙트럼을 생성하고, 측정 조건 설정 모듈은 예비 합성 스펙트럼을 통해 시료 종류 및 추정 성분을 결정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the spectrum generation module generates a preliminary synthesis spectrum using the measured signal according to an initial condition value predetermined by the measurement condition setting module, and the measurement condition setting module generates a sample type through the preliminary synthesis spectrum. And an estimated component can be determined.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정 조건 설정 모듈은 시료 종류 및 추정 성분을 기초로 하여 둘 이상의 추정 성분을 추정 정확도가 가장 높은 기준 물질과, 추정 정확도가 상대적으로 낮은 비교 물질로 구분하며, 미리 설정된 기준 물질의 성분 스펙트럼에서 피크값이 나타나는 기준 파장 대역과 미리 설정된 비교 물질의 성분 스펙트럼에서 피크값이 나타나는 비교 파장 대역을 기초로 하여 광원 설정값 및 검출기 설정값 중 하나 이상을 결정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the measurement condition setting module divides two or more estimated components into a reference substance having the highest estimation accuracy and a comparison substance having relatively low estimation accuracy based on a sample type and an estimated component, and One or more of a light source setting value and a detector setting value may be determined based on a reference wavelength band in which a peak value appears in a component spectrum of a set reference material and a comparison wavelength band in which a peak value appears in a component spectrum of a preset comparison material.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 스펙트럼 비교 모듈은 미리 결정된 추정 조건값에 따라 기준 물질의 성분 스펙트럼과 비교 물질의 성분 스펙트럼을 이용하여 기준 파장 대역 및 비교 파장 대역에서의 추정 스펙트럼을 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the spectrum comparison module may generate an estimated spectrum in the reference wavelength band and the comparison wavelength band by using the component spectrum of the reference material and the component spectrum of the comparison material according to a predetermined estimated condition value. .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 미리 결정된 범위 내로 기준 파장 대역 및 비교 파장 대역에서의 합성 스펙트럼과 추정 스펙트럼 간의 오차가 감소하도록 추정 조건값을 교정하는 추정 조건 교정 모듈을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an estimation condition correction module may further include an estimation condition correction module for correcting an estimation condition value such that an error between the synthesized spectrum and the estimation spectrum in the reference wavelength band and the comparison wavelength band is reduced within a predetermined range.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정 조건 설정 모듈은 시료 종류 및 추정 성분을 기초로 하여 둘 이상의 추정 성분을 추정 정확도가 가장 높은 기준 물질과, 추정 정확도가 상대적으로 낮은 비교 물질로 구분하며, 미리 설정된 기준 물질의 성분 스펙트럼과 비교 물질의 성분 스펙트럼에서 흡광도 차가 가장 큰 최대 파장 대역과 흡광도 차가 가장 작은 최소 파장 대역을 기초로 하여 광원 설정값 및 검출기 설정값 중 하나 이상을 결정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the measurement condition setting module divides two or more estimated components into a reference substance having the highest estimation accuracy and a comparison substance having relatively low estimation accuracy based on a sample type and an estimated component, and One or more of a light source setting value and a detector setting value may be determined based on a maximum wavelength band having the largest absorbance difference and a minimum wavelength band having the smallest difference in absorbance in the set component spectrum of the reference material and the component spectrum of the comparison material.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 스펙트럼 비교 모듈은 미리 결정된 추정 조건값에 따라 기준 물질의 성분 스펙트럼과 비교 물질의 성분 스펙트럼을 이용하여 최대 파장 대역 및 최소 파장 대역에서의 추정 스펙트럼을 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the spectrum comparison module may generate an estimated spectrum in the maximum wavelength band and the minimum wavelength band by using the component spectrum of the reference material and the component spectrum of the comparison material according to a predetermined estimated condition value. .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 미리 결정된 범위 내로 최대 파장 대역 및 최소 파장 대역에서의 합성 스펙트럼과 추정 스펙트럼 간의 오차가 감소하도록 추정 조건값을 교정하는 추정 조건 교정 모듈을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an estimation condition correction module may further include an estimation condition correction module for correcting an estimation condition value such that an error between the synthesized spectrum and the estimation spectrum in the maximum wavelength band and the minimum wavelength band is reduced within a predetermined range.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 성분 분석 방법은 측정 조건값을 설정하는 단계; 측정 조건값을 기초로 하여 광원 설정값 및 검출기 설정값을 결정하는 단계; 광원 및 검출기를 동작시켜 합성 스펙트럼을 생성하는 단계; 측정 조건값을 기초로 하여 추정 스펙트럼을 생성하는 단계; 및 합성 스펙트럼과 상기 추정 스펙트럼을 비교하여 시료의 성분 특성을 결정하는 단계를 포함한다.A component analysis method according to another embodiment of the present invention for solving the above problem includes the steps of setting a measurement condition value; Determining a light source setting value and a detector setting value based on the measurement condition value; Operating a light source and a detector to generate a synthesized spectrum; Generating an estimated spectrum based on the measurement condition value; And comparing the synthesized spectrum and the estimated spectrum to determine component properties of the sample.

본 발명에 따른 성분 분석 장치에 의하면, 일정한 조건에서 시료를 분광 분석함으로써 측정 중 발생하는 내외부 잡음을 최소화하고 일정한 조건에서 반복적으로 측정을 수행함으로써 측정값을 교정함으로써 높은 신뢰도의 분석을 수행할 수 있다.According to the component analysis device according to the present invention, it is possible to perform analysis with high reliability by minimizing internal and external noise generated during measurement by spectral analysis of a sample under certain conditions, and calibrating the measured values by repeatedly performing measurements under certain conditions. .

또한, 측정 대상 시료의 기준 성분 스펙트럼으로부터 특성 분석에 유리한 파장 대역을 선정하고, 간소화된 추정 모델을 기초로 하여 반복된 측정을 통해 상관도 분석에서 변수 해석에 소요되는 시간을 단축하고 충분한 신뢰도를 확보할 수 있으며, 단색화 장치, 간섭 필터 등을 사용하지 않고 해당 파장 대역의 광원과 검출기만을 이용하여 간단한 구조로 소형화할 수 있다. 휴대성이 우수하여 광범위한 지역에서 지속적인 모니터링이 가능하며, 반복된 측정을 통해 추정 모델을 지속적으로 개선하여 신뢰도를 높일 수 있어 현장 분석에 적합하다.In addition, the wavelength band that is advantageous for characteristic analysis is selected from the reference component spectrum of the measurement target sample, and through repeated measurements based on the simplified estimation model, the time required for variable analysis in the correlation analysis is shortened and sufficient reliability is secured. It can be miniaturized with a simple structure by using only a light source and a detector in the corresponding wavelength band without using a monochromator or interference filter. Because of its excellent portability, continuous monitoring is possible in a wide area, and it is suitable for on-site analysis as it can continuously improve the estimation model through repeated measurements to increase reliability.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성분 분석 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성분 분석 장치의 개략적인 측단면도이다.
도 3은 도 2의 성분 분석 장치의 개략적인 평단면도이다.
도 4는 분해 상태인 도 2의 성분 분석 장치의 개략적인 측단면도이다.
도 5는 변형 실시예에 따른 도 2의 성분 분석 장치의 개략적인 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 성분 분석 장치의 개략적인 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 성분 분석 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 성분 분석 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 성분 분석 방법의 각 단계를 도시한 흐름도이다.
1 is a schematic block diagram of a component analysis system according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic side cross-sectional view of a component analysis device according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic plan cross-sectional view of the component analysis device of FIG. 2.
4 is a schematic side cross-sectional view of the component analysis device of FIG. 2 in an exploded state.
5 is a schematic side cross-sectional view of the component analysis device of FIG. 2 according to a modified embodiment.
6 is a schematic block diagram of a component analysis device according to another embodiment of the present invention.
7 is a schematic block diagram of a component analysis system according to another embodiment of the present invention.
8 is a schematic block diagram of a component analysis system according to another embodiment of the present invention.
9 is a flowchart showing each step of a component analysis method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 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.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the 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 forms different from each other, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.The shapes, sizes, ratios, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present invention are exemplary, and the present invention is not limited to the illustrated matters. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. When'include','have','consists of' and the like mentioned in the specification are used, other parts may be added unless'only' is used. In the case of expressing the constituent elements in the singular, it includes the case of including the plural unless specifically stated otherwise.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the constituent elements, it is interpreted as including an error range even if there is no explicit description.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.In the case of a description of the positional relationship, for example, if the positional relationship of two parts is described as'upper','upper of','lower of','next to','right' Or, unless'direct' is used, one or more other parts may be located between the two parts.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.When an element or layer is referred to as “on” another element or layer, it includes all cases where another layer or other element is interposed directly on or in the middle of another element. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.The size and thickness of each component shown in the drawings are illustrated for convenience of description, and the present invention is not limited to the size and thickness of the illustrated component.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.Each of the features of the various embodiments of the present invention can be partially or entirely combined or combined with each other, and as a person skilled in the art can fully understand, technically various interlocking and driving are possible, and each of the embodiments may be independently implemented with respect to each other. It may be possible to do it together in a related relationship.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 성분 분석 시스템에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a component analysis system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성분 분석 시스템(1000)은 성분 분석 장치(1100)와, 사용자 단말(1200)과, 서버(1300)를 포함한다.1 to 5, a component analysis system 1000 according to an embodiment of the present invention includes a component analysis device 1100, a user terminal 1200, and a server 1300.

성분 분석 장치(1100)는 시료 수용부(1110)와, 광원(1120)과, 검출기(1130)와, 환경 센서(1150)와, 전원공급부(1160)와, 디스플레이부(1170)와, 통신부(1180)를 포함한다.The component analysis device 1100 includes a sample receiving unit 1110, a light source 1120, a detector 1130, an environmental sensor 1150, a power supply unit 1160, a display unit 1170, and a communication unit ( 1180).

사용자 단말(1200)은 모바일 기기, 예를 들면 스마트폰으로 구성될 수 있다. 사용자 단말이 스마트폰으로 구성되는 경우 서비스를 제공받기 위하여 관리 프로그램이 탑재된 어플리케이션을 설치하여 이를 통해 서버(1300)와 연결되어 서비스를 제공받을 수 있다.The user terminal 1200 may be configured as a mobile device, for example, a smartphone. When the user terminal is configured with a smartphone, an application equipped with a management program may be installed in order to receive a service and connected to the server 1300 through this to receive a service.

서버(1300)는 사용자 단말(1200)과 유무선 통신망을 통해 데이터를 송수신한다. 서버(1300)는 성분 분석 장치(1100)의 구성 정보, 광원 설정값, 검출기 설정값, 초기 조건값, 측정 조건값, 추정 조건값, 대상 시료에 대한 성분 스펙트럼, 각각의 성분 스펙트럼에서의 피크 파장 대역, 각각의 성분 스펙트럼 간 상세히 후술되는 최대 파장 대역 및 최소 파장 대역에 대한 정보를 저장하는 데이터 베이스(1310)를 포함할 수 있다. 데이터 베이스(1310)에 저장된 정보는 성분 분석 장치(1100) 및 사용자 단말(1200)을 통해 제공되는 정보를 시간에 따라 누적적으로 기록하고, 반복되는 분석에 의한 데이터 간 관계를 반영하여 지속적으로 갱신될 수 있다. 이로써, 데이터 베이스 내 저장 정보는 사용자가 본 발명을 계속하여 실시함에 따라 정확성 및 신뢰성이 향상될 수 있다.The server 1300 transmits and receives data to and from the user terminal 1200 through a wired or wireless communication network. The server 1300 includes configuration information of the component analysis device 1100, a light source setting value, a detector setting value, an initial condition value, a measurement condition value, an estimated condition value, a component spectrum for a target sample, and a peak wavelength in each component spectrum. It may include a database 1310 for storing information on a maximum wavelength band and a minimum wavelength band, which will be described later in detail between the band and each component spectrum. The information stored in the database 1310 is cumulatively recorded over time of information provided through the component analysis device 1100 and the user terminal 1200, and is continuously updated by reflecting the relationship between data through repeated analysis. Can be. Accordingly, the accuracy and reliability of information stored in the database can be improved as the user continues to implement the present invention.

