KR20210020736A - Electronic nose apparatus and method using spectrum analysis - Google Patents

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KR20210020736A
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electronic nose
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홍효봉
정재찬
최승민
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한국전자통신연구원
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Abstract

Through the present invention, electronic nose technology of the following process is provided. An electronic nose is implemented in such a manner that firstly, a gaseous sample is dissolved in a solvent in an impinger and a sample dissolved in the solvent is introduced into an RF resonator so as to induce a change in physical/chemical properties of the sample solution, and secondly, RF or electromagnetic waves with various absorption spectrum characteristics for each material in the RF resonator are generated so as to determine the type of a gas through the spectrum analysis, Accordingly, the limitations (number of channels) of the resolution of GC and sensor array and the need for multi-channel sensors can be overcome. In addition, a time required for spectrum analysis is limited to 1-2 seconds so as to enable analysis to be performed virtually in real-time, and thus, the present invention can be applicable for industrial and research use, and the present invention can easily analyze various types of odor without the replacement of a part or a sensor of a conventional facility.

Description

스펙트럼 분석 기반 전자코 장치 및 방법 {Electronic nose apparatus and method using spectrum analysis}Electronic nose apparatus and method using spectrum analysis

본 발명은 전자기학, 전자 및 전기 공학, 의료 공학, 재료 공학 기술을 이용하여 전자코를 구현하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for implementing an electronic nose using electromagnetics, electronic and electrical engineering, medical engineering, and material engineering techniques.

사람의 코는 감각기관 중에서도 매우 민감한 기관으로 기체상태의 화학 물질에 관한 정보를 취득하여 작용한다. 하지만, 사람의 코는 기본적으로 감지 시간이 상대적으로 매우 짧고, 특히, 유독한 물질을 사람이 직접 테스트하는 경우에는 사람의 건강에 위협이 된다. 또한, 사람의 코는 화학물질의 조성에 대한 분해능이 없어 오로지 맡는 사람의 느낌과 기억에 의존하므로 객관적인 지표가 될 수 없다. 하지만, 식품 및 향장(화장품) 산업에서는 향이 매우 중요한 요소로, 이를 산업적으로 사용하기 위해서는 일관되고 과학적인 데이터 수립이 매우 중요하다.The human nose is a very sensitive organ among the sense organs, and it works by acquiring information about gaseous chemicals. However, the human nose basically has a relatively short detection time, and in particular, when a person directly tests a toxic substance, it is a threat to human health. In addition, the human nose cannot be an objective indicator because it has no resolution for the composition of chemical substances, and it depends only on the feeling and memory of the person in charge. However, in the food and cosmetic (cosmetics) industry, fragrance is a very important factor, and in order to use it industrially, it is very important to establish consistent and scientific data.

이에 많은 부문에서 일명 '전자코'라 불리는 장치를 개발하기 위해 노력해 왔고 일부는 시장에서 판매되고 있다. 현재까지의 전자코는 크게 두 가지 종류로 나눌 수 있는데, 기존 화학분석 장비 중의 하나인 1) 가스 크로마토그래피(Gas Chromatography: GC) 또는 GC 매스 스펙트로메트리(GC-mass spectrometry)를 그대로 이용하고 액상 시료 주입을 기상 시료 주입에 맞게 개조한 장비, 또는 2) 기체상 물질에 반응하는 센서(또는 센서 어레이)와 기상 제어 장비(예: 기체 펌프)를 결합하여 센서에 대한 반응을 데이터화하여 프로파일링 데이터(profiling data)를 얻는 유형으로 나눌 수 있다.Accordingly, in many sectors, efforts have been made to develop devices called'electronic noses', and some are sold in the market. Until now, electronic noses can be divided into two types. One of the existing chemical analysis equipment, 1) Gas Chromatography (GC) or GC-mass spectrometry, is used as it is and liquid phase. Equipment adapted for gaseous sample injection, or 2) Profiling data by combining a sensor (or sensor array) reacting to gaseous substances and a vapor control device (e.g. gas pump) to data the response to the sensor It can be divided into types of obtaining (profiling data).

