KR20220126773A - 기체와 부유물질을 검출하는 광학 검출기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광학 검출기(100, 200, 300)에 관한 것으로서, 해당 광학 검출기는 기체와 기체 중의 부유물질을 검출하는 데 사용되고, 더욱 자세하게는 테스트 챔버 (111, 113), 최소한 하나의 광원(12), 감지 물체(131, 133), 테스트 광학 검출기(141)와 프로세서(19)를 포함하고 있으며, 그중 테스트 챔버(111, 113)에는 분석을 기다리는 기체가 용치되고, 최소한 하나의 광원(12)에서 입사광을 발사하여 테스트 챔버(111, 113)로 진입시키며, 감지 물체(131, 133)가 테스트 챔버(111, 113) 내의 기체 하에 노출되어 입사광을 받아들여서 입사광의 일부분을 반사 혹은 전송하여 테스트 광을 형성하게 되고, 테스트 광학 검출기 (141)가 테스트 광을 받아들여서 검출된 스펙트럼 신호를 생성하게 되며, 프로세서(19)가 해당 검출된 스펙트럼 신호를 받아들여서 해당 검출된 스펙트럼 신호에 근거하여 검출 결과를 산출하게 되는 것을 특징으로 하는 광학 검출기를 말한다.
Description
본 발명은 광학 검출기에 관한 것으로서, 특히 기체와 기체 중의 부유물질을 검출하는 데 사용되는 광학 검출기를 말한다.
기체 검출기는 보통 환경 오염을 유동적으로 모니터링하는 데 사용되고 있으며, 환경 오염이란 일상생활, 공업, 학술과 연구 단체에서 공동으로 염려하는 문제로 대두되고 있다. 현재 3대 주요 기술이 기체 검출기 중에 사용되고 있으며, 그 내용은 금속 산화 반도체(약칭 MOS), 적외선(약칭 IR) 및 전기 화학이다. 그중 MOS는 금속 반도체 산화 재료를 사용해 부품을 만든 것을 말한다. MOS기술을 사용한 기체 검출기는 보통 MOS 검출 장치와 기체 간의 상호 영샹으로 생성된 표면 흡착 혹은 반응을 이용하고 있다. MOS방식 기체 검출기는 미세전자제어기술(약칭 MEMS) 제조 공정을 이용하여 대량으로 생산되고 있으며, 흔히 공기 품질을 검출하는데 사용된다. 적외선을 사용해 검출하는 기체 검출기는 일반적으로 특정 기체가 특정 적외선 광파장 하에서 흡수되는 특징을 이용한 것이다. 특히 적외선 기체 검출기는 보통 적외선의 흡수량을 측량하여 적외선 광선을 흡수한 기체 농도의 비율을 완성하게 된다. 적외선 검출 기능을 갖춘 기체 검출기는 음식물의 미세형 스펙트럼을 식별하거나 검출하는 검출기에 사용된다. 전자 화학을 사용한 기체 검출기는 일반적으로 목표 기체와 생성되는 화학 반응을 구동시키기 위해 사용되며, 생성된 전류를 측량하여, 전류와 기체 농도 사이의 비율을 형성하게 된다. 전자 화학을 사용한 기체 검출기는 보통 건강과 질병을 측정하는 데 사용된다.
적외선을 사용해 검출하는 기체 검출기는 보통 기체 샘플이 특정 적외선 광파장 하에서 흡수되는 특성을 측량해야 하며, 흡수량 증가과 측량의 간편성 촉진을 위하여 기체 검출기는 대량의 기체 샘플이 필요하거나 혹은 적외선을 여러 차례 반사시켜 기체를 통과하게 해야지만 기체가 충분한 량의 적외선 광선을 흡수할 수 있어 정확한 측량을 진행할 수 있게 된다. 그러나 반사 과정에서 광선 흡수가 일어나기 때문에 적외선 검출기는 대량의 기체 샘플과 고품질의 반사기가 필요하게 되며, 그 결과 반사 재료의 원가 상승, 기체 챔버 부피와 기체 검출기 내에서 사용되는 검출 시간이 증가될 수밖에 없었다.