시료 수용부(1110)는 성분 분석의 대상이 되는 시료가 수용되어 광원(1120) 및 검출기(1130)에 의해 측정이 이루어지는 시료 수용 공간(Q)을 형성한다. 시료 수용부(1110)는 입력광 투과 플레이트(1111)와, 출력광 투과 플레이트(1112)와, 차광 부재(1114)를 포함한다.The sample accommodating part 1110 forms a sample accommodating space Q in which a sample to be subjected to component analysis is received and measurement is performed by the light source 1120 and the detector 1130. The sample receiving portion 1110 includes an input light transmitting plate 1111, an output light transmitting plate 1112, and a light blocking member 1114.

시료 수용부(1110)는 광원(1120)으로부터 검출기(1130)에 이르는 광축이 통과하는 위치에 시료 수용 공간을 형성한다. 검출기(1130)의 수광부로 직접 닿도록 놓이는 광원(1120)의 광축이 시료 수용 공간을 통과하도록 시료 수용부(1110)를 배치함으로써 시료에 흡수되지 않은 빛이 검출기(1130)에 검출될 수 있다. 광원(1120)은 입력광 투과 플레이트(1111)와, 다른 구성요소들이 실장되는 공간을 형성하는 하우징(1113)의 일부분에 둘러싸인 공간에 배치되며, 검출기(1130)는 출력광 투과 플레이트(1112)와 하우징(1113)의 다른 부분에 둘러싸인 공간에 배치될 수 있다. 투과 플레이트(1111, 1112)는 광원(1120)의 광축에 대해 수직하게 배치될 수 있다. 즉, 입력광 투과 플레이트(1111)와 출력광 투과 플레이트(1112)는 서로 평행하게 배치되어 대면할 수 있다. 한편, 측정 시 투과 플레이트(1111, 1112)의 굴절률에 따라 측정 결과가 상이하므로 투과 플레이트(1111, 1112)의 소재 선정 시 굴절률, 두께 등을 고려하는 것이 바람직하다.The sample accommodating part 1110 forms a sample accommodating space at a position through which the optical axis from the light source 1120 to the detector 1130 passes. Light not absorbed by the sample may be detected by the detector 1130 by arranging the sample receiving unit 1110 so that the optical axis of the light source 1120 placed to directly reach the light receiving unit of the detector 1130 passes through the sample receiving space. The light source 1120 is disposed in a space surrounded by an input light transmitting plate 1111 and a portion of the housing 1113 forming a space in which other components are mounted, and the detector 1130 includes the output light transmitting plate 1112 and It may be disposed in a space enclosed by other parts of the housing 1113. The transmission plates 1111 and 1112 may be disposed perpendicular to the optical axis of the light source 1120. That is, the input light transmitting plate 1111 and the output light transmitting plate 1112 may be disposed parallel to each other to face each other. Meanwhile, since the measurement results are different according to the refractive index of the transmission plates 1111 and 1112 during measurement, it is preferable to consider the refractive index and thickness when selecting a material for the transmission plates 1111 and 1112.

시료 수용부(1110)는 도 3에 도시된 바와 같이 입력광 투과 플레이트(1111)와 출력광 투과 플레이트(1112)를 일체로 포함할 수 있다. 서로 평행하게 배치된 투과 플레이트(1111, 1112)의 양측면에는 외부로부터 시료 수용부(1110) 내의 시료 수용 공간으로 들어오는 빛을 차단하는 차광 부재(1114)가 구비될 수 있다. 차광 부재(1114)는 투과 플레이트(1111, 1112)와 일체로 형성될 수 있으나, 투과 플레이트(1111, 1112)와는 분리된 채 하우징(1113)에 고정되도록 구성될 수도 있다. 본 실시예에서 투과 플레이트(1111, 1112)와 차광 부재(1114)에 의해 둘러싸인 시료 수용 공간의 평단면이 사각형 형상을 가지는 것으로 도시되었으나, 원형, 삼각형, 반원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. The sample receiving part 1110 may integrally include an input light transmitting plate 1111 and an output light transmitting plate 1112 as shown in FIG. 3. Light blocking members 1114 may be provided on both sides of the transmission plates 1111 and 1112 arranged parallel to each other to block light entering the sample receiving space in the sample receiving portion 1110 from the outside. The light blocking member 1114 may be integrally formed with the transmission plates 1111 and 1112, but may be configured to be fixed to the housing 1113 while being separated from the transmission plates 1111 and 1112. In the present embodiment, a flat cross-section of the sample receiving space surrounded by the transmission plates 1111 and 1112 and the light blocking member 1114 is shown to have a rectangular shape, but may have various shapes such as a circle, a triangle, and a semicircle.

시료 수용부(1110)는 하우징(1113)에 탈착 가능하게 연결될 수 있다. 시료 수용부(1110)가 하우징(1113)에 분리된 상태에서 시료를 시료 수용부(1110) 내 시료 수용 공간에 넣고 나서 시료 수용부(1110)를 하우징(1113)에 결합시킬 수 있다. 도시하지는 않았지만, 시료 수용부(1110)는 하우징(1113)의 측벽에 형성된 슬라이딩 가이드 부재에 의해 안내 되어 광원(1120)과 검출기(1130) 사이를 슬라이드 이동하며 하우징(1113)에 결합되거나 하우징(1113)으로부터 분리되도록 구성될 수 있다. 또한, 시료 수용부(1110)는 공지의 다양한 탈착 가능한 결합 방식에 의해 하우징(1113)에 연결될 수 있다.The sample receiving part 1110 may be detachably connected to the housing 1113. In a state in which the sample receiving portion 1110 is separated from the housing 1113, the sample may be inserted into the sample receiving space in the sample receiving portion 1110 and then the sample receiving portion 1110 may be coupled to the housing 1113. Although not shown, the sample receiving portion 1110 is guided by a sliding guide member formed on the sidewall of the housing 1113 and slides between the light source 1120 and the detector 1130 and is coupled to the housing 1113 or the housing 1113 ) Can be configured to be separated from. In addition, the sample receiving portion 1110 may be connected to the housing 1113 by various known detachable coupling methods.

한편, 본 발명의 변형 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 입력광 투과 플레이트(1111')는 광원(1120) 측 하우징(1113')에 결합되고, 출력광 투과 플레이트(1112')는 검출기(1130) 측 하우징(1113')에 결합될 수 있다. 이때, 시료는 본 발명에 따른 장치 내부가 아닌 외부 공간에 배치되는 것이며, 즉, 시료는 입력광 투과 플레이트(1111')와 출력광 투과 플레이트(1112') 사이 공간을 자유롭게 드나들 수 있는 상태로 위치하게 된다. 이때, 투과 플레이트(1111', 1112')의 사이 공간을 둘러싸도록 투과 플레이트(1111', 1112')의 양측면에 배치되도록 하우징(1113')에 차광 부재(1114')가 각각 연결될 수 있다. 이러한 변형 실시예를 통해 다른 용기에 담겨 있는 시료로서, 예를 들면 분말, 결정, 알갱이, 액체 등의 시료에 광원(1120) 부분과 검출기(1130) 부분이 잠기도록 삽입하여 측정을 수행할 수 있다. 이러한 방식을 통해 시료를 별도의 시료 수용부에 담을 필요 없이 장치를 시료에 삽입함으로써 입력광 투과 플레이트(1111')와 출력광 투과 플레이트(1112') 사이에 시료가 자연스럽게 흘러 들어와 광원(1120)과 검출기(1130) 간 광축 사이에 시료가 배치될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 시료 수용 공간의 개구부, 즉, 투과 플레이트(1111', 1112')와 차광 부재(1114')의 측부로 형성되어 시료 수용 공간과 외부 공간이 연결되는 개구부는 별도의 차광 리드 등의 동작에 의해 개폐될 수 있다.Meanwhile, in a modified embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the input light transmitting plate 1111 ′ is coupled to the light source 1120 side housing 1113 ′, and the output light transmitting plate 1112 ′ is a detector ( 1130) may be coupled to the side housing 1113'. At this time, the sample is disposed in an external space, not inside the device according to the present invention, that is, the sample is in a state in which the space between the input light transmitting plate 1111' and the output light transmitting plate 1112' can freely enter and exit. Will be located. In this case, the light blocking members 1114 ′ may be respectively connected to the housing 1113 ′ so as to be disposed on both sides of the transmission plates 1111 ′ and 1112 ′ so as to surround the space between the transmission plates 1111 ′ and 1112 ′. Through this modified embodiment, measurement can be performed by inserting the light source 1120 part and the detector 1130 part so that the part of the light source 1120 and the part of the detector 1130 are immersed in a sample such as powder, crystal, grain, liquid, etc. as a sample contained in another container. . Through this method, the sample flows naturally between the input light transmitting plate 1111 ′ and the output light transmitting plate 1112 ′ by inserting the device into the sample without having to place the sample in a separate sample receiving unit. A sample may be disposed between the optical axes between the detectors 1130. Although not shown, the openings of the sample receiving space, that is, the openings formed by the side portions of the transmission plates 1111 ′ and 1112 ′ and the light blocking member 1114 ′ to connect the sample receiving space and the external space, are provided with separate light blocking leads, etc. It can be opened and closed by operation.

광원(1120)은 입력광 투과 플레이트(1111)에 의해 시료와 분리된 공간에 배치되도록 하우징(1113)에 연결된다. 전술한 바와 같이 광원(1120)은 하우징(1113)과 입력광 투과 플레이트(1111)에 의해 형성된 공간에 배치되어 입력광 투과 플레이트(1111)를 통해 시료에 빛을 조사한다.The light source 1120 is connected to the housing 1113 to be disposed in a space separated from the sample by the input light transmitting plate 1111. As described above, the light source 1120 is disposed in a space formed by the housing 1113 and the input light transmitting plate 1111 to irradiate light to the sample through the input light transmitting plate 1111.

광원(1120)은 광도가 가장 높게 나타나는 광축을 중심으로 소정 각도 범위로 빛을 조사한다. 광원(1120)은 광축이 투과 플레이트(1111, 1112)를 관통하도록 배치된다. 광원(1120)의 광축은 투과 플레이트(1111, 1112)의 투과면에 수직하게 배치될 수 있다.The light source 1120 irradiates light in a predetermined angle range around the optical axis at which the luminous intensity is the highest. The light source 1120 is disposed so that the optical axis passes through the transmission plates 1111 and 1112. The optical axis of the light source 1120 may be disposed perpendicular to the transmission surfaces of the transmission plates 1111 and 1112.

광원(1120)은 서로 다른 파장 대역의 빛을 조사하는 둘 이상의 발광 소자를 포함할 수 있다. 성분 조성 범위가 미리 결정된 시료를 분석하는 경우 후술할 기준 파장 대역, 비교 파장 대역, 최대 파장 대역, 최소 파장 대역 등 분석에 필요한 파장 대역을 미리 알 수 있으므로, 해당 파장 대역의 빛을 조사할 수 있는 발광 소자가 사용될 수 있다. 이를 통해 특정 시료 분석을 위한 기기로서 제조 단가를 현저하게 낮출 수 있다. 한편, 광원(1120)은 가시광선 및 근적외선 영역 중 일부 또는 전체 범위의 빛을 조사할 수 있는 하나 또는 둘 이상의 발광 소자를 포함할 수 있다. 측정 대상 성분, 측정 파장 대역 등을 고려하여 공지의 다양한 발광소자를 광원(1120)으로 사용할 수 있다.The light source 1120 may include two or more light emitting devices that irradiate light of different wavelength bands. When analyzing a sample with a predetermined component composition range, the wavelength band required for analysis, such as the reference wavelength band, the comparison wavelength band, the maximum wavelength band, and the minimum wavelength band, which will be described later, can be known in advance, so that light in the corresponding wavelength band can be irradiated. Light-emitting elements can be used. Through this, it is possible to significantly reduce the manufacturing cost as a device for analyzing a specific sample. Meanwhile, the light source 1120 may include one or two or more light emitting devices capable of irradiating light in some or all of the visible and near-infrared regions. Various known light emitting devices may be used as the light source 1120 in consideration of a component to be measured, a wavelength band of measurement, and the like.