GC 또는 GC매스는 장비 자체가 매우 고가이며, 고압의 기체를 GC칼럼(GC-column)을 통과시켜(수 분에서 수 시간 내에 통과시킴) 질량(mass) 또는 일반 검출기(detector)에서 시간별로 측정된 자료를 이용해야 하고, 자료의 해석이 고도로 교육 받은 전문 인력이 아니면 불가능하다는 문제가 있다.GC or GC mass is very expensive in the equipment itself, and high-pressure gas is passed through a GC-column (passed within minutes to hours) and measured by mass or time by a general detector. There is a problem that the data must be used, and interpretation of the data is not possible without highly educated professionals.

센서 어레이를 이용한 전자코의 경우는, 방향성 물질 자체가 적게는 수 종류에서 많게는 수 천 종류의 화합물로 구성되어 있는 반면 장착 가능한 센서는 많아야 수 십 종에 불과해, 실제 복잡한 향이 있는 식품이나 향장품 등의 적용에는 상당한 제한이 있다.In the case of an electronic nose using a sensor array, the aromatic substance itself is composed of as few as a few to several thousand kinds of compounds, whereas there are only a few dozen types of sensors that can be installed. There are significant restrictions on application.

본 발명을 통해 기존의 전자코가 갖는 2가지 문제, 즉, 1) GC 칼럼을 이용한 GC 또는 GC 매스분석의 근본적인 문제(수 십분에서 수 시간의 분석 시간과 고가/고압의 가스를 다루어야 하는 문제) 및 2) 센서 개수 제한으로 인하여 다양한 용도로 활용하지 못하는 문제를 해결하고자 한다.Two problems of the existing electronic nose through the present invention, namely, 1) a fundamental problem of GC or GC mass analysis using a GC column (a problem that has to deal with an analysis time of several tens of minutes to several hours and expensive/high pressure gas) And 2) to solve the problem that cannot be used for various purposes due to the limitation of the number of sensors.

상기 과제를 해결하기 위하여 다음과 같은 과정의 전자코 기술이 제공된다.In order to solve the above problem, the electronic nose technology of the following process is provided.

1) 기체상의 시료를 임핀저에서 용매에 녹아들게 하고 용매에 녹은 시료를 RF 레조네이터에 투입하여 시료 용액의 물리/화학적 특성이 변하도록 유도한다. 1) The gaseous sample is dissolved in the solvent in the impinger, and the sample dissolved in the solvent is injected into the RF resonator to induce the physical/chemical properties of the sample solution to change.

2) RF 레조네이터 안에서 물질별 다양한 흡수 스펙트럼 특성을 가지는 RF 또는 전자기파를 발생시켜, 이 스펙트럼 분석을 통해 기체의 종류를 판별하여 전자코를 구현한다. 2) In the RF resonator, RF or electromagnetic waves with various absorption spectrum characteristics are generated for each substance, and the type of gas is determined through this spectrum analysis to realize an electronic nose.

구체적으로 본 발명에 따른 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치는, 냄새를 측정할 피검 시료를 투입받고, 인가된 RF를 이용하여 상기 투입 시료에 대하여 레조네이트(resonate) 작용을 일으켜 투입 시료에 상응하여 생성되는 스펙트럼을 갖는 RF를 출력하는 RF 레조네이터; 및 상기 RF 레조네이터 내로 RF를 인가하고 RF 레조네이터 내에서 레조네이트 작용을 거쳐 출력된 RF를 수신하여 분석하는 신호발생/분석기를 포함한다. Specifically, the electronic nose device based on spectrum analysis according to the present invention receives a test sample to measure odor, and generates a resonate action on the input sample by using an applied RF. An RF resonator that outputs RF having a spectrum; And a signal generator/analyzer for applying RF into the RF resonator and receiving and analyzing RF output through a resonate action in the RF resonator.

또한 본 발명에 따른 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치는, 상기 냄새를 측정할 기체상의 피검 시료를 액체상의 용매에 농축시켜서 액상화된 시료를 상기 RF 레조네이터로 방출하는 임핀저를 추가로 포함할 수 있다. In addition, the electronic nose device based on spectrum analysis according to the present invention may further include an impinger for discharging a liquefied sample to the RF resonator by concentrating a gaseous test sample to measure the odor in a liquid solvent.