기체 검출기의 검출 결과에 별도로 영향을 미치는 요소 혹은 관계들로는 검출 목표가 아닌 기타 기체의 존재, 외재 환경 습도, 외재 환경 온도, 기체 검출기 온도, 외재 환경 중의 공기 흐름, 검출에 사용된 시간 등이 있다. 이러한 요소 혹은 관계들은 기체 검출기에 대해 다음과 같은 문제를 야기시키게 된다. (1) 외재 온도 및 습도는 검출 정확도에 대폭 영향을 미침 (2)기체 성분 분석도(resolution) 불량 (3)기체 검출기가 켜진 후, 긴 시간 동안 안정성을 확보해야만 정확한 검출 작업을 진행 가능 (4)기체 검출기를 장시간 사용함으로써 대량의 전력 소모. 본 발명의 기체 검출기는 기존 기체 검출기가 가진 이러한 문제들을 해결하고자 한다.
본 발명의 주요 목적은 기체와 기체 내의 부유물질을 검출 할 수 있는 광학 검출기를 제공하는데 있으며, 해당 광학 검출기는 광학 특성을 갖춘 반사기(혹은 전송기／흡수기)에서 전송되어온(혹은 광학 특성을 갖춘 반사기를 통해 전송되어온) 단일 반사를 사용해 안정적인 검출 작업을 진행할 수 있게 하며, 이때 광학 특성은 반사기(혹은 전송기／흡수기) 부근의 기체 샘플의 성문 혹은 구조 성분(constituent)에 의해 결정된다.
본 발명에서 게시한 하나의 실시예 중에서, 해당 광학 검출기는 테스트 챔버, 최소한 하나의 광원, 반사 감지 물체, 테스트 광학 검출기, 프로세서를 포함하고 있다. 그중 해당 테스트 챔버에는 예를 들어 특정 기체 혹은 입자와 같은 하나 혹은 여러 항목의 검출 작업을 기다리는 목표 성분의 기체 샘플을 용치시킬 수 있다. 해당 최소한 하나의 광원과 테스트 챔버는 커플링 연결되고, 그 설치 목적은 입사광을 발사시켜 테스트 챔버로 들어가게 하는 데 있다. 또한 최소한 하나의 광원을 설치하여 특정 스펙트럼을 갖춘 입사광을 발사시킬 수 있다. 반사 감지 물체는 테스트 챔버 내의 기체 샘플 내에 출현하는 한 항목 혹은 여러 항목의 목표 성분으로 사용할 때, 그 반사 특성을 변화시키는 반사기이다. 해당 반사 감지 물체를 테스트 챔버 내에 설치시키며, 그 설치 위치는 입사광을 받아들일 수 있고 반사시킬 수 있는 곳으로 정하여 테스트 반사광을 형성하게 된다. 테스트 광학 검출기는 테스트 반사광을 받아들여서 검출된 스펙트럼 신호를 생성하게 된다. 해당 프로세서와 테스트 광학 검출기는 커플링 연결을 하게 되고, 검출된 스펙트럼 신호를 받아 들인 후, 해당 검출된 스펙트럼 신호에 근거하여 검출 결과를 산출하게 된다.
광학 검출기는 더 나아가 참조 챔버, 참조 물체, 참조 광학 검출기를 더 포함하게 되며, 그 배치 위치는 테스트 챔버, 감지 물체, 테스트 광학 검출기의 배치 위치와 서로 대칭을 이루게 된다. 최소한 하나의 광원 역시 참조 챔버와 커플링 연결되고, 이를 통해 입사광을 발사시켜 테스트 챔버로 들어가게 한다. 참조 챔버에는 샘플 채취된 동일한 기체를 용치할 수 있다. 또한 참조 챔버 내에는 참조 물체를 설치하여 입사광을 받아들이게 되고, 해당 입사광을 반사시켜 참조 반사광을 형성하게 된다. 참조 광학 검출기는 참조 반사광을 받아들여 검출을 한 후 참조 스펙트럼 신호를 생성하게 된다. 테스트와 참조 부품의 대칭성으로 인해 스펙트럼 신호와 검출된 스펙트럼 신호 사이에 차이가 있을 수 있으며, 이는 감지 물체에서 반사된 것과 참조 물체에서 반사된 것 사이의 차이이다. 프로세서는 또한 참조 광학 검출기와 커플링 연결되어 검출된 스펙트럼 신호와 참조 스펙트럼 신호를 받아들이게 되고, 검출된 스펙트럼 신호와 참조 스펙트럼 신호를 근거로 하여 교정 결과를 산출해 낸다.