광원(1120)은 광도가 조절 가능한 발광 소자를 포함할 수 있다. 전압 조절기 등 광원(1120)의 전압, 전류를 조절하여 광원(1120)의 광도를 조절할 수 있는 별도의 소자를 더 포함할 수 있다. 분석 시 광도를 조절함으로써 장치 내외부에서 일정하게 발생하는 잡음, 또는 주기적으로 발생하는 잡음 등을 효과적으로 분리할 수 있다.The light source 1120 may include a light emitting device with adjustable luminous intensity. A separate element capable of adjusting the luminous intensity of the light source 1120 by controlling the voltage and current of the light source 1120, such as a voltage regulator, may be further included. By adjusting the luminous intensity during analysis, it is possible to effectively separate noise that occurs regularly inside and outside the device or that occurs periodically.

검출기(1130)는 출력광 투과 플레이트(1112)에 의해 시료와 분리된 공간에 배치되도록 하우징(1113)에 연결된다. 전술한 바와 같이 검출기(1130)는 하우징(1113)과 출력광 투과 플레이트(1112)에 의해 형성된 공간에 배치되어 광원(1120)으로부터 조사되어 시료와 출력광 투과 플레이트(1112)를 투과한 빛을 검출하여 전기적 신호로 변환한다.The detector 1130 is connected to the housing 1113 to be disposed in a space separated from the sample by the output light transmitting plate 1112. As described above, the detector 1130 is disposed in a space formed by the housing 1113 and the output light transmitting plate 1112 to detect light transmitted through the sample and the output light transmitting plate 1112 by being irradiated from the light source 1120 To convert it into an electrical signal.

검출기(1130)는 포토다이오드, 모듈형 분광기 등이 사용될 수 있다. 검출기(1130)는 검출하는 빛의 파장 대역, 파장 대역의 광협, 분해능, 동작 주기 등을 고려하여 공지의 다양한 검출 소자를 포함할 수 있다.The detector 1130 may be a photodiode, a modular spectrometer, or the like. The detector 1130 may include various known detection elements in consideration of a wavelength band of light to be detected, a narrowness of the wavelength band, resolution, and operation period.

도시된 바와 같이, 검출기(1130)는 광원(1120)의 맞은편에 위치하여 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 광원(1120)으로부터 조사되어 투과 플레이트(1111, 1112) 및 시료를 투과한 빛이 검출기(1130)로 입사한다.As shown, the detector 1130 may be positioned opposite to the light source 1120 and disposed to face each other. Light irradiated from the light source 1120 and transmitted through the transmission plates 1111 and 1112 and the sample enters the detector 1130.

시료 수용부(1110) 또는 하우징(1113)에는 온도 센서(1151), 습도 센서(1152) 등 분석 조건을 측정할 수 있는 하나 이상의 환경 센서(1150)가 구비될 수 있다. 환경 센서(1150)를 통해 분석 결과에 영향을 미치는 환경 요인을 파악함으로써 동일한 시료에 대해 분석 조건의 영향 정도를 고려하여 추후 추정 과정에 이를 반영할 수 있다. 환경 센서(1150)는 시료의 온도, 습도 등을 직접 측정하거나, 시료 수용부(1110) 내부의 온도, 습도 등을 측정할 수도 있다.One or more environmental sensors 1150 capable of measuring analysis conditions, such as a temperature sensor 1151 and a humidity sensor 1152, may be provided in the sample accommodating part 1110 or the housing 1113. By identifying environmental factors that affect the analysis result through the environmental sensor 1150, the degree of influence of the analysis conditions on the same sample may be considered and reflected in a later estimation process. The environmental sensor 1150 may directly measure the temperature, humidity, etc. of the sample, or may measure the temperature and humidity inside the sample receiving part 1110.

전원공급부(1160)는 성분 분석 장치(1100)의 각 구성요소들로 전원을 공급한다. 전원공급부(1160)는 기계적 및 전기적으로 분리 가능하게 구성될 수 있다. 또한, 분리된 전원공급부(1160)는 여분의 다른 전원공급부로 교체될 수 있다. 또한, 전원공급부(1160)는 성분 분석 장치(1100)와 일체로 구성될 수도 있다. 이때, 전원공급부(1160)는 별도의 충전 장치(미도시)에 의해 전력을 공급받아 충전될 수 있다. 예를 들면, 전원공급부(1160)는 유선 전력 전송 방식 또는 무선 전력 전송 방식으로 충전 장치로부터 전력을 공급받을 수 있다. 전원공급부(1160)는 자기유도 방식, 자기공명 방식, 마이크로파 라디에이션 방식 중 하나 이상의 방식을 통해 무선으로 전력을 공급받을 수 있다.The power supply unit 1160 supplies power to each component of the component analysis apparatus 1100. The power supply unit 1160 may be configured to be mechanically and electrically separable. In addition, the separated power supply unit 1160 may be replaced with an extra power supply unit. In addition, the power supply unit 1160 may be integrally configured with the component analysis device 1100. In this case, the power supply unit 1160 may be charged by receiving power by a separate charging device (not shown). For example, the power supply unit 1160 may receive power from the charging device through a wired power transmission method or a wireless power transmission method. The power supply unit 1160 may wirelessly receive power through one or more of a magnetic induction method, a magnetic resonance method, and a microwave radiation method.

디스플레이부(1170)는 성분 분석 결과, 동작 상태, 전원 공급 상태 등의 정보를 사용자에게 표시한다. 디스플레이부(1170)는 빛, 문자, 이미지, 영상을 포함하여, 소리, 진동 등의 추가적인 출력 수단을 통해 정보를 표시할 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 디스플레이부는 사용자 단말의 디스플레이 패널을 포함하는 출력 수단을 통해 구성될 수도 있다.The display unit 1170 displays information such as a component analysis result, an operation state, and a power supply state to the user. The display unit 1170 may display information, including light, text, images, and images, through additional output means such as sound and vibration. Further, although not shown, the display unit may be configured through an output means including a display panel of the user terminal.

통신부(1180)는 유선 또는 무선 통신을 통해 사용자 단말, 서버 등 외부로 정보를 전송하고 외부로부터 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부91180)는 블루투스, 와이파이(Wi-Fi), 와이브로(Wibro)와 같은 무선 통신 프로토콜, 또는 TCP/IP와 같은 유선 인터넷 프로토콜일 수 있다. 통신부(1180)의 통신 방식은 이에 한정하지 않으며, 표준으로서 공개되는 통신 규약, 또는 독자 개발된 다양한 통신 규약을 사용할 수 있다.The communication unit 1180 may transmit information to an external device such as a user terminal or a server through wired or wireless communication, and may receive information from the outside. For example, the communication unit 91180 may be a wireless communication protocol such as Bluetooth, Wi-Fi, or Wibro, or a wired Internet protocol such as TCP/IP. The communication method of the communication unit 1180 is not limited thereto, and a communication protocol disclosed as a standard or various communication protocols independently developed may be used.

전술한 성분 분석 장치(1100)는 단독으로 사용되는 개별 장치로 도시하였으나, 냉장고, 정수기, 세탁기 등의 생활가전 제품에 결합되거나, 분리 가능하게 연결되는 부속품으로 사용되거나, 그 밖에 스마트폰을 포함한 사용자 단말 등 다양한 전자 제품에 모듈 형태로 포함되거나 결합되어 사용될 수 있다. 도 1의 실시예에서 성분 분석 장치(1100)가 시료 수용부(1110), 광원(1120), 검출기(1130) 등을 모두 포함하는 것으로 도시하였으나, 도 8에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 성분 분석 시스템(4000)에서의 성분 분석 장치(4100)와 같이 전원공급부(4160), 디스플레이부(4170), 통신부(4180) 중 하나 이상이 가전 제품(4400)에 포함된 형태로 구성될 수도 있다. 이때, 가전 제품(4400)은 서버와 유선 또는 무선 통신을 통해 정보를 송수신할 수 있다. 참고로, 설명의 편의를 위해 사용자 단말, 서버는 생략하였으며 동일한 구성요소에 대한 설명 또한 생략하였다.Although the above-described component analysis device 1100 is shown as an individual device used alone, it is combined with household appliances such as refrigerators, water purifiers, washing machines, etc., or used as accessories that are detachably connected, or other users including smartphones It can be included in a variety of electronic products such as terminals or used in combination. In the embodiment of FIG. 1, the component analysis device 1100 is shown to include all of the sample receiving portion 1110, the light source 1120, the detector 1130, and the like, but according to another embodiment of the present invention shown in FIG. Like the component analysis device 4100 in the component analysis system 4000, at least one of the power supply unit 4160, the display unit 4170, and the communication unit 4180 may be included in the home appliance 4400. have. In this case, the home appliance 4400 may transmit and receive information through wired or wireless communication with the server. For reference, for convenience of description, the user terminal and the server are omitted, and the description of the same components is also omitted.

본 발명의 일 실시예에 따른 성분 분석 시스템(1000)은 광원 제어 모듈(1210)과, 검출기 제어 모듈(1220)과, 측정 조건 설정 모듈(1230)과, 스펙트럼 생성 모듈(1240)과, 스펙트럼 비교 모듈(1250)과, 추정 조건 교정 모듈(1260)을 포함한다.The component analysis system 1000 according to an embodiment of the present invention includes a light source control module 1210, a detector control module 1220, a measurement condition setting module 1230, a spectrum generation module 1240, and a spectrum comparison. A module 1250 and an estimated condition correction module 1260 are included.

광원 제어 모듈(1210)은 광도, 파장, 발광 타이밍, 발광 주기를 포함하는 광원 설정값 중 하나 이상을 제어하기 위한 신호를 광원(1120)으로 송신한다.The light source control module 1210 transmits, to the light source 1120, a signal for controlling one or more of set values of light sources including luminous intensity, wavelength, light emission timing, and light emission period.

광원 제어 모듈(1210)은 서로 다른 파장 대역의 빛을 조사하는 둘 이상의 발광 소자가 서로 교번하여 발광하도록 제어할 수 있다. 또한, 광원 제어 모듈(1210)은 발광 소자가 일시점에 하나의 파장 대역에 대한 빛을 조사하거나, 둘 이상의 파장 대역에 대한 빛을 동시에 조사하도록 제어할 수 있다.The light source control module 1210 may control two or more light-emitting devices that irradiate light of different wavelength bands to emit light alternately. In addition, the light source control module 1210 may control the light emitting element to irradiate light for one wavelength band at a time or to simultaneously irradiate light for two or more wavelength bands.

또한, 광원 제어 모듈(1210)은 광도 조절 가능한 발광 소자를 미리 설정된 광도 패턴에 따라 발광하도록 제어할 수 있다. 광원 제어 모듈(1210)은 발광 소자가 일정한 광도로 지속적으로 발광하거나, 둘 이상의 광도를 시간에 따라 조합하여 발광하도록 발광 소자를 제어할 수 있다. 또한, 광원 제어 모듈(1210)은 미리 설정된 패턴에 따라 발광 기간 및 휴지 기간을 조합하여 발광 소자를 제어할 수 있다.In addition, the light source control module 1210 may control the light-emitting element capable of adjusting the luminous intensity to emit light according to a preset luminous intensity pattern. The light source control module 1210 may control the light-emitting element so that the light-emitting element continuously emit light with a constant light intensity or light by combining two or more light intensities over time. In addition, the light source control module 1210 may control the light emitting device by combining the light emission period and the rest period according to a preset pattern.