또한 본 발명에 따른 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치는, 상기 임핀저에서 액상화된 시료를 방출하기 위해 임핀저에 에어를 공급하는 에어펌프를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the electronic nose device based on spectrum analysis according to the present invention may further include an air pump supplying air to the impinger to discharge a sample liquefied in the impinger.

이로써 GC와 센서 어레이가 가지는 분리능 및 다채널의 센서 필요성의 한계(채널수)를 극복한다. 그리고 스펙트럼 분석 시간이 1~2초 내로 한정되어 사실상 실시간으로 분석이 가능해져 산업 및 연구용으로 적용가능하며, 기존 설비의 부속품 또는 센서의 교체 없이 다양한 종류의 향기를 용이하게 분석할 수 있다.This overcomes the limitations of the resolution of GC and sensor array and the need for multi-channel sensors (number of channels). In addition, since the spectrum analysis time is limited to within 1 to 2 seconds, it is possible to analyze in real time, so it can be applied for industrial and research purposes, and various kinds of fragrances can be easily analyzed without replacing the accessories or sensors of existing facilities.

이상에서 소개한 본 발명의 구성 및 작용은 이후에 도면과 함께 설명하는 구체적인 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다. The configuration and operation of the present invention introduced above will become more apparent through specific embodiments described with reference to the drawings.

본 발명은 기존의 전자코의 기본 기술이라고 할 수 있는 GC 매스 스펙트로메트리(GC-MS)와 같이 고가의 장비를 이용하지 않을 뿐 아니라 운영상에 꼭 필요한 GC칼럼 및 캐리어 가스 등을 이용하지 않아 장비의 비용 및 운용비가 매우 저렴해진다. 또다른 전자코의 기본형이라고 할 수 있는 어레이 센서(array sensor) 시스템에 비해 본 발명은 다수의 센서 시스템을 이용하지 않고 RF 레조네이터에서 발생되는 다양한 주파수를 이용함으로써 장비의 가격 및 운영 상에 이점이 있다. 또한 임핀저 내의 용액을 교체하는 것에 의하여 기체상 물질의 특성에 적합한 최적의 분석이 가능해진다.The present invention does not use expensive equipment such as GC Mass Spectrometry (GC-MS), which is the basic technology of the existing electronic nose, and does not use GC columns and carrier gases necessary for operation. The cost and operating cost of the system become very cheap Compared to the array sensor system, which can be called another basic type of electronic nose, the present invention has advantages in equipment price and operation by using various frequencies generated from an RF resonator without using multiple sensor systems. . In addition, by replacing the solution in the impinger, an optimal analysis suitable for the properties of the gaseous substance becomes possible.

도 1은 전체 시스템의 구성도
도 2는 임핀저의 구성도
도 3은 RF 레조네이터의 구성도
도 4~8은 본 발명의 실험 재료 및 결과 그래프
1 is a configuration diagram of the entire system
2 is a configuration diagram of an impinger
3 is a configuration diagram of an RF resonator
4 to 8 are experimental materials and result graphs of the present invention

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 기술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described 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, only this embodiment makes the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the scope of the invention to the person, and the invention is defined by the description of the claims.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용된 "포함한다(comprise)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.On the other hand, terms used in the present specification are for explaining examples and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used herein, “comprise” or “comprising” means the presence of one or more other components, steps, actions and/or elements other than the recited component, step, operation and/or element, or Does not rule out addition.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing, even though they are indicated on different drawings, the same elements are assigned the same reference numerals as much as possible, and in describing the present invention, a detailed description of related known configurations or functions If the gist of the present invention may be obscured, a detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 전자코 장치의 전체 시스템 구성도이다.1 is an overall system configuration diagram of an electronic nose device according to the present invention.