반사 감지 물체에 도달한 입사광 경로의 길이는 참조 물체에 도달한 입사광 경로의 길이와 서로 동일할 수 있으며, 테스트 광학 검출기에 도달한 테스트 반사광 경로의 길이는 참조 광학 검출기에 도달한 참조 반사광 경로의 길이와 서로 동일할 수 있다.
광학 검출기는 더 나아가 최소한 하나의 분광기 렌즈를 더 포함하고, 그 위치는 테스트 챔버, 참조 챔버와 최소한 하나의 광원 중 하나 사이가 된다. 각 최소한 하나의 분광기 렌즈 설치 목적은 최소한 하나의 광원 중 하나에서 테스트 챔버와 참조 챔버까지 도달하는 입사광을 분열시키기 위함이다.
참조 물체를 설치할 수 있으며, 이를 통해 각종 온도 및 습도 조건 하에서 낮은 변색도를 유지할 수 있게 되고, 해당 참조 물체는 도자기, 산화 알루미늄, 산화 지르코늄을 포함할 수 있다.
광학 검출기는 더 나아가 제1보호유리를 포함할 수 있으며, 그 설치 위치는 테스트 챔버와 테스트 광학 검출기 사이가 되며, 또한 제2보호유리를 포함할 수 있으며, 그 설치 위치는 참조 챔버와 참조 광학 검출기 사이가 된다. 해당 제1보호유리와 제2보호유리는 테스트 광학 검출기와 참조 광학 검출기, 테스트 챔버와 참조 챔버 사이를 서로 분리시켜서 테스트 광학 검출기 및 참조 광학 검출기가 기체 샘플 내의 오염이나 혹은 기타 구조 성분의 영향을 받지 않도록 해 준다.
광학 검출기는 더 나아가 프로세서와 커플링 연결을 하는 온습도 검출기를 포함하고 있으며, 이를 통해 기체 샘플의 온습도를 검출하여 온습도 결과를 생성하게 된다. 이어서 프로세서는 검출된 스펙트럼 신호, 참조 스펙트럼 신호와 온습도 결과를 근거로 하여 온습도 결과를 산출해 낸다.
반사 감지 물체가 기체 샘플(검출 작업을 기다리는 최소한 하나의 목표 구조 성분을 포함)에 접촉했을 때, 반사 감지 물체는 최소한 하나의 목표 구조 성분의 종류와 최소한 하나의 목표 기체의 농도에 근거하여 그 구조가 변화하게 된다. 예를 들어 보면, 반사 감지 물체는 불투명 물체일 수 있으며, 최소한 하나의 목표 구조 성분와 반응을 일으키는 최소한 하나의 DNA수식 박테리오 파지와 DNA미수식 박테리오 파지를 포함할 수 있다. 그러므로 감지 물체가 입사광을 반사하여 스펙트럼을 갖춘 테스트 반사광을 형성하고, 스펙트럼은 기체 샘플 중 최소한 하나의 목표 구조 성분의 존재 혹은 농도와 대응하게 된다.
본 발명에서 게시한 또 다른 하나의 실시예 중에서 기체와 기체 내의 부유물질을 검출하는 광학 검출기는 기체 챔버, 광원, 투사 감지(transmissive sensing) 물체, 테스트 광학 검출기, 프로세서를 포함하고 있다. 그중 해당 기체 챔버는 분석을 기다리는 기체 샘플이 용치된다. 광원과 기체 챔버는 커플링 연결되고, 그 설치 목적은 입사광을 발사시켜 기체 챔버로 들어가게 하는 데 있다. 투사 감지 물체는 기체 챔버 내에 설치되고, 해당 투사 감지 물체는 기체 샘플의 하나 혹은 여러 개의 목표 구조 성분을 검출하게 되며 이를 통해 예를 들어 불투명도와 같은 투사 감지 물체의 광투사 혹은 흡수 특성을 변화시키게 된다. 투사 감지 물체는 입사광을 받아들이게 되고, 해당 입사광은 감지 물체를 투사하거나 통과하여 테스트 투사광을 형성하게 된다. 테스트 광학 검출기는 테스트 투사광을 받아들이고 검출하기 위해 설치되며, 이를 통해 검출된 스펙트럼 신호를 생성하게 된다. 프로세서와 테스트 광학 검출기는 커플링 연결되어 검출된 스펙트럼 신호를 받아들이게 되고, 검출된 스펙트럼 신호를 근거로 하여 검출 결과를 산출해 낸다.