전술한 바와 같이, 광원(1120)의 제어 방식은 시료의 종류, 성분의 광학적 특성, 잡음 특성 등을 고려하여 분석 결과의 신뢰도를 극대화할 수 있는 방식으로 다양하게 선정될 수 있다. 이러한 광도 제어, 파장 제어, 타이밍 제어는 일정한 주기를 가지고 반복적으로 수행될 수 있다. 1회의 분석 과정을 수행하면서 복수 주기의 측정을 수행하여 주기별 측정값의 평균을 이용함으로써 일시적 잡음 영향을 최소화할 수 있다.As described above, the control method of the light source 1120 may be variously selected in such a way that the reliability of the analysis result can be maximized in consideration of the type of sample, optical characteristics of components, noise characteristics, and the like. Such luminous intensity control, wavelength control, and timing control may be repeatedly performed with a certain period. It is possible to minimize the effect of temporary noise by performing a single analysis process while performing multiple periods of measurement and using the average of the measured values for each period.

검출기 제어 모듈(1220)은 검출기(1130)의 검출 타이밍, 검출 주기, 검출 범위를 포함하는 검출기 설정값 중 하나 이상을 제어하기 위한 신호를 송신한다. 검출기 제어 모듈(1220)은 일정한 시간 간격을 두고 지속적으로 검출 동작을 수행하도록 검출기(1130)를 제어할 수 있다. 검출기 제어 모듈(1220)은 검출하는 빛의 광도, 파장 중 하나 이상의 범위를 설정하여 검출기(1130)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 검출 파장 대역의 상하한을 설정하거나 검출 광도의 상하한을 설정할 수 있다.The detector control module 1220 transmits a signal for controlling one or more of a detector setting value including a detection timing, a detection period, and a detection range of the detector 1130. The detector control module 1220 may control the detector 1130 to continuously perform a detection operation at a predetermined time interval. The detector control module 1220 may control the detector 1130 by setting one or more ranges of a luminous intensity and a wavelength of light to be detected. For example, it is possible to set the upper and lower limits of the detection wavelength band or the upper and lower limits of the detection luminous intensity.

측정 조건 설정 모듈(1230)은 온도, 습도, 시료 종류, 추정 성분을 포함하는 측정 조건값 중 하나 이상을 기초로 하여 광원 설정값 및 검출기 설정값을 결정한다. 측정 조건 설정 모듈(1230)은 온도 센서(1151) 및 습도 센서(1152)에 의해 측정된 시료 온도 및 습도 데이터와, 후술하는 바와 같이 예비 합성 스펙트럼 및 데이터 베이스 내 성분 스펙트럼을 비교하여 추정된 시료 종류 및 추정 성분을 기초로 하여 광원 설정값 및 검출기 설정값을 결정할 수 있다.The measurement condition setting module 1230 determines a light source setting value and a detector setting value based on one or more of measurement condition values including temperature, humidity, sample type, and estimated component. The measurement condition setting module 1230 compares the sample temperature and humidity data measured by the temperature sensor 1151 and the humidity sensor 1152 with the preliminary synthesis spectrum and the component spectrum in the database as described later, and the estimated sample type And the light source setting value and the detector setting value may be determined based on the estimated component.

측정 조건 설정 모듈(1230)은 측정 조건값을 확정하기 전, 즉 시료 종류 및 추정 성분을 추정하기 전에 예비 합성 스펙트럼을 구하기 위한 초기 조건값을 사전에 설정할 수 있다. 초기 조건값을 통해 투과 플레이트(1111, 1112)의 굴절률, 시료 수용부(1110)를 포함하는 장치 구성요소로부터 직간접적으로 발생하는 잡음, 제품마다 사용되는 각각의 구성요소 차이로 인한 측정값의 미세 오차 등을 최종 분석결과에 반영할 수 있다. 초기 조건값은 시료가 수용되지 않은 상태에서의 측정값과 온습도 데이터를 이용하여 설정할 수 있다.The measurement condition setting module 1230 may set an initial condition value for obtaining a preliminary synthesis spectrum before determining the measurement condition value, that is, before estimating the sample type and the estimated component. Through the initial condition value, the refractive index of the transmission plates 1111 and 1112, noise directly or indirectly generated from the device components including the sample receiving part 1110, and the fineness of the measured value due to the difference in each component used for each product. Errors, etc. can be reflected in the final analysis result. The initial condition value can be set using the measured value and temperature/humidity data in a state in which the sample is not accommodated.

미리 결정된 초기 조건값에 따라 광원 설정값 및 검출기 설정값을 결정하여 측정된 신호를 이용해 예비 합성 스펙트럼을 생성하며, 측정 조건 설정 모듈(1230)은 예비 합성 스펙트럼과 사전에 데이터 베이스에 구축해 놓은 성분 스펙트럼을 비교하여 시료 종류 및 추정 성분을 1차적으로 추정할 수 있다. 성분 스펙트럼은 공지의 성분 분석 장치를 이용하여 얻거나, 이미 성분 조성을 알고 있는 시료를 본 실시예의 성분 분석 장치를 이용하여 측정하여 생성할 수 있다.A light source setting value and a detector setting value are determined according to a predetermined initial condition value, and a preliminary synthesized spectrum is generated using the measured signal, and the measurement condition setting module 1230 is a preliminary synthesis spectrum and a component spectrum established in the database in advance. By comparing the sample type and the estimated component can be estimated primarily. The component spectrum can be obtained by using a known component analysis device, or can be generated by measuring a sample whose component composition is already known using the component analysis device of this example.

측정 조건 설정 모듈(1230)은 예비 합성 스펙트럼과 예상 성분 스펙트럼의 분석을 통해 추정된 시료 종류 및 추정 성분을 기초로 하여 둘 이상의 추정 성분을 추정 정확도가 가장 높은 기준 물질과, 추정 정확도가 상대적으로 낮은 비교 물질로 구분할 수 있다. 예를 들면, 제1 성분에 대한 특정 파장 대역에서의 피크값 또는 변화율이 제2 성분에 대한 특정 파장 대역에서의 피크값 또는 변화율보다 미리 설정된 성분 스펙트럼에 더욱 근접하게 나타날 경우, 제1 성분을 기준 물질, 제2 성분을 비교 물질로 구분할 수 있다.The measurement condition setting module 1230 determines two or more estimated components based on the sample type and the estimated component estimated through the analysis of the preliminary synthesis spectrum and the expected component spectrum, and the reference material having the highest estimation accuracy and the relatively low estimation accuracy. It can be classified as a comparative substance. For example, if the peak value or rate of change in a specific wavelength band for the first component appears closer to the preset component spectrum than the peak value or rate of change in a specific wavelength band for the second component, the first component is referenced. The substance and the second component can be classified as a comparative substance.

기준 물질과 비교 물질을 구분한 후, 기준 물질의 성분 스펙트럼에서 피크값이 나타나는 기준 파장 대역과 비교 물질의 성분 스펙트럼에서 피크값이 나타나는 비교 파장 대역을 결정할 수 있으며, 이를 기초로 하여 광원 설정값 및 검출기 설정값 중 하나 이상을 조정할 수 있다. 기준 파장 대역 및 비교 파장 대역 내에서 빛을 조사하도록 광원(1120)을 제어하거나, 각각의 성분 스펙트럼에서 기준 파장 대역 및 비교 파장 대역에서의 흡광도를 기초로 광원(1120)의 광도 또는 검출기(1130)의 검출 광도를 조정할 수 있다.After classifying the reference material and the comparison material, the reference wavelength band in which the peak value appears in the component spectrum of the reference material and the comparison wavelength band in which the peak value appears in the component spectrum of the comparison material can be determined. One or more of the detector settings can be adjusted. Controls the light source 1120 to irradiate light within the reference wavelength band and the comparison wavelength band, or the luminous intensity of the light source 1120 or the detector 1130 based on the absorbance in the reference wavelength band and the comparison wavelength band in each component spectrum The detection light intensity of can be adjusted.

측정 조건 설정 모듈(1230)은 기준 물질의 성분 스펙트럼과 비교 물질의 성분 스펙트럼에서 각각의 흡광도 차가 가장 큰 최대 파장 대역과 흡광도 차가 가장 작은 최소 파장 대역을 결정할 수 있으며, 이를 기초로 하여 광원 설정값 및 검출기 설정값 중 하나 이상을 조정할 수 있다. 예를 들어, 기준 물질의 성분 스펙트럼과 비교 물질의 성분 스펙트럼이 동일한 그래프 상에서 교차하는 경우, 기준 물질의 흡광도가 비교 물질의 흡광도보다 가장 많은 차이로 큰 파장 대역이 최대 파장 대역, 기준 물질의 흡광도보다 비교 물질의 흡광도가 가장 많은 차이로 큰 파장 대역이 최소 파장 대역이 된다. 기준 물질 및 비교 물질의 성분 스펙트럼에서 피크값이 명확하게 나타나지 않는 경우 최대 파장 대역 및 최소 파장 대역을 기초로 광원(1120)과 검출기(1130)를 제어할 수 있다.The measurement condition setting module 1230 may determine a maximum wavelength band with the largest difference in absorbance and a minimum wavelength band with the smallest difference in absorbance in the component spectrum of the reference material and the component spectrum of the comparison material. One or more of the detector settings can be adjusted. For example, if the component spectrum of the reference material and the component spectrum of the comparison material intersect on the same graph, the absorbance of the reference material is the greatest difference than the absorbance of the comparison material. The difference in absorbance of the comparative material is the largest, and the large wavelength band becomes the minimum wavelength band. When peak values do not clearly appear in the component spectrum of the reference material and the comparison material, the light source 1120 and the detector 1130 may be controlled based on the maximum wavelength band and the minimum wavelength band.

한편, 예비 합성 스펙트럼에서 기준 물질의 성분 스펙트럼에서의 피크값은 확인되나 비교 물질의 성분 스펙트럼에서의 피크값이 명확히 나타나지 않는 경우, 기준 파장 대역과 함께 최대 파장 대역 및 최소 파장 대역을 동시에 고려하여 광원(1120)과 검출기(1130)를 제어할 수도 있다.On the other hand, if the peak value in the component spectrum of the reference material is confirmed in the preliminary synthesis spectrum, but the peak value in the component spectrum of the comparison material is not clearly displayed, the light source is considered simultaneously with the reference wavelength band and the maximum and minimum wavelength bands It is also possible to control the 1120 and the detector 1130.

스펙트럼 생성 모듈(1240)은 검출기(1130)로부터 전달받은 전기적 신호를 이용하여 시료에 대한 합성 스펙트럼을 생성한다. 스펙트럼 생성 모듈(1240)은 검출기(1130)의 분해능을 고려하여 단위 파장 대역에 대한 흡광도를 모아 합성 스펙트럼을 생성할 수 있다. 광원(1120)으로부터 조사되는 빛의 파장별 광도가 상이하거나, 파장별로 동일한 광도의 빛을 검출기(1130)가 검출하는 값이 상이할 경우, 이러한 파장별 차이를 합성 스펙트럼 생성 시 조정하여 생성할 수 있다.The spectrum generation module 1240 generates a synthesized spectrum for the sample by using the electrical signal received from the detector 1130. The spectrum generation module 1240 may generate a synthesized spectrum by collecting absorbance for a unit wavelength band in consideration of the resolution of the detector 1130. When the luminous intensity of light irradiated from the light source 1120 is different for each wavelength, or the value detected by the detector 1130 for light of the same luminous intensity for each wavelength is different, the difference for each wavelength can be adjusted and generated when generating a synthesis spectrum. have.

스펙트럼 생성 모듈(1240)은 미리 설정된 초기 조건값에 따라 측정된 신호를 이용해 예비 합성 스펙트럼을 생성할 수 있다. 예비 합성 스펙트럼을 통해 시료의 상태, 성분 조성을 정확하게 파악하는 것이 곤란할 수 있으나, 데이터 베이스에 준비된 성분 스펙트럼과의 비교를 통해 시료 종류, 추정 성분 등을 파악할 수 있다.The spectrum generation module 1240 may generate a preliminary synthesis spectrum using a signal measured according to a preset initial condition value. Although it may be difficult to accurately determine the state of the sample and the composition of the sample through the preliminary synthesis spectrum, it is possible to identify the sample type and the estimated component through comparison with the component spectrum prepared in the database.