전자코로 냄새를 맡을 피검 기체가 담긴 시료통(10); 시료통(10)에 담긴 기체상의 시료를 액체상의 용매에 농축시키는 임핀저(impinger)(20); 임핀저(20)에서 액상화된 시료를 방출하기 위해(정확히 말하면, 후술할 RF 레조네이터(30) 안으로 투입시키기 위해) 임핀저(20)에 에어를 공급하는 에어펌프(40); 에어펌프(40)의 에어 배출량을 조절하여 시료가 임핀저(20)로부터 방출되는 양을 조절하기 위한 밸브, 노즐 등의 에어조절기(41); 임핀저(20)에서 용매에 농축된 기상 시료의 측정을 위하여 임핀저(20)로부터 투입되는 시료를 받고, 인가된 RF(전자기파 또는 마이크로파)를 이용하여 상기 투입 시료에 대하여 레조네이트(resonate) 작용을 일으켜 투입 시료에 상응하여 생성되는 스펙트럼을 갖는 RF를 출력하는 RF 레조네이터(30); 및 상기 RF 레조네이터(30) 내로 RF를 입력하고 RF 레조네이터(30) 내에서레조네이트 작용을 거친 RF를 수신하여 분석하는 신호발생/분석기(50)를 포함한다.A sample container 10 containing a gas to be tested to smell it with an electronic nose; An impinger 20 for concentrating a gaseous sample contained in the sample container 10 in a liquid solvent; An air pump 40 for supplying air to the impinger 20 in order to discharge the sample liquefied in the impinger 20 (to be precise, to be introduced into the RF resonator 30 to be described later); An air regulator 41 such as a valve and a nozzle for controlling the amount of the sample discharged from the impinger 20 by controlling the amount of air discharged from the air pump 40; In order to measure a gaseous sample concentrated in a solvent in the impinger 20, a sample injected from the impinger 20 is received, and a resonate action on the input sample is applied using an applied RF (electromagnetic wave or microwave). An RF resonator 30 for outputting an RF having a spectrum generated corresponding to the input sample by generating a resultant And a signal generator/analyzer 50 that inputs RF into the RF resonator 30 and receives and analyzes RF that has undergone a resonate action in the RF resonator 30.

도 2는 상기 임핀저(20)의 한 실시예의 구성도이다.2 is a configuration diagram of an embodiment of the impinger 20.

임핀저(20)는 (시료통(10)으로부터) 시료유입구(21)에 기체상으로 유입된 시료 물질이 액체상의 용매(22)에 녹게 하는 구조를 갖는 초자류의 일종이다. 기상 시료를 녹이기 위한 용매(22)로는 시료가 수용성인 경우는 물, 시료가 지용성인 경우는 아세톤을 사용한다. The impinger 20 is a kind of glassware having a structure in which the sample material flowing into the sample inlet 21 (from the sample container 10) in the gaseous phase is dissolved in the liquid solvent 22. As the solvent 22 for dissolving the gaseous sample, water is used when the sample is water-soluble, and acetone is used when the sample is oil-soluble.

임핀저(20)에서 용매(22)에 용해되어 액상화된 시료는 시료배출구(24)로부터 RF 레조네이터(30)의 시료투입구(도 3a,b의 31 참조)를 통해 RF 레조네이터(30) 안으로 투입된다. 시료의 투입을 위해 도 1에 나타낸 에어펌프(40)에 의해서 에어가 임핀저(20)의 에어주입구(23)로 주입된다. 이 때의 에어 주입량은 에어펌프(40)의 에어조절기(41)(노즐 또는 밸브)를 통해 이루어진다.The sample dissolved in the solvent 22 in the impinger 20 and liquefied is introduced into the RF resonator 30 from the sample outlet 24 through the sample inlet of the RF resonator 30 (see 31 in FIGS. 3A and B). . For injection of the sample, air is injected into the air inlet 23 of the impinger 20 by the air pump 40 shown in FIG. 1. The amount of air injected at this time is made through the air regulator 41 (nozzle or valve) of the air pump 40.

도 3a, b는 상기 RF 레조네이터(30)의 한 실시예의 구성도로, 도 3a는 평면도, 도 3b는 정면도이다.3A and 3B are configuration diagrams of an embodiment of the RF resonator 30, FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a front view.