광학 검출기는 더 나아가 참조 물체와 참조 광학 검출기를 더 포함하고 있으며, 그 배치 위치는 감지 물체와 테스트 광학 검출기의 배치 위치와 서로 대칭을 이루게 된다. 참조 물체는 광 전송 물체를 포함할 수 있으며, 기체 챔버 내에 배치하여 입사광을 받아들여 참조 투사광을 형성하게 된다. 참조 광학 검출기를 설치하여 참조 투사광을 받아들여 검출하게 되고, 이를 통해 참조 스펙트럼 신호를 얻게 된다. 프로세서 역시 참조 광학 검출기와 서로 커플링 연결되어, 참조 스펙트럼 신호를 받아들이게 되고, 해당 검출된 스펙트럼 신호과 참조 스펙트럼 신호를 근거로 하여 교정 결과를 산출해 낸다.
투사 감시 물체에 도달한 입사광의 경로 길이는 참조 물체에 도달한 입사광 경로의 길이와 서로 동일할 수 있으며, 테스트 광학 검출기에 도달한 테스트 투사광 경로의 길이는 참조 광학 검출기에 도달한 참조 투사광 경로의 길이와 서로 동일할 수 있다.
광학 검출기는 더 나아가 제1보호유리를 포함할 수 있으며, 그 설치 위치는 감지 물체와 테스트 광학 검출기 사이가 되며, 또한 제2보호유리를 포함할 수 있으며, 그 설치 위치는 참조 물체와 참조 광학 검출기 사이가 된다. 해당 제1보호유리와 제2보호유리는 기체 챔버와 테스트 광학 검출기 사이를 서로 분리시켜서 테스트 광학 검출기 및 참조 광학 검출기가 기체 샘플 오염의 영향을 받지 않도록 해 준다.
광학 검출기는 더 나아가 프로세서와 서로 커플링 연결되는 온습도 검출기를 포함하고 있다. 온습도 검출기는 기체 샘플의 온습도를 검출하여 온습도 결과를 생성하게 된다. 프로세서는 검출된 스펙트럼 신호, 참조 스펙트럼 신호 및 온습도 결과에 근거하여 교정 결과를 산출해 낸다.
투사 감지 물체가 기체 샘플(검출 작업을 기다리는 최소한 하나의 성분을 포함)에 접촉했을 때, 투사 감지 물체는 최소한 하나의 기체 성분(gas component)의 종류와 최소한 하나의 성분의 농도에 근거하여 그 구조가 변화하게 된다. 그러므로 입사광이 감지 물체를 투사하여 스펙트럼을 갖춘 테스트 투사광을 형성하고, 스펙트럼은 최소한 하나의 성분의 종류와 농도와 대응하게 된다. 예를 들어 보면, 투사 감지 물체는 최소한 하나의 DNA수식 박테리오 파지와 DNA미수식 박테리오 파지의 광 전송 물체를 포함할 수 있다.
종전의 기술과 서로 비교해 보면, 본 발명에서 게시한 광학 검출기 실시예는 다음과 같은 장점을 가지고 있다. (1)광학 검출기가 각종 환경 요소(예를 들면 온습도)에 대응하여 광학 검출기의 온도와 광원이 내장 교정 기능으로 교정되어 발사된다. (2)내장 교정 기능으로 인해 광학 검출기를 켠 후, 장비 워밍업이나 안정화에 시간을 사용할 필요가 없다. 예: LED (3)광학 검출기는 검출 명확성을 갖추고 있으며 기타 비검출 기체의 영향을 받는 것을 피하기 위해 높은 기체 성분 해상도를 갖추고 있다. (4)광학 검출기는 반사 혹은 전송를 사용해 배치할 수 있다. (5)기체 검출기는 다중의 반사용 기체 챔버를 제공하기 위해 큰 체적을 제공할 필요가 없기 때문에 광학 검출기의 초소형화가 가능하다. (6)광학 검출기는 다중 반사가 필요없는 상황 하에서 정확한 검출 결과를 검출해 낼 수 있기 때문에 검출 시간 단축과 에너지 소비를 감소시킬 수 있다.