또한, 스펙트럼 생성 모듈(1240)은 추정된 시료 종류 및 추정 성분과 온습도 데이터를 포함하는 측정 조건값을 기초로 추정 스펙트럼을 생성한다. 추정 스펙트럼은 시료 종류 및 추정 성분에 대응하는 성분 스펙트럼을 합성하여 생성할 수 있다. 각각의 성분 스펙트럼을 합성하여 추정 스펙트럼을 생성할 때 온도, 습도, 파장 대역, 추정 성분, 측정 광도 범위 등에 따라 서로 다른 추정 조건값을 이용할 수 있다. 예를 들면, 각각의 추정 성분의 파장별 흡광도를 합하여 추정 스펙트럼을 생성할 수 있으며, 온습도에 따라 파장별 흡광도를 소정 비율로 합하여 추정 스펙트럼을 생성할 수도 있다. 또한, 파장 대역에 따라 서로 상이한 비율로 흡광도를 합하여 추정 스펙트럼을 생성할 수도 있다.In addition, the spectrum generation module 1240 generates an estimated spectrum based on the estimated sample type, the estimated component, and a measurement condition value including temperature and humidity data. The estimated spectrum can be generated by synthesizing a component spectrum corresponding to the sample type and the estimated component. When generating an estimated spectrum by synthesizing each component spectrum, different estimated condition values may be used depending on temperature, humidity, wavelength band, estimated component, and measured luminous intensity range. For example, the estimated spectrum may be generated by summing the absorbance of each estimated component for each wavelength, and the estimated spectrum may be generated by summing the absorbance for each wavelength according to the temperature and humidity. In addition, the estimated spectrum may be generated by summing absorbance at different ratios according to the wavelength band.

전술한 합성 스펙트럼은 둘 이상의 성분을 포함하는 시료를 검출기(1130)에 의해 전달된 전기적 신호를 기초로 검출기(1130)에 의해 측정된 빛의 파장별 흡광도를 이용하여 생성하며, 성분 스펙트럼은 단일 성분에 대해 측정된 빛의 파장별 흡광도를 이용하여 생성할 수 있다.The above-described synthesis spectrum is generated by using the absorbance for each wavelength of light measured by the detector 1130 on the basis of an electrical signal transmitted by the detector 1130 for a sample containing two or more components, and the component spectrum is a single component It can be generated by using the absorbance for each wavelength of light measured for.

스펙트럼 생성 모듈(1240)은 미리 결정된 추정 조건값에 따라 기준 물질의 성분 스펙트럼과 비교 물질의 성분 스펙트럼을 이용하여 기준 파장 대역 및 비교 파장 대역에서의 추정 스펙트럼을 생성할 수 있다.The spectrum generation module 1240 may generate an estimated spectrum in the reference wavelength band and the comparison wavelength band by using the component spectrum of the reference material and the component spectrum of the comparison material according to a predetermined estimation condition value.

또한, 스펙트럼 생성 모듈(1240)은 미리 결정된 추정 조건값에 따라 기준 물질의 성분 스펙트럼과 비교 물질의 성분 스펙트럼을 이용하여 최대 파장 대역 및 최소 파장 대역에서의 추정 스펙트럼을 생성할 수 있다.In addition, the spectrum generation module 1240 may generate an estimated spectrum in the maximum wavelength band and the minimum wavelength band by using the component spectrum of the reference material and the component spectrum of the comparison material according to a predetermined estimated condition value.

기준 파장 대역, 비교 파장 대역, 최대 파장 대역 및 최소 파장 대역과 같이 전체 파장 대역 중에서 일부 파장 대역을 분석 대상 영역으로 설정하여 광원(1120) 및 검출기(1130) 설정값을 조정하고 해당 대역의 추정 스펙트럼을 선택적으로 생성함으로써, 성분별로 광학적 특성이 강하게 나타나는 파장 대역에서 집중적으로 분석을 수행함으로써 측정 결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.By setting some of the wavelength bands to be analyzed, such as the reference wavelength band, the comparative wavelength band, the maximum wavelength band, and the minimum wavelength band, the light source 1120 and detector 1130 settings are adjusted, and the estimated spectrum of the corresponding band By selectively generating, it is possible to improve the reliability of the measurement result by intensively performing the analysis in a wavelength band in which optical properties are strong for each component.

스펙트럼 비교 모듈(1250)은 합성 스펙트럼과 추정 스펙트럼을 비교하여 시료의 성분 특성을 결정한다. 또한, 스펙트럼 비교 모듈(1250)은 예비 합성 스펙트럼과 데이터 베이스 내 성분 스펙트럼을 비교하여 시료 종류 및 추정 성분을 추정할 수 있다. 이하에서는 성분 스펙트럼과 합성 스펙트럼의 비교에 대한 설명을 추정 스펙트럼과 합성 스펙트럼의 비교에 포함하여 설명하겠다.The spectrum comparison module 1250 compares the synthesized spectrum and the estimated spectrum to determine component characteristics of the sample. In addition, the spectrum comparison module 1250 may estimate the sample type and the estimated component by comparing the pre-synthesis spectrum with the component spectrum in the database. Hereinafter, a description of the comparison of the component spectrum and the synthesized spectrum will be included in the comparison of the estimated spectrum and the synthesized spectrum.

기준 파장 대역 및 비교 파장 대역을 결정하여 추정 스펙트럼을 생성하는 경우, 스펙트럼 비교 모듈(1250)은 합성 스펙트럼 및 추정 스펙트럼의 기준 파장 대역 및 비교 파장 대역에서 각각 기준 파장 피크값 및 비교 파장 피크값을 이용하여 성분 유무 및 성분 비율을 산출할 수 있다. 스펙트럼 비교 모듈(1250)은 예비 합성 스펙트럼과 성분 스펙트럼의 비교를 통해 추정한 시료 종류 및 추정 성분을 재차 확인하고, 성분 간 조성 비율, 농도 등을 상세하게 분석할 수 있다. 예를 들면, 동일한 조건에서 생성된 기준 물질과 성분 물질의 성분 스펙트럼에서의 피크값과, 추정 스펙트럼에서의 기준 파장 피크값 및 비교 파장 피크값을 합성 스펙트럼에 나타난 피크값과 비교하여 피크값의 크기 비율, 온습도 영향 등을 통해 성분 간 조성 비율을 판단할 수 있다. 한편, 예비 합성 스펙트럼에서 파악하지 못한 미량 함유 성분도 추가적으로 확인할 수 있다.When generating an estimated spectrum by determining the reference wavelength band and the comparison wavelength band, the spectrum comparison module 1250 uses the reference wavelength peak value and the comparison wavelength peak value in the reference wavelength band and the comparison wavelength band of the synthesized spectrum and the estimated spectrum, respectively. Thus, the presence or absence of components and the ratio of components can be calculated. The spectrum comparison module 1250 may reconfirm the sample type and the estimated component estimated through the comparison of the preliminary synthesis spectrum and the component spectrum, and analyze the composition ratio and concentration between components in detail. For example, the peak value in the component spectrum of the reference material and the component material generated under the same conditions, the reference wavelength peak value and the comparison wavelength peak value in the estimated spectrum are compared with the peak value shown in the synthesis spectrum, and the magnitude of the peak value The composition ratio between components can be determined through the ratio and the influence of temperature and humidity. On the other hand, it is possible to additionally identify trace-containing components that were not identified in the preliminary synthesis spectrum.

또한, 최대 파장 대역 및 최소 파장 대역을 결정하여 추정 스펙트럼을 생성하는 경우, 스펙트럼 비교 모듈(1250)은 합성 스펙트럼 및 추정 스펙트럼의 최대 파장 대역 및 최소 파장 대역에서 흡광도를 이용하여 성분 유무 및 성분 비율을 산출할 수 있다. 각각 동일한 조건에서 측정된 기준 물질 성분 스펙트럼에서 최소 파장 대역에서의 흡광도를 X00, 최대 파장 대역에서의 흡광도를 X01, 비교 물질 성분 스펙트럼에서 최소 파장 대역에서의 흡광도를 X10, 최대 파장 대역에서의 흡광도를 X11, 합성 스펙트럼에서 최소 파장 대역에서의 흡광도를 Y0, 최대 파장 대역에서의 흡광도를 Y1, 전체 시료 중 기준 물질의 비율을 K0, 전체 시료 중 비교 물질의 비율을 K1이라 하면, 물질의 조성 비율과 해당 물질에 대한 흡광도가 서로 비례한다고 가정할 때 아래의 수학식 1의 결과를 얻을 수 있다.In addition, when generating an estimated spectrum by determining the maximum and minimum wavelength bands, the spectrum comparison module 1250 determines the presence or absence of components and component ratios using absorbance in the maximum and minimum wavelength bands of the synthesized spectrum and the estimated spectrum. Can be calculated. In the reference material component spectrum measured under the same conditions, the absorbance in the minimum wavelength band is X 00 , the absorbance in the maximum wavelength band is X 01 , the absorbance in the minimum wavelength band in the comparative material component spectrum is X 10 , and in the maximum wavelength band. The absorbance of X 11 , the absorbance in the minimum wavelength band in the synthesis spectrum Y 0 , the absorbance in the maximum wavelength band Y 1 , the ratio of the reference substance in the whole sample K 0 , the ratio of the comparison substance in the whole sample K 1 Assuming that the composition ratio of the substance and the absorbance for the substance are proportional to each other, the result of Equation 1 below can be obtained.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식 1을 통해 K0와 K1의 비율을 구할 수 있으며, 즉 기준 물질과 비교 물질 간 조성 비율을 구할 수 있다. 수학식 1을 기준 물질과 n개의 비교 물질에 대해 n+1개의 파장 대역에서의 비례식으로 변경하면 아래의 수학식 2를 얻을 수 있다.The ratio of K 0 and K 1 can be obtained through Equation 1, that is, the composition ratio between the reference substance and the comparison substance can be obtained. If Equation 1 is changed to a proportional equation in n+1 wavelength bands for the reference material and n comparison materials, the following Equation 2 can be obtained.

Figure pat00002
Figure pat00002

수학식 1과 마찬가지로 상기 수학식 2를 통해 총 n+1개의 물질 간 조성 비율을 구할 수 있다. 물질의 흡광도가 조성 비율에 비례하지 않고 조성 비율 K에 대한 함수 f(K)를 따라 변화할 때, 상기 수학식 2를 아래의 수학식 3과 같이 개선할 수 있다.Like Equation 1, the composition ratio between a total of n+1 substances can be obtained through Equation 2 above. When the absorbance of a material is not proportional to the composition ratio and changes according to the function f(K) for the composition ratio K, Equation 2 can be improved as shown in Equation 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

성분별 분석 결과를 다양한 조성 비율 하에 반복적으로 수행함으로써 조성 비율에 대한 흡광도 함수 f(K)를 개선할 수 있다. 상기 흡광도 함수를 계산의 편의를 위해 파장 대역에 따라 구간별로 1차 함수 형태로 정리할 수 있다. 또한, 온도, 습도, 파장에 따른 흡광도 변화율을 고려하여 함수의 변수로 추가할 수 있다. 이때, 추가되는 변수들 또한 각각의 구간에 따라 단순화하여 계산의 용이성을 도모할 수 있다. 한편, 조성 비율, 온도, 습도, 파장 등에 따른 흡광도 변화율은 추정 조건값으로서 성분 스펙트럼을 합성하여 추정 스펙트럼 생성 시 고려할 수 있다. 이러한 추정 조건값은 흡광도에 영향을 미치는 다양한 요인들을 고려하여 설정될 수 있다.By repeatedly performing the analysis result for each component under various composition ratios, the absorbance function f(K) for the composition ratio can be improved. For convenience of calculation, the absorbance function may be arranged in the form of a linear function for each section according to the wavelength band. In addition, it can be added as a function variable in consideration of the rate of change in absorbance according to temperature, humidity, and wavelength. At this time, the added variables may also be simplified according to each section to facilitate calculation. Meanwhile, the rate of change in absorbance according to the composition ratio, temperature, humidity, wavelength, etc. can be considered when generating the estimated spectrum by synthesizing the component spectrum as an estimated condition value. This estimated condition value may be set in consideration of various factors affecting absorbance.