본 실시예에서 RF 레조네이터(30)는 알루미늄 또는 황동과 같은 금속으로 대략 원통형으로 제작하였다. 내부로 인가된 전자기파 등 RF가 외부에 빠져 나가지 못하고 내부에서 특정 Mode를 형성하게끔 하는 형상으로 제작된다. In this embodiment, the RF resonator 30 is made of a metal such as aluminum or brass and has a substantially cylindrical shape. It is manufactured in a shape so that RF, such as electromagnetic waves applied to the inside, cannot escape to the outside and forms a specific mode inside.

구체적으로, 도 1에 나타낸 임핀저(20)로부터 내부로 시료가 투입되는 시료투입구(31)와, 도 1에 나타낸 신호발생/분석기(50)로부터 전자기파 등 RF가 입력되는 RF수신단(32)과, RF 레조네이터(30)로부터 RF를 출력하여 신호발생/분석기(50)로 보내는 RF송출단(33)을 포함한다.Specifically, the sample inlet 31 through which the sample is injected from the impinger 20 shown in FIG. 1 into the sample, and the RF receiving end 32 through which RF, such as electromagnetic waves, is input from the signal generator/analyzer 50 shown in FIG. , And an RF transmitting end 33 that outputs RF from the RF resonator 30 and sends it to the signal generator/analyzer 50.

RF수신단(32)과 RF송출단(33)에는 각각 RX 및 TX 안테나가 연결되어 신호발생/분석기(50)와 연결된다. RX 및 TX 안테나와 신호발생/분석기(50)와의 연결은 유선 또는 무선으로 이루어진다. RX and TX antennas are connected to the RF receiving end 32 and the RF transmitting end 33, respectively, and connected to the signal generator/analyzer 50. The connection between the RX and TX antennas and the signal generator/analyzer 50 is made by wire or wireless.

유선의 경우는 신호발생/분석기(50)의 RF-Out 단자(51) 및 RF-In 단자(52)와 연결되는 케이블 형태(도 1의 34, 35)일 수 있고, 무선의 경우는 예를 들어 구리선 심재에 에나멜 피복된 와이어로 3~5cm 직경의 원형의 안테나(예를 들어, 루프 안테나) 형태일 수 있다. In the case of wired, it may be in the form of a cable connected to the RF-Out terminal 51 and the RF-In terminal 52 of the signal generator/analyzer 50 (34 and 35 in Fig. 1), and in the case of wireless, an example For example, it may be in the form of a circular antenna (eg, a loop antenna) having a diameter of 3 to 5 cm with a wire coated with enamel on a copper wire core.

상기 무선 안테나의 경우에, 금속 와이어를 이용하여 원형 안테나를 제작하는 경우에는 그 직경이 상기 RF 레조네이터(30)의 윙(wing)의 최대폭(최대 직경) 이하가 되도록 제작하는 것이 바람직하다(이때 안테나가 RF 레조네이터(30)의 금속 면을 건드리지 않아야 함). 다른 실시형태로 무선 안테나의 경우는 공지된 광대역(broadband) 안테나를 이용할 수 있다.In the case of the wireless antenna, in the case of manufacturing a circular antenna using a metal wire, it is preferable to manufacture such that the diameter is less than the maximum width (maximum diameter) of the wing of the RF resonator 30 (at this time, the antenna Should not touch the metal surface of the RF resonator (30). In another embodiment, in the case of a wireless antenna, a known broadband antenna may be used.

한편, 신호발생/분석기(50)는 RF 레조네이터(30)의 레조네이트 구동에 필요한 특정 영역대(본 발명에서는 8GHz~35GHz)의 RF를 RF 레조네이터(30)로 공급한다. 이때 RF를 소정 주파수 단위로(예를 들어, 1Hz 단위로) RF 레조네이터(30)로 공급할 수 있다. 그리고 RF 레조네이터(30)로부터 받은 RF의 스펙트럼의 흡수율을 분석한다. 분석시에 S21 mode를 이용할 수 있다.Meanwhile, the signal generator/analyzer 50 supplies RF of a specific region (8 GHz to 35 GHz in the present invention) required for resonate driving of the RF resonator 30 to the RF resonator 30. In this case, RF may be supplied to the RF resonator 30 in a predetermined frequency unit (for example, in 1 Hz unit). Then, the absorption rate of the spectrum of RF received from the RF resonator 30 is analyzed. S21 mode can be used for analysis.