[발명의 효과]
종전의 기술과 서로 비교해 보면, 본 발명에서 게시한 광학 검출기 실시예는 다음과 같은 장점을 가지고 있다. (1)광학 검출기가 각종 환경 요소(예를 들면 온습도)에 대응하여 광학 검출기의 온도와 광원이 내장 교정 기능으로 교정되어 발사된다. (2)내장 교정 기능으로 인해 광학 검출기를 켠 후, 장비 워밍업이나 안정화에 시간을 사용할 필요가 없다. 예: LED (3)광학 검출기는 검출 명확성을 갖추고 있으며 기타 비검출 기체의 영향을 받는 것을 피하기 위해 높은 기체 성분 해상도를 갖추고 있다. (4)광학 검출기는 반사 혹은 전송를 사용해 배치할 수 있다. (5)기체 검출기는 다중의 반사용 기체 챔버를 제공하기 위해 큰 체적을 제공할 필요가 없기 때문에 광학 검출기의 초소형화가 가능하다. (6)광학 검출기는 다중 반사가 필요없는 상황 하에서 정확한 검출 결과를 검출해 낼 수 있기 때문에 검출 시간 단축과 에너지 소비를 감소시킬 수 있다.
도1은 반사 감지 물체를 사용하는 것에 근거한 실시예로 본 발명인 광학 검출기의 실시예 입체도이다.
도2는 도1의 광학 검출기의 분해도이다.
도3은 도1의 광학 검출기의 부품의 다른 한 면의 분해도이다.
도4는 도1의 광학 검출기A-A' 단면선과 B-B' 단면선을 나타낸 사시도이다.
도5A는 도4 광학 검출기의 A-A' 단면선을 따라 절단한 단면도이다.
도5B는 도4 광학 검출기의 B-B' 단면선을 따라 절단한 단면도이다.
도6은 다광원을 사용하는 것에 근거한 실시예로 본 발명인 광학 검출기의 실시예 입체도이다.
도7은 도6의 광학 검출기의 다른 한 면의 분해도이다.
도8은 도6의 광학 검출기C-C' 단면선과 D-D' 단면선을 나타낸 사시도이다.
도9A는 도8 광학 검출기의 C-C' 단면선을 따라 절단한 단면도이다.
도9B는 도8 광학 검출기의 D-D' 단면선을 따라 절단한 단면도이다.
도10은 감지 물체를 투사하는 것을 사용하는 것에 근거한 실시예로 본 발명인 광학 검출기의 실시예 입체도이다.
도11은 도10의 광학 검출기의 분해도이다.
도12는 도10의 광학 검출기의 다른 한 면의 분해도이다.
도13은 도10의 광학 검출기E-E' 단면선과 F-F' 단면선을 나타낸 사시도이다.
도14A는 도13 광학 검출기의 E-E' 단면선을 따라 절단한 단면도이다.
도14B는 도13 광학 검출기의 F-F' 단면선을 따라 절단한 단면도이다.
이상 도면은 본 발명을 설명할 목적으로 사용된 실시예이며, 본 발명 자체가 아니고, 서로 다른 도면에서 사용된 동일한 참고 부호는 유사 혹은 동일한 항목임을 밝혀 둔다.
도2는 도1의 광학 검출기의 분해도이다.
도3은 도1의 광학 검출기의 부품의 다른 한 면의 분해도이다.
도4는 도1의 광학 검출기A-A' 단면선과 B-B' 단면선을 나타낸 사시도이다.
도5A는 도4 광학 검출기의 A-A' 단면선을 따라 절단한 단면도이다.
도5B는 도4 광학 검출기의 B-B' 단면선을 따라 절단한 단면도이다.