추정 조건 교정 모듈(1260)은 미리 결정된 범위 내로 기준 파장 대역 및 비교 파장 대역에서의 합성 스펙트럼과 추정 스펙트럼 간의 오차가 감소하도록 추정 조건값을 교정할 수 있다. 또한, 추정 조건 교정 모듈(1260)은 미리 결정된 범위 내로 최대 파장 대역 및 최소 파장 대역에서의 합성 스펙트럼과 추정 스펙트럼 간의 오차가 감소하도록 추정 조건값을 교정할 수 있다. 예를 들면, 추정 조건 교정 시에는 전체 파장 대역에 대한 합성 스펙트럼과 추정 스펙트럼을 구한 후 각 파장 대역별 흡광도 간 비율을 고려하여 파장 대역에 따른 흡광도 변화율에 대한 추정 조건값을 교정할 수 있다. 마찬가지로 다양한 온도 조건, 습도 조건, 조성 비율에 대한 측정 및 비율 분석을 통해 각각의 요소에 대한 추정 조건값을 교정할 수 있다.The estimation condition correction module 1260 may correct the estimation condition value such that an error between the synthesized spectrum and the estimated spectrum in the reference wavelength band and the comparison wavelength band is reduced within a predetermined range. In addition, the estimation condition correction module 1260 may correct the estimation condition value such that an error between the synthesized spectrum and the estimated spectrum in the maximum wavelength band and the minimum wavelength band is reduced within a predetermined range. For example, when calibrating the estimation condition, after obtaining the synthesized spectrum and the estimated spectrum for the entire wavelength band, the estimated condition value for the rate of change in absorbance according to the wavelength band may be corrected in consideration of the ratio between the absorbance for each wavelength band. Similarly, it is possible to calibrate the estimated condition value for each element through measurement and ratio analysis of various temperature conditions, humidity conditions, and composition ratio.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 성분 분석 시스템(2000)은 광원 제어 모듈(2210) 및 검출기 제어 모듈(2220)은 성분 분석 장치(2100) 및 사용자 단말(2200) 중 하나 이상에 포함될 수 있다. 광원 제어 모듈(2210) 및 검출기 제어 모듈(2220)이 성분 분석 장치(2100) 및 사용자 단말(2200)에 걸쳐 있는 것으로 도시되었으나, 도 1에서와 같이 사용자 단말(2200)에만 포함되는 것뿐 아니라, 성분 분석 장치(2100)에만 포함될 수 있으며, 모듈 내 일부 기능들이 분할되어 성분 분석 장치(2100)와 사용자 단말(2200)에 모두 포함될 수도 있다. 도 1의 실시예와 동일한 설명에 대해서는 생략하도록 한다.6, a component analysis system 2000 according to another embodiment of the present invention includes at least one of a light source control module 2210 and a detector control module 2220 of the component analysis device 2100 and the user terminal 2200. Can be included in Although the light source control module 2210 and the detector control module 2220 are shown to be spanning the component analysis device 2100 and the user terminal 2200, it is not only included in the user terminal 2200 as in FIG. 1, It may be included only in the component analysis device 2100, and some functions within the module may be divided and included in both the component analysis device 2100 and the user terminal 2200. The same description as the embodiment of FIG. 1 will be omitted.

도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성분 분석 시스템(3000)은 측정 조건 설정 모듈(3230), 스펙트럼 생성 모듈(3240), 스펙트럼 비교 모듈(3250) 및 추정 조건 교정 모듈(3260)이 사용자 단말(3200) 및 서버(3300) 중 하나 이상에 포함될 수 있다. 측정 조건 설정 모듈(3230), 스펙트럼 생성 모듈(3240), 스펙트럼 비교 모듈(3250) 및 추정 조건 교정 모듈(3260)이 사용자 단말(3200) 및 서버(3300)에 걸쳐 있는 것으로 도시되었으나, 도 1에서와 같이 사용자 단말(3200)에만 포함되는 것뿐 아니라, 서버(3300)에만 포함될 수 있으며, 모듈 내 일부 기능들이 분할되어 사용자 단말(3200)과 서버(3300)에 모두 포함될 수도 있다. 또한, 측정 조건 설정 모듈(3230), 스펙트럼 생성 모듈(3240), 스펙트럼 비교 모듈(3250) 및 추정 조건 교정 모듈(3260)이 각각 사용자 단말(3200) 및 서버(3300) 중 임의의 구성요소에 포함될 수도 있다.Referring to FIG. 7, a component analysis system 3000 according to another embodiment of the present invention includes a measurement condition setting module 3230, a spectrum generation module 3240, a spectrum comparison module 3250, and an estimation condition correction module 3260. ) May be included in one or more of the user terminal 3200 and the server 3300. Although the measurement condition setting module 3230, the spectrum generation module 3240, the spectrum comparison module 3250, and the estimation condition correction module 3260 are shown to span the user terminal 3200 and the server 3300, in FIG. 1 As described above, not only the user terminal 3200 but also the server 3300 may be included, and some functions within the module may be divided to be included in both the user terminal 3200 and the server 3300. In addition, a measurement condition setting module 3230, a spectrum generation module 3240, a spectrum comparison module 3250, and an estimation condition correction module 3260 are included in arbitrary components of the user terminal 3200 and the server 3300, respectively. May be.

데이터 베이스(3310) 또한 사용자 단말(3200) 및 서버(3300) 중 하나 이상에 포함될 수 있다. 데이터 베이스(3310)가 사용자 단말(3200) 및 서버(3300)에 걸쳐 있는 것으로 도시되었으나, 도 1에서와 같이 서버(3300)에만 포함되는 것뿐 아니라, 사용자 단말(3200)에만 포함되는 것도 가능하며, 데이터 별로 분할되어 사용자 단말(3200)과 서버(3300)에 모두 포함될 수도 있다. 도 1의 실시예와 동일한 설명에 대해서는 생략하도록 한다.The database 3310 may also be included in one or more of the user terminal 3200 and the server 3300. Although the database 3310 is shown to span the user terminal 3200 and the server 3300, it is possible to be included only in the user terminal 3200 as well as included only in the server 3300 as shown in FIG. , Data may be divided and included in both the user terminal 3200 and the server 3300. The same description as the embodiment of FIG. 1 will be omitted.

참고로, 전술한 실시예에서 성분 분석 장치, 사용자 단말, 가전 제품, 서버 중 둘 이상은 서로 통신 매체를 통해 정보를 송수신할 수 있다. 이러한 통신 매체는 유선 포인트 투 포인트 형태 또는 다분기 형태로 구성될 수 있다. 유선 통신 매체로는 이더넷(ethernet), USB, 및 RS-232를 포함하는 공지의 유선 통신 수단이 사용될 수 있다. 또한, 통신 매체는 광학 통신 수단 또는 무선 통신 수단일 수 있다.For reference, in the above-described embodiment, two or more of the component analysis device, the user terminal, the home appliance, and the server may transmit and receive information through a communication medium. Such a communication medium may be configured in a wired point-to-point form or a multi-branch form. As the wired communication medium, known wired communication means including Ethernet, USB, and RS-232 may be used. Further, the communication medium may be an optical communication means or a wireless communication means.

컴퓨팅 시스템은 매체 또는 네트워크 포트로부터의 지시를 판독하도록 구성된 논리 장치로서, 서버에 접속 가능하며 고정된 매체를 구비한다. 컴퓨팅 시스템은 인터넷 또는 인트라넷에 접속할 수 있다. 시스템은 중앙 처리 장치(CPU), 디스크 드라이브, 입력 장치 및 출력 장치를 포함한다. 데이터 통신은 통신 매체를 통해 근거리 또는 원거리 위치에 있는 서버와 연결될 수 있다. 통신 매체는 데이터를 송수신하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 통신 매체는 네트워크 접속, 무선 접속 또는 인터넷 접속일 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 사용자 또는 사용자에 의해 사용되는 장치와 통신하도록 연결될 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 인터넷을 통해 다른 컴퓨터와 또는 서버를 통해 컴퓨터와 통신하도록 연결될 수 있다. 또한, 시스템은 네트워크와 연결된 하나 이상의 장치를 활성화시키고 장치 또는 시스템에 의해 수행된 측정의 상태 또는 결과를 전달할 수 있다.A computing system is a logical device configured to read instructions from a medium or network port, connectable to a server, and having a fixed medium. The computing system can be connected to the Internet or an intranet. The system includes a central processing unit (CPU), a disk drive, an input unit and an output unit. The data communication can be connected to a server in a local or remote location through a communication medium. Communication media may include means for transmitting and receiving data. The communication medium may be a network connection, a wireless connection or an Internet connection. The computing system may be coupled to communicate with a user or a device used by the user. The computing system may be connected to communicate with another computer through the Internet or with a computer through a server. In addition, the system may activate one or more devices connected to the network and communicate the status or results of measurements performed by the device or system.

무선 네트워크는 휴대폰, 스마트폰, PC, 노트북, 웨어러블 기기, 무선 호출기, 헤드셋, 프린터, PDA를 포함하는 시스템 또는 통신 네트워크에서 사용할 수 있는 공지의 다양한 모바일 기기와 통합될 수 있다. 예를 들면, 모바일 기기는 트랜스시버, 안테나, 프로세서, 디스플레이, 오디오 트랜스듀서, 전자기 데이터 저장장치, 메모리, 플래시 메모리, 집적 회로, 인터페이스, 코더-디코더, 범용 비동기화 송수신기(UART) 등을 포함할 수 있다.The wireless network can be integrated with a variety of known mobile devices that can be used in systems or communication networks including cell phones, smartphones, PCs, notebooks, wearable devices, pagers, headsets, printers, PDAs. For example, mobile devices may include transceivers, antennas, processors, displays, audio transducers, electromagnetic data storage devices, memories, flash memories, integrated circuits, interfaces, coders-decoders, universal asynchronous transceivers (UARTs), and the like. have.

모바일 사용자가 무선 접속을 통해 근거리 네트워크에 접속할 수 있는 무선 LAN이 하나 이상의 성분 분석 장치 또는 성분 분석 시스템 사이의 무선 통신을 위해 사용될 수 있다. 무선 통신은 예를 들면 와이브로(WiBro), 와이파이(WiFi), 지그비(ZIGBEE), 블루투스(Bluetooth), 울트라 와이드 밴드(Ultra Wide Band), 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC) 등 빛, 적외선, 라디오, 및 마이크로파 등과 같은 전자기파를 통해 전파하는 통신을 포함할 수 있다. 블루투스 제품은 모바일 기기간의 링크 및 인터넷 연결을 제공하기 위해 사용될 수 있다.A wireless LAN through which a mobile user can connect to a local area network through a wireless connection may be used for wireless communication between one or more component analysis devices or component analysis systems. Wireless communication is, for example, WiBro, WiFi, ZIGBEE, Bluetooth, Ultra Wide Band, Near Field Communication (NFC), light, infrared, etc. It may include communications that propagate through electromagnetic waves such as radio and microwaves. Bluetooth products can be used to provide links and Internet connections between mobile devices.

또한, 일부 무선 네트워크에서 다중 인터페이스 장치(MID)가 사용될 수 있다. 다중 인터페이스 장치는 블루투스 인터페이스 및 IEEE 802.11 인터페이스와 같이 두 개의 독립적 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있다. 다중 인터페이스 장치는 이로써 블루투스 장치를 포함하여 둘 이상의 개별적인 네트워크에 참여하게 할 수 있다.In addition, multiple interface devices (MIDs) may be used in some wireless networks. The multi-interface device may include two independent network interfaces, such as a Bluetooth interface and an IEEE 802.11 interface. Multi-interface devices can thereby participate in two or more separate networks, including Bluetooth devices.