신호발생/분석기(50)로는 VNA(vector network analyzer)를 사용할 수 있다. 그러나 다른 특정 상황의 경우에는 위상(phase) 정보가 실리지 않는 SNA(scalar network analyzer)를 이용하여도 유사한 결과 확보가 가능하다.As the signal generator/analyzer 50, a vector network analyzer (VNA) may be used. However, in other specific situations, similar results can be obtained by using a scalar network analyzer (SNA) that does not carry phase information.

<검증 실험><Verification experiment>

본 발명에 따른 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치 및 방법의 검증을 위하여 시중에서 구매할 수 있는 두 가지의 향, 윈터그린(winter green) 향과 캠퍼(camphor)향(도 4 참조)을 시료로 준비하였다. In order to verify the spectrum analysis-based electronic nose apparatus and method according to the present invention, two commercially available fragrances, winter green fragrance and camphor fragrance (see FIG. 4) were prepared as samples.

도 1과 같이 시스템을 구성하여, 아무런 전처리 없이 임핀저(20)에서 용매에 녹인(상기 두 가지 기상 시료를 녹일 용매로 아세톤을 사용하였음) 시료를 30초간 에어펌프(40)를 이용하여 RF 레조네이터(30)로 투입하였다. 시료 투입을 중지하고 신호발생/분석기(50)로 VNA를 이용하여 5~6 GHz의 파장 영역을 10 MHz 단위로 분할하여 스위핑(sweeping)하였다.By configuring the system as shown in FIG. 1, a sample dissolved in a solvent in the impinger 20 without any pretreatment (acetone was used as a solvent to dissolve the two gaseous samples) was converted into an RF resonator using the air pump 40 for 30 seconds. It was put into (30). The sample input was stopped, and the wavelength range of 5 to 6 GHz was divided into 10 MHz units using a VNA with a signal generator/analyzer 50 and sweeping was performed.

이상의 결과로 캠퍼, 윈터그린의 스펙트럼 분포 결과를 도 5와 같이 얻었다(x축은 RF 주파수, y축은 신호강도(intensity)임). 도 5의 전체적인 스펙트럼에서는 이들 시료의 차이점만 확인할 수 있는 정도이지만, 다양한 주파수 영역을 분할해서 보면 다음과 같이 자세한 정보 취득이 가능하다.As a result of the above, the spectrum distribution results of Camper and Wintergreen were obtained as shown in FIG. 5 (the x-axis is the RF frequency, and the y-axis is the signal intensity). In the overall spectrum of FIG. 5, only differences between these samples can be confirmed, but detailed information can be obtained as follows by dividing various frequency domains.

도 6은 35~37GHz 영역에서의 아세톤(용매)과 camphor 향 및 winter green 향의 직접 비교 결과를 나타낸다.6 shows the results of direct comparison between acetone (solvent) and camphor flavor and winter green flavor in the 35-37 GHz region.

도 7은 51~60GHz 영역에서 camphor향과 winter green 향에서 아세톤(용매)의 인텐시티를 뺀 값의 비교 그래프이다.7 is a comparison graph of a value obtained by subtracting the intensity of acetone (solvent) from the camphor flavor and the winter green flavor in the 51-60 GHz region.

도 8은 도 7의 그래프에서 Winter green향에서 camphor향을 뺀 후의 결과 그래프이다. 주파수별로 비교되는 인텐시티의 차이를 보여준다.FIG. 8 is a graph of the results after subtracting the camphor flavor from the winter green flavor in the graph of FIG. 7. It shows the difference in intensity compared for each frequency.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술한 특허청구범위에 의하여 정해지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Above, the configuration of the present invention has been described in detail through a preferred embodiment of the present invention, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, the present invention is disclosed in the present specification without changing the technical spirit or essential features. It will be appreciated that it may be implemented in a specific form different from that of. 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 is determined by the claims described later rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the technical scope of the present invention. .