도6은 다광원을 사용하는 것에 근거한 실시예로 본 발명인 광학 검출기의 실시예 입체도이다.
도7은 도6의 광학 검출기의 다른 한 면의 분해도이다.
도8은 도6의 광학 검출기C-C' 단면선과 D-D' 단면선을 나타낸 사시도이다.
도9A는 도8 광학 검출기의 C-C' 단면선을 따라 절단한 단면도이다.
도9B는 도8 광학 검출기의 D-D' 단면선을 따라 절단한 단면도이다.
도10은 감지 물체를 투사하는 것을 사용하는 것에 근거한 실시예로 본 발명인 광학 검출기의 실시예 입체도이다.
도11은 도10의 광학 검출기의 분해도이다.
도12는 도10의 광학 검출기의 다른 한 면의 분해도이다.
도13은 도10의 광학 검출기E-E' 단면선과 F-F' 단면선을 나타낸 사시도이다.
도14A는 도13 광학 검출기의 E-E' 단면선을 따라 절단한 단면도이다.
도14B는 도13 광학 검출기의 F-F' 단면선을 따라 절단한 단면도이다.
이상 도면은 본 발명을 설명할 목적으로 사용된 실시예이며, 본 발명 자체가 아니고, 서로 다른 도면에서 사용된 동일한 참고 부호는 유사 혹은 동일한 항목임을 밝혀 둔다.
본 발명의 목적, 효과 및 구조적 특징을 더욱 명확하게 설명하기 위해, 비교적 우수한 실시예와 도면을 예로 들어 설명하면 다음과 같으며, 본 발명의 신청 범위는 이에 국한되지는 않는다.
도1은 반사 감지 물체를 사용하는 것에 근거한 실시예로 본 발명인 광학 검출기(100)의 실시예 입체도이다. 해당 광학 검출기(100)는 한 항목 혹은 여러 항목의 기체를 검출해 내는데 사용할 수 있거나 혹은 기체 샘플 구조 성분의 부유물질을 검출해 내는데 사용할 수 있다. 다음은 목표 기체 혹은 기체 검출에 관한 실시예에 대한 주요 설명이지만 본 발명에서 게시한 광학 검출기는 또한 기체 샘플 중에 부유하는 입자와 같은 부유물질을 검출하는 데에도 사용될 수 있음을 인지하고 있어야 한다.
도1은 반사 감지 물체를 사용하는 것에 근거한 실시예로 본 발명인 광학 검출기(100)의 실시예 입체도이다. 도2와 도3은 도1의 광학 검출기(100)의 부품의 서로 다른 면의 분해도이다. 도4는 도1의 광학 검출기(100) 단면선 A-A' 와 B-B'를 나타낸 사시도이다. 도5A와 도5B는 광학 검출기(100)의 단면선 A-A' 와 B-B'를 따라 절단한 단면도이다. 도1에서 도5B에 나타난 바와 같이, 해당 광학 검출기(100)는 테스트 챔버(111), 광원(12), 반사 감지 물체(131), 테스트 광학 검출기(141), 프로세서(19)를 포함하고 있다. 그중 해당 테스트 챔버(111)에는 기체 샘플을 용치시킬 수 있으며, 해당 기체 샘플은 광학 검출기(100) 주의 환경에서 얻을 수 있다. 해당 광원(12)과 테스트 챔버(111)는 커플링 연결되고, 그 설치 목적은 입사광을 발사시켜 테스트 챔버(111)로 들어가게 하는 데 있다. 반사 감지 물체(131)는 테스트 챔버(111) 내 혹은 부근에 배치되며, 테스트 챔버(111) 내의 기체 샘플 하에 노출된다. 검출을 기다리는 기체는 간혹 목표 기체라고 부르기도 하는데, 목표 기체가 나타났을 때, 반사 감지 물체(131)는 반사 감지 물체(131)의 색깔을 변화시킴으로써 기체를 검출하게 된다. 보통 감지 물체는 여러 다른 종류의 목표 기체에 대해 민감하며, 감지 물체(132) 반사 특성 중의 변화에 따라 어떤 종류의 목표 기체 혹은 목표 기체의 농도가 서로 다르게 나타날 수 있다. 더 나아가 반사 감지 물체(131)를 배치하여 입사광을 받아들이고 반사시켜 테스트 반사광을 형성하게 된다. 테스트 광학 검출기(141)는 테스트 반사광을 받아들여서 검출된 스펙트럼 신호를 형성하게 된다. 프로세서(19)와 테스트 광학 검출기(141)는 서로 커플링 연결되고, 검출된 스펙트럼 신호을 받아들인 후, 검출된 스펙트럼 신호에 근거하여 검출 결과를 산출해 낸다. 특히 프로세서(19)는 소프트웨어 혹은 펌웨어를 실행시켜 검출된 스펙트럼 신호(아래 설명하게 될 기타 자료들과 함께 입력)를 분석하여 검출 결과를 산출해 낸다. 예를 들면 한 항목 혹은 여러 항목의 목표 기체의 출현 혹은 농도 혹은 기체 샘플의 입자 등이 그것이다.