컴퓨팅 시스템은 성분 분석 장치와 같은 하나 이상의 장치를 포함하는 컴퓨터 네트워크의 일부분으로 배치될 수 있다. 서버는 태블릿 PC, 스마트폰, PC 등과 같은 여러 클라이언트 컴퓨팅 환경을 갖는 통신 네트워크를 통해 상호 접속될 수 있다. 또한, 네트워크 컴퓨팅 환경은 공지의 다양한 데이터 보안 프로토콜을 사용할 수 있다. 각각의 클라이언트 컴퓨팅 환경은 서버 컴퓨팅 환경의 액세스를 얻기 위해 웹 브라우저, 그래픽 사용자 인터페이스, 모바일 데스크탑 환경과 같은 하나 이상의 컴퓨팅 어플리케이션을 지원하도록 작동 가능한 작동 시스템을 구비할 수 있다.The computing system may be deployed as part of a computer network that includes one or more devices, such as component analysis devices. The servers may be interconnected through a communication network having multiple client computing environments such as tablet PCs, smartphones, PCs, and the like. In addition, the network computing environment can use various well-known data security protocols. Each client computing environment may have an operating system operable to support one or more computing applications such as a web browser, graphical user interface, and mobile desktop environment to gain access to the server computing environment.

사용자는 소정의 데이터 또는 컴퓨팅 어플리케이션을 얻기 위해 클라이언트 컴퓨팅 환경에서 운영되는 컴퓨팅 어플리케이션과 교류할 수 있다. 데이터 및/또는 컴퓨팅 어플리케이션은 서버 컴퓨팅 환경에 저장되어 통신 네트워크에 대해 클라이언트 컴퓨팅 환경을 통해 사용자들과 통신할 수 있다. 사용자는 서버 컴퓨팅 환경에 일부 또는 전체에 수용된 특정 데이터 및 어플리케이션에 접근 권한을 요구할 수 있다. 데이터는 클라이언트 컴퓨팅 환경과 서버 컴퓨팅 환경 사이에서의 통신을 통해 처리 및 저장될 수 있다. 서버 컴퓨팅 환경은 컴퓨팅 어플리케이션, 프로세스 및 애플릿, 인증, 암호화, 커뮤니케이션 데이터 및 어플리케이션을 호스트할 수 있고, 트랜잭션을 실현하기 위해 다른 서버 컴퓨팅 환경, 제3 서비스 공급자, 네트워크 결합 스토리지(NAS) 및 스토리지 영역 네트워크(SAN)와 연결될 수 있다.A user may interact with a computing application running in a client computing environment to obtain predetermined data or computing application. Data and/or computing applications may be stored in a server computing environment to communicate with users through a client computing environment over a communication network. The user may request access rights to specific data and applications accommodated in some or all of the server computing environment. Data may be processed and stored through communication between the client computing environment and the server computing environment. The server computing environment can host computing applications, processes and applets, authentication, encryption, communication data and applications, and other server computing environments, third-party service providers, network-attached storage (NAS) and storage area networks to realize transactions. (SAN) can be connected.

이하에서는 전술한 성분 분석 시스템을 이용하여 시료의 성분을 분석하는 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of analyzing a component of a sample using the aforementioned component analysis system will be described.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성분 분석 방법은 초기 조건값 설정 단계(S101)와, 광원 설정값 및 검출기 설정값 결정 단계(S102)와, 예비 합성 스펙트럼 생성 단계(S103)와, 성분 스펙트럼과 예비 합성 스펙트럼을 비교하여 시료 종류 및 추정 성분을 추정하는 단계(S104)와, 측정 조건값을 설정하는 단계(S105)와, 광원 설정값 및 검출기 설정값 결정 단계(S106)와, 광원 및 검출기를 동작시켜 합성 스펙트럼을 생성하는 단계(S107)와, 측정 조건값 및 추정 조건값을 기초로 추정 스펙트럼을 생성하는 단계(S108)와, 합성 스펙트럼 및 추정 스펙트럼을 비교하여 시료 종류 및 성분 조성을 결정하는 단계(S109)와, 추정 조건을 교정하는 단계(S110)를 포함한다.9, the component analysis method according to an embodiment of the present invention includes an initial condition value setting step (S101), a light source setting value and a detector setting value determining step (S102), and a preliminary synthesis spectrum generation step (S103). And, by comparing the component spectrum and the pre-synthesis spectrum to estimate the sample type and the estimated component (S104), setting the measurement condition value (S105), the light source setting value and the detector setting value determining step (S106), , By operating a light source and a detector to generate a synthesized spectrum (S107), generating an estimated spectrum based on a measurement condition value and an estimated condition value (S108), and comparing the synthesized spectrum and the estimated spectrum to obtain a sample type and It includes a step of determining the component composition (S109) and a step of calibrating the estimated condition (S110).

초기 조건값은 시료가 수용되지 않은 상태에서의 측정값과 온습도 데이터를 이용하여 설정할 수 있다.The initial condition value can be set using the measured value and temperature/humidity data in a state in which the sample is not accommodated.

먼저, 시료가 수용되지 않은 상태에서 생성한 스펙트럼과 온습도 데이터를 이용하여 초기 조건값을 설정한다(S101). 설정된 초기 조건값에 따라 광원을 구동하기 위한 광원 설정값과 검출기를 구동하기 위한 검출기 설정값을 결정한다(S102). 시료의 종류 및 성분 조성을 모르는 경우 전체 파장 대역을 단시간 내에 측정하여 이후 단계에서의 추정 과정을 거쳐 시료 종류 및 추정 성분을 파악할 수 있다.First, an initial condition value is set using the spectrum and temperature and humidity data generated in a state in which the sample is not accommodated (S101). A light source setting value for driving the light source and a detector setting value for driving the detector are determined according to the set initial condition value (S102). If the type and composition of the sample is not known, the entire wavelength band can be measured within a short period of time, and the sample type and the estimated component can be identified through the estimation process in a later step.

결정된 광원 설정값 및 검출기 설정값에 따라 광원 및 검출기를 구동하여 전달된 전기적 신호를 통해 스펙트럼 생성 모듈로써 예비 합성 스펙트럼을 생성한다(S103). 데이터 베이스 내 성분 스펙트럼과 예비 합성 스펙트럼을 비교하여 시료의 종류와 추정 성분을 추정할 수 있다(S104). 추정 성분에 따라 전술한 바와 같이 기준 파장 대역 및 비교 파장 대역을 결정하거나, 최대 파장 대역 및 최소 파장 대역을 결정할 수 있다. 추정된 시료 종류 및 성분 조성에 기초하여 측정 조건값을 설정할 수 있다(S105). 이때, 측정 조건값으로 반영되는 온습도는 일정 주기로 지속적으로 측정되는 것이 바람직하다. 새롭게 설정된 측정 조건값을 기초로 하여 광원 설정값 및 검출기 설정값을 조정할 수 있다(S106). 조정된 광원 설정값 및 검출기 설정값에 따라 광원 및 검출기를 동작시켜 전달된 전기적 신호를 통해 스펙트럼 생성 모듈로써 합성 스펙트럼을 생성한다(S107). 또한, 측정 조건값 및 추정 조건값을 기초로 스펙트럼 생성 모듈로써 추정 스펙트럼을 생성한다(S108). 생성된 합성 스펙트럼 및 추정 스펙트럼을 비교함으로써 시료 종류 및 성분 조성을 결정할 수 있다(S109). 추정 성분에 따라 전술한 바와 같이 기준 파장 피크값 및 비교 파장 피크값을 비교하거나, 최대 파장 대역에서의 흡광도 및 최소 파장 대역에서의 흡광도를 이용하여 성분별 조성 비율을 결정할 수 있다. 분석 결과를 반영하여 추정 조건값을 교정하고(S110), 교정된 추정 조건값을 이용하여 새롭게 추정 스펙트럼을 생성하여 다시 합성 스펙트럼과 비교함으로써 성분 특성에 대한 결과값의 신뢰도를 높일 수 있다. S110 단계는 반복적으로 수행하여 지속적으로 결과의 정확성 및 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 반복 과정을 통해 얻는 추정 조건값은 데이터 베이스에 갱신되어 이후 성분 분석 또는 다른 사용자의 성분 분석에 사용될 수 있다.The light source and the detector are driven according to the determined light source setting value and the detector setting value, and a preliminary synthesized spectrum is generated by the spectrum generation module through the transmitted electrical signal (S103). The type of the sample and the estimated component may be estimated by comparing the component spectrum in the database with the preliminary synthesis spectrum (S104). As described above, the reference wavelength band and the comparison wavelength band may be determined according to the estimated component, or the maximum wavelength band and the minimum wavelength band may be determined. A measurement condition value may be set based on the estimated sample type and component composition (S105). At this time, it is preferable that the temperature and humidity reflected as the measurement condition value are continuously measured at a certain period. The light source setting value and the detector setting value can be adjusted based on the newly set measurement condition value (S106). The light source and the detector are operated according to the adjusted light source setting value and the detector setting value, and a synthesized spectrum is generated by the spectrum generation module through the transmitted electrical signal (S107). In addition, an estimated spectrum is generated by the spectrum generation module based on the measurement condition value and the estimated condition value (S108). The sample type and component composition may be determined by comparing the generated synthesized spectrum and the estimated spectrum (S109). Depending on the estimated component, the reference wavelength peak value and the comparison wavelength peak value may be compared as described above, or the composition ratio for each component may be determined using absorbance in the maximum wavelength band and absorbance in the minimum wavelength band. The estimated condition value is corrected by reflecting the analysis result (S110), and a new estimated spectrum is generated using the corrected estimated condition value and compared with the synthesized spectrum, thereby increasing the reliability of the result value for the component characteristic. Step S110 may be repeatedly performed to continuously improve the accuracy and reliability of the result, and the estimated condition value obtained through the iterative process may be updated in the database to be used for subsequent component analysis or component analysis of other users.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. . Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

1100: 성분 분석 장치
1110: 시료 수용부
1111: 입력광 투과 플레이트
1112: 출력광 투과 플레이트
1113: 하우징
1114: 차광 부재
1120: 광원
1130: 검출기
1150: 환경 센서
1151: 온도 센서
1152: 습도 센서
1160: 전원공급부
1170: 디스플레이부
1180: 통신부
1200: 사용자 단말
1210: 광원 제어 모듈
1220: 검출기 제어 모듈
1230: 측정 조건 설정 모듈
1240: 스펙트럼 생성 모듈
1250: 스펙트럼 비교 모듈
1260: 추정 조건 교정 모듈
1300: 서버
1310: 데이터 베이스
1000: 성분 분석 시스템
1100: component analysis device
1110: sample receiving portion
1111: input light transmitting plate
1112: output light transmitting plate
1113: housing
1114: light blocking member
1120: light source
1130: detector
1150: environmental sensor
1151: temperature sensor
1152: humidity sensor
1160: power supply
1170: display unit
1180: Ministry of Communications
1200: user terminal
1210: light source control module
1220: detector control module
1230: Measurement condition setting module
1240: spectrum generation module
1250: spectrum comparison module
1260: Estimated condition correction module
1300: server
1310: database
1000: component analysis system

Claims (19)