Claims (18)

냄새를 측정할 피검 시료를 투입받고, 인가된 RF를 이용하여 상기 투입 시료에 대하여 레조네이트(resonate) 작용을 일으켜 투입 시료에 상응하여 생성되는 스펙트럼을 갖는 RF를 출력하는 RF 레조네이터; 및
상기 RF 레조네이터 내로 RF를 인가하고 RF 레조네이터 내에서 레조네이트 작용을 거쳐 출력된 RF를 수신하여 분석하는 신호발생/분석기를 포함하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치.
An RF resonator for receiving a test sample for measuring odor and generating a resonate action on the input sample using the applied RF to output RF having a spectrum generated corresponding to the input sample; And
A spectrum analysis-based electronic nose apparatus comprising a signal generator/analyzer that applies RF into the RF resonator and receives and analyzes RF output through a resonate action in the RF resonator.
제1항에 있어서, 상기 냄새를 측정할 기체상의 피검 시료를 액체상의 용매에 농축시켜서 액상화된 시료를 상기 RF 레조네이터로 방출하는 임핀저를 추가로 포함하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치.The electronic nose apparatus according to claim 1, further comprising an impinger for concentrating the gaseous test sample for measuring the odor in a liquid solvent to discharge the liquefied sample to the RF resonator. 제2항에 있어서, 상기 임핀저에서 액상화된 시료를 방출하기 위해 임핀저에 에어를 공급하는 에어펌프를 추가로 포함하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치.The electronic nose device based on spectrum analysis according to claim 2, further comprising an air pump supplying air to the impinger to discharge the sample liquefied in the impinger. 제2항에 있어서, 상기 임핀저에서 사용되는 용매는
시료가 수용성인 경우는 물이고, 시료가 지용성인 경우는 아세톤인 것을 특징으로 하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치.
The method of claim 2, wherein the solvent used in the impinger is
When the sample is water-soluble, water, and when the sample is fat-soluble, acetone is used.
제1항에 있어서, 상기 RF 레조네이터는 내부로 인가된 RF가 외부에 빠져 나가지 못하고 내부에서 사전 설정된 Mode를 형성하도록 제작되는 것을 특징으로 하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치. The electronic nose apparatus based on spectrum analysis according to claim 1, wherein the RF resonator is manufactured to form a preset mode inside without allowing the RF applied to the inside to escape to the outside. 제1항에 있어서, 상기 RF 레조네이터로 인가되는 RF는 8GHz~35GHz의 주파수 영역대를 갖는 것을 특징으로 하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치.The electronic nose apparatus according to claim 1, wherein the RF applied to the RF resonator has a frequency range of 8GHz to 35GHz. 제1항에 있어서, 상기 RF 레조네이터는
상기 임핀저로부터 내부로 시료가 투입되는 시료투입구와,
상기 신호발생/분석기로부터 RF가 내부로 인가되는 RF수신단과,
레조네이트된 RF를 출력하여 상기 신호발생/분석기로 보내는 RF송출단을 포함하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치.
The method of claim 1, wherein the RF resonator is
A sample inlet through which a sample is injected from the impinger into the inside,
An RF receiving end to which RF is applied from the signal generator/analyzer to the inside,
An electronic nose device based on spectrum analysis, comprising an RF transmitter that outputs resonated RF and sends it to the signal generator/analyzer.
제1항에 있어서, 상기 RF 레조네이터에 인가되는 RF는 RX 안테나를 통해 상기 신호발생/분석기로부터 RF 레조네이터에 인가되고, 상기 RF 레조네이터에서 출력되는 RF는 TX 안테나를 통해 상기 신호발생/분석기로 전달되는 것을 특징으로 하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치.The method of claim 1, wherein the RF applied to the RF resonator is applied to the RF resonator from the signal generator/analyzer through an RX antenna, and the RF output from the RF resonator is transmitted to the signal generator/analyzer through a TX antenna. Characterized in that, spectrum analysis-based electronic nose device. 제8항에 있어서, 상기 RX 및 TX 안테나는 유선 케이블인 것을 특징으로 하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치.The electronic nose apparatus according to claim 8, wherein the RX and TX antennas are wired cables. 