광학 검출기(100)는 반사 검출기(131)의 이미 알고 있는 혹은 교정이 되는 특성을 이용하게 되며, 예를 들어 목표 성분이 특정 농도로 나타났을 때, 반사 감지 물체(131)의 반사성 내에 예정된 변화가 나타나게 되고, 이를 통해 검출 결과를 판정하게 된다. 반사 감지 물체(131)가 기체 샘플(최소한 하나의 목표성분을 포함)에 접촉했을 때, 반사 감지 물체(131)는 구조 성분 및 구조 성분의 농도에 의거하여 그 구조가 변하게 된다. 그러므로 반사 감지 물체(131)이 반사를 진행할 때 입사광을 변화시키게 되고, 감지 물체(131)는 반사 특성 내의 변화에 따라 변화하여 특정 스펙트럼이 분포하는 테스트 반사광으로 변하게 된다. 전통 적외선을 사용하여 검출하는 기체 검출기와 서로 비교했을 때, 광학 검출기(100)는 기체의 구조 성분을 검출할 수 있고 다중 반사를 할 필요가 없기 때문에 광학 검출기(100) 반사재료의 단가를 낮추고 기체 챔버의 체적 및 검출 시간을 줄일 수 있다.
외재 환경의 특성(예를 들면 온습도)은 검출된 스펙트럼 신호를 변화시키거나 바꿀 수 있기 때문에 교정을 통해서 검출 결과에 환경적 오류가 발생하는 것을 피해야만 한다. 검출 결과에 환경적 오류가 발생하는 것을 피하기 위하여, 광학 검출기(100)는 더 나아가 참조 챔버(112), 참조 물체(132), 참조 광학 검출기(142)를 포함하고 있으며, 이들은 테스트 챔버(111), 반사 감지 물체(131), 테스트 광학 검출기(141)와 대칭되는 형태로 배치된다. 참조 챔버(112)는 분석을 기다리는 기체들을 용치할 수 있도록 배치되며, 즉 테스트 챔버(111) 내의 기체 샘플과 서로 동일한 성분의 기체가 용치된다. 참조 물체(132)는 참조 챔버(112) 내 혹은 부근에 배치되고, 참조 물체(132)가 배치되어 입사광을 받아들이고 반사시킴으로써 참조 반사광을 형성하게 된다. 참조 광학 검출기(142)는 참조 반사광을 받아들여 검출함으로써 참조 스펙트럼 신호를 생성하게 된다. 광원(12)은 테스트 챔버(111)와 참조 챔버(112)와 커플링 연결되어 입사광을 발사시켜 테스트 챔버(111)와 참조 챔버(112) 내로 들어가게 한다. 프로세서(19)는 더 나아가 참조 광학 검출기(142)와 커플링 연결되어 검출된 스펙트럼 신호와 참조 스펙트럼 신호를 받아들이게 되고, 검출된 스펙트럼 신호와 참조 스펙트럼 신호를 사용하여 교정 결과를 산출해 낸다.