하우징;
상기 하우징에 연결된 입력광 투과 플레이트에 의해 시료와 분리된 공간에 배치되도록 상기 하우징에 연결되며, 상기 입력광 투과 플레이트를 통해 시료에 빛을 조사하는 광원; 및
상기 하우징에 연결된 출력광 투과 플레이트에 의해 시료와 분리된 공간에 배치되도록 상기 하우징에 연결되며, 상기 광원으로부터 조사되어 시료와 상기 출력광 투과 플레이트를 투과한 빛을 검출하여 전기적 신호로 변환하는 검출기를 포함하는 성분 분석 장치.
housing;
A light source connected to the housing so as to be disposed in a space separated from the sample by an input light transmitting plate connected to the housing, and irradiating light to the sample through the input light transmitting plate; And
A detector that is connected to the housing so as to be disposed in a space separated from the sample by an output light transmitting plate connected to the housing, and detects light transmitted from the light source and transmitted through the sample and the output light transmitting plate and converts it into an electrical signal. Component analysis device containing.
제1 항에 있어서,
상기 광원으로부터 상기 검출기에 이르는 광축이 통과하는 위치에 시료 수용 공간을 형성하도록 상기 하우징에 연결되는 시료 수용부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 분석 장치.
The method of claim 1,
And a sample receiving portion connected to the housing to form a sample receiving space at a position through which the optical axis from the light source to the detector passes.
제2 항에 있어서,
상기 시료 수용부는 상기 하우징에 탈착 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 성분 분석 장치.
The method of claim 2,
The component analysis device, characterized in that the sample receiving part is detachably connected to the housing.
제2 항에 있어서,
상기 입력광 투과 플레이트 및 상기 출력광 투과 플레이트는 상기 시료 수용부와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 성분 분석 장치.
The method of claim 2,
The component analysis device, characterized in that the input light transmitting plate and the output light transmitting plate are integrally formed with the sample receiving portion.
제2 항에 있어서,
상기 시료 수용부는 외부로부터 상기 시료 수용 공간으로 들어오는 빛을 차단하는 차광 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 성분 분석 장치.
The method of claim 2,
The component analysis device, characterized in that the sample accommodating part includes a light blocking member that blocks light entering the sample accommodating space from outside.
제1 항에 있어서,
시료의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 분석 장치.
The method of claim 1,
Component analysis device, further comprising a temperature sensor for measuring the temperature of the sample.
제1 항에 있어서,
시료의 습도를 측정하는 습도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 분석 장치.
The method of claim 1,
Component analysis device, characterized in that it further comprises a humidity sensor for measuring the humidity of the sample.
제1 항에 따른 성분 분석 장치;
상기 광원에 광도, 파장, 발광 타이밍, 발광 주기를 포함하는 광원 설정값 중 하나 이상을 제어하기 위한 신호를 송신하는 광원 제어 모듈;
상기 검출기의 검출 타이밍, 검출 주기, 검출 범위를 포함하는 검출기 설정값 중 하나 이상을 제어하기 위한 신호를 송신하는 검출기 제어 모듈;
온도, 습도, 시료 종류, 추정 성분을 포함하는 측정 조건값 중 하나 이상을 기초로 하여 상기 광원 설정값 및 상기 검출기 설정값을 결정하는 측정 조건 설정 모듈;
상기 검출기로부터 전달받은 전기적 신호를 이용하여 시료에 대한 합성 스펙트럼을 생성하고 상기 측정 조건값을 기초로 추정 스펙트럼을 생성하는 스펙트럼 생성 모듈; 및
상기 합성 스펙트럼과 상기 추정 스펙트럼을 비교하여 시료의 성분 특성을 결정하는 스펙트럼 비교 모듈을 포함하는 성분 분석 시스템.
The component analysis device according to claim 1;
A light source control module for transmitting a signal to the light source to control at least one of light source setting values including luminance, wavelength, emission timing, and emission period;
A detector control module for transmitting a signal for controlling one or more of a detection timing of the detector, a detection period, and a detector set value including a detection range;
A measurement condition setting module configured to determine the light source setting value and the detector setting value based on one or more of measurement condition values including temperature, humidity, sample type, and estimated component;
A spectrum generation module that generates a synthesized spectrum for a sample by using the electrical signal received from the detector and generates an estimated spectrum based on the measurement condition value; And
A component analysis system comprising a spectrum comparison module for comparing the synthesized spectrum and the estimated spectrum to determine component properties of a sample.
제8 항에 있어서,
상기 광원은 서로 다른 파장 대역의 빛을 조사하는 둘 이상의 발광 소자를 포함하며,
상기 광원 제어 모듈은 둘 이상의 상기 발광 소자가 서로 교번하여 발광하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 성분 분석 시스템.
The method of claim 8,
The light source includes two or more light emitting devices that irradiate light of different wavelength bands,
The light source control module is a component analysis system, characterized in that for controlling the two or more light emitting elements to emit light alternately.
제8 항에 있어서,
상기 광원은 광도가 조절 가능한 발광 소자를 포함하며,
상기 광원 제어 모듈은 미리 설정된 광도 패턴에 따라 상기 발광 소자가 발광하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 성분 분석 시스템.
The method of claim 8,
The light source includes a light emitting device with adjustable luminous intensity,
The light source control module is a component analysis system, characterized in that for controlling the light emitting device to emit light according to a preset luminous intensity pattern.
제8 항에 있어서,
상기 검출기 제어 모듈은 검출하는 빛의 광도, 파장 중 하나 이상의 범위를 설정하여 상기 검출기를 제어하는 것을 특징으로 하는 성분 분석 시스템.
The method of claim 8,
The detector control module controls the detector by setting at least one of a luminous intensity and a wavelength of light to be detected.
제8 항에 있어서,
상기 스펙트럼 생성 모듈은 상기 측정 조건 설정 모듈에 의해 미리 결정된 초기 조건값에 따라 측정된 신호를 이용해 예비 합성 스펙트럼을 생성하고,
상기 측정 조건 설정 모듈은 상기 예비 합성 스펙트럼을 통해 시료 종류 및 추정 성분을 결정하는 것을 특징으로 하는 성분 분석 시스템.
The method of claim 8,
The spectrum generation module generates a preliminary synthesis spectrum by using the measured signal according to an initial condition value predetermined by the measurement condition setting module,
The measurement condition setting module is a component analysis system, characterized in that to determine the sample type and the estimated component through the preliminary synthesis spectrum.
제12 항에 있어서,
상기 측정 조건 설정 모듈은 시료 종류 및 추정 성분을 기초로 하여 둘 이상의 추정 성분을 추정 정확도가 가장 높은 기준 물질과, 추정 정확도가 상대적으로 낮은 비교 물질로 구분하며, 미리 설정된 상기 기준 물질의 성분 스펙트럼에서 피크값이 나타나는 기준 파장 대역과 미리 설정된 상기 비교 물질의 성분 스펙트럼에서 피크값이 나타나는 비교 파장 대역을 기초로 하여 상기 광원 설정값 및 상기 검출기 설정값 중 하나 이상을 결정하는 것을 특징으로 하는 성분 분석 시스템.
The method of claim 12,
The measurement condition setting module divides two or more estimated components into a reference substance having the highest estimation accuracy and a comparison substance having relatively low estimation accuracy, based on the sample type and the estimated component, and in the component spectrum of the reference substance set in advance. A component analysis system, characterized in that one or more of the light source setting value and the detector setting value are determined based on a reference wavelength band in which a peak value appears and a comparison wavelength band in which the peak value appears in a component spectrum of the comparison material set in advance. .
제13 항에 있어서,
상기 스펙트럼 생성 모듈은 미리 결정된 추정 조건값에 따라 상기 기준 물질의 성분 스펙트럼과 상기 비교 물질의 성분 스펙트럼을 이용하여 상기 기준 파장 대역 및 상기 비교 파장 대역에서의 추정 스펙트럼을 생성하는 것을 특징으로 하는 성분 분석 시스템.
The method of claim 13,
The spectrum generation module generates an estimated spectrum in the reference wavelength band and the comparison wavelength band by using the component spectrum of the reference material and the component spectrum of the comparison material according to a predetermined estimated condition value. system.
제14 항에 있어서,
미리 결정된 범위 내로 상기 기준 파장 대역 및 상기 비교 파장 대역에서의 상기 합성 스펙트럼과 상기 추정 스펙트럼 간의 오차가 감소하도록 상기 추정 조건값을 교정하는 추정 조건 교정 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 분석 시스템.
The method of claim 14,
And an estimation condition correction module for correcting the estimation condition value such that an error between the synthesized spectrum and the estimated spectrum in the reference wavelength band and the comparison wavelength band is reduced within a predetermined range.
제12 항에 있어서,
상기 측정 조건 설정 모듈은 시료 종류 및 추정 성분을 기초로 하여 둘 이상의 추정 성분을 추정 정확도가 가장 높은 기준 물질과, 추정 정확도가 상대적으로 낮은 비교 물질로 구분하며, 미리 설정된 상기 기준 물질의 성분 스펙트럼과 상기 비교 물질의 성분 스펙트럼에서 흡광도 차가 가장 큰 최대 파장 대역과 흡광도 차가 가장 작은 최소 파장 대역을 기초로 하여 상기 광원 설정값 및 상기 검출기 설정값 중 하나 이상을 결정하는 것을 특징으로 하는 성분 분석 시스템.
The method of claim 12,
The measurement condition setting module divides two or more estimated components into a reference substance having the highest estimation accuracy and a comparison substance having relatively low estimation accuracy based on a sample type and an estimated component, and includes a component spectrum of the reference substance set in advance. And determining at least one of the light source setting value and the detector setting value based on a maximum wavelength band having the largest absorbance difference and a minimum wavelength band having the smallest difference in absorbance in the component spectrum of the comparative material.
제16 항에 있어서,
상기 스펙트럼 생성 모듈은 미리 결정된 추정 조건값에 따라 상기 기준 물질의 성분 스펙트럼과 상기 비교 물질의 성분 스펙트럼을 이용하여 상기 최대 파장 대역 및 상기 최소 파장 대역에서의 추정 스펙트럼을 생성하는 것을 특징으로 하는 성분 분석 시스템.
The method of claim 16,
The spectrum generation module generates an estimated spectrum in the maximum wavelength band and the minimum wavelength band by using the component spectrum of the reference material and the component spectrum of the comparison material according to a predetermined estimated condition value. system.
제17 항에 있어서,
미리 결정된 범위 내로 상기 최대 파장 대역 및 상기 최소 파장 대역에서의 상기 합성 스펙트럼과 상기 추정 스펙트럼 간의 오차가 감소하도록 상기 추정 조건값을 교정하는 추정 조건 교정 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 분석 시스템.
The method of claim 17,
And an estimation condition correction module for correcting the estimation condition value such that an error between the synthesized spectrum and the estimated spectrum in the maximum wavelength band and the minimum wavelength band is reduced within a predetermined range.
제8 항에 따른 성분 분석 시스템을 이용한 성분 분석 방법으로서,
측정 조건값을 설정하는 단계;
상기 측정 조건값을 기초로 하여 광원 설정값 및 검출기 설정값을 결정하는 단계;
광원 및 검출기를 동작시켜 합성 스펙트럼을 생성하는 단계;
상기 측정 조건값을 기초로 하여 추정 스펙트럼을 생성하는 단계; 및
상기 합성 스펙트럼과 상기 추정 스펙트럼을 비교하여 시료의 성분 특성을 결정하는 단계를 포함하는 성분 분석 방법.
As a component analysis method using the component analysis system according to claim 8,
Setting a measurement condition value;
Determining a light source setting value and a detector setting value based on the measurement condition value;
Operating a light source and a detector to generate a synthesized spectrum;
Generating an estimated spectrum based on the measurement condition value; And
Comprising the step of comparing the synthesized spectrum and the estimated spectrum to determine the component properties of the sample.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030022076A (en) * 2001-09-06 2003-03-15 시스멕스 가부시키가이샤 Automatic sample analyzer and its components
JP2013501937A (en) * 2009-08-13 2013-01-17 シーメンス・ヘルスケア・ダイアグノスティックス・インコーポレイテッド Method and apparatus for determining interfering substances and physical dimensions in liquid samples and containers analyzed by a clinical analyzer
KR101690073B1 (en) 2015-12-28 2016-12-27 (주)해아림 The Apparatus of Spectroscopic Analysis with compact structure
JP6150171B2 (en) * 2010-10-07 2017-06-21 シリコン バイオディバイスイズ,インク. Device for detecting a target analyte

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5765437A (en) * 1980-10-02 1982-04-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Spiral spring device
KR101984016B1 (en) * 2016-05-30 2019-05-30 주식회사 파이퀀트 Spectrometer for object compositional analysis and electronic apparatus comprising the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030022076A (en) * 2001-09-06 2003-03-15 시스멕스 가부시키가이샤 Automatic sample analyzer and its components
JP2013501937A (en) * 2009-08-13 2013-01-17 シーメンス・ヘルスケア・ダイアグノスティックス・インコーポレイテッド Method and apparatus for determining interfering substances and physical dimensions in liquid samples and containers analyzed by a clinical analyzer
JP6150171B2 (en) * 2010-10-07 2017-06-21 シリコン バイオディバイスイズ,インク. Device for detecting a target analyte
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