제8항에 있어서, 상기 RX 및 TX 안테나는 무선으로 신호발생/분석기와 연결되는 것을 특징으로 하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치. The electronic nose apparatus according to claim 8, wherein the RX and TX antennas are wirelessly connected to a signal generator/analyzer. 제8항에 있어서, 상기 RX 및 TX 안테나는 무선으로 신호발생/분석기와 연결되는 원형 안테나로, 그 직경이 상기 RF 레조네이터의 최대폭 이하인 것을 특징으로 하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치.The electronic nose apparatus according to claim 8, wherein the RX and TX antennas are circular antennas that are wirelessly connected to a signal generator/analyzer, and have a diameter less than the maximum width of the RF resonator. 제1항에 있어서, 상기 신호발생/분석기는
상기 RF 레조네이터로부터 출력된 RF 스펙트럼의 흡수율을 분석하되, 분석시에 S21 mode를 이용하는 것을 특징으로 하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치.
The method of claim 1, wherein the signal generator/analyzer
Analyzing the absorption rate of the RF spectrum output from the RF resonator, characterized in that using the S21 mode during the analysis, spectrum analysis-based electronic nose device.
제1항에 있어서, 상기 신호발생/분석기는
VNA(vector network analyzer) 및 SNA(scalar network analyzer) 중 하나인 것을 특징으로 하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 장치.
The method of claim 1, wherein the signal generator/analyzer
An electronic nose device based on spectrum analysis, characterized in that it is one of a vector network analyzer (VNA) and a scalar network analyzer (SNA).
냄새를 측정할 피검 시료를 투입받고 RF를 인가받아, 상기 투입 시료에 대하여 레조네이트(resonate) 작용을 일으켜 투입 시료에 상응하여 생성되는 스펙트럼을 갖는 RF를 출력하는 RF 레조네이트 단계; 및
상기 레조네이트 작용을 거쳐 출력된 RF을 수신하여 스펙트럼을 분석하는 단계를 포함하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 구현방법.
An RF resonate step of receiving a test sample for measuring odor and receiving RF, generating a resonate action on the input sample to output RF having a spectrum generated corresponding to the input sample; And
And analyzing a spectrum by receiving the RF output through the resonate action.
제14항에 있어서, 상기 RF 레조네이트 단계에 투입되는 피검 시료는
기체상의 시료가 액체상의 용매에 농축되어 액상화된 시료인 것을 특징으로 하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 구현방법.
The method of claim 14, wherein the test sample that is introduced into the RF resonate step
A method for implementing an electron nose based on spectrum analysis, characterized in that the gaseous sample is a sample that is concentrated in a liquid solvent and liquefied.
제14항에 있어서, 상기 RF 레조네이트 단계는
내부로 인가된 RF가 외부에 빠져 나가지 못하고 내부에서 사전 설정된 Mode를 형성하도록 제작된 RF 레조네이터에서 시행되는 것을 특징으로 하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 구현방법.
The method of claim 14, wherein the RF resonate step
A method for implementing an electronic nose based on spectrum analysis, characterized in that it is implemented in an RF resonator manufactured to form a preset mode inside without allowing the RF applied to the inside to escape to the outside.
제14항에 있어서, 상기 RF 레조네이트 단계로 인가되는 RF는 8GHz~35GHz의 주파수 영역대인 것을 특징으로 하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 구현방법.The method of claim 14, wherein the RF applied to the RF resonate step is in a frequency range of 8 GHz to 35 GHz. 제14항에 있어서, 상기 스펙트럼 분석 단계는
상기 RF 레조네이트 단계에서 출력된 RF 스펙트럼의 흡수율을 분석하되, 분석시에 S21 mode를 이용하는 것을 특징으로 하는, 스펙트럼 분석 기반 전자코 구현방법.
The method of claim 14, wherein the spectrum analysis step
Analyzing the absorption rate of the RF spectrum output from the RF resonate step, characterized in that the S21 mode is used during the analysis, spectrum analysis-based electronic nose implementation method.
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