참조 물체(132)는 각종 온습도 하에서 저변색도를 유지하는 재료를 사용하여, 참조 물체(132)의 반사 계수 대부분이 환경 온습도의 영향을 받지 않도록 한다. 실제 작업 과정 중에서, 참조 물체(132)는 도자기, 산화 알루미늄, 산화 지르코늄을 포함하고, 이들의 온습도에 대한 변화는 비교적 낮은 편에 속한다. 입사광과 참조 반사광이 참조 챔버(112) 내의 분석을 기다리는 기체와 접촉한 후, 참조 광학 검출기(142)는 이들을 받아들여 참조 스펙트럼 신호를 생성하게 된다. 그러므로 참조 스펙트럼 신호는 광원(12)에서 온 광이 현재 환경 온습도와 검출기(100)의 온습도 조건 하에서, 분석을 기다리는 기체를 투사하는 작용(effect)을 한 후의 저선 스펙트럼 분포를 의미하며, 그러므로 참조 스펙트럼 신호는 공백 교정 신호를 제공하여 반사기의 특성 내에서 어떠한 변화도 일으키기 않게 된다. 프로세서(19)가 테스트 스펙트럼 신호와 참조 스펙트럼 신호를 함께 사용하여 검출 결과를 산출해 낼 때, 프로세서(19)에서 계산해 낸 교정 결과는 온습도의 영향을 고려하게 된다.
위에 열거한 부품을 고정하기 위하여, 광학 검출기(100)는 더 나아가 물체 홀더(151), 센서 홀더(152), 센서 보호덮개(153)를 더 포함하고 있다. 도2에서 도5B에 나타난 바와 같이, 물체 홀더(151), 홀딩된 반사 감지 물체(131), 참조 물체(132), 그리고 센서 홀더(152), 홀딩된 광원(12), 테스트 광학 검출기(141), 참조 광학 검출기(142)를 포함한다. 센서 보호덮개(153)는 물체 홀더(151)와 센서 홀더(152) 사이에 설치되고, 각각 커플링 연결된다. 물체 홀더(151), 센서 홀더(152)와 센서 보호덮개(153)를 함께 조립했을 때, 물체 홀더(151)와 센서 보호덮개(153) 사이에는 테스트 챔버(111)와 참조 챔버(112)가 형성된다. 센서 보호덮개(153)와 센서 홀더(152) 사이에는 공간(162, 163, 164)이 형성되며, 여기에 각각 테스트 센서(141), 참조 센서(142), 광원(12)이 수용된다. 도면의 배치 중에서, 테스트 챔버(111)와 참조 챔버(112)는 서로 분리되어 있고, 테스트 센서 수용공간(162), 참조 센서 수용공간(163), 광원 수용공간(164)도 서로 분리되어 있다. 이외에도, 센서 보호덮개(153)를 설치하여 테스트 챔버(111)와 테스트 센서 수용공간(162)을 서로 분리시키고 또한 참조 챔버(112)와 참조 센서 수용공간(163)을 서로 분리시킴으로써 분석을 기다리는 기체가 테스트 센서 수용공간(162)과 참조 센서 수용공간(163)으로 들어가는 것을 방지한다. 분석을 기다리는 기체에는 테스트 광학 검출기(141)와 참조 광학 검출기 (142)에 영향을 미치거나 피해를 주는 구조 성분이 포함되어 있을 수 있기 때문에 공간(162)과 공간(163)의 분리는 이러한 검출 정확도에 영향을 미치는 인자를 피할 수 있게 해준다.
도1에서 도5B에 나타난 바와 같이, 물체 홀더(151)는 2개의 물체 수용홈(155)(한 개의 홀딩된 반사 감지 물체(131), 다른 한 개의 홀딩된 참조 물체(132))를 포함하고 있다. 반사 감지 물체(131)와 참조 물체(132)가 물체 수용홈(155) 내에 고정되었을 때, 반사 감지 물체(131)와 물체 홀더(151) 사이에는 두 개의 개구(161)가 형성되고, 참조 물체(132)와 물체 홀더(151) 사이에도 두 개의 개구(161)가 형성된다. (도1에 나타난 바와 같이) 개구(161)를 설치하여 테스트 챔버(111)와 외부 환경이 서로 연결되어 통하도록 하고, 참조 챔버(112)와 외부 환경이 서로 연결되어 통하도록 함으로써 분석을 기다리는 기체가 자유롭게 검출기(100)에 진출입을 할 수 있게 한다.
광원(12)에서 두 개의 챔버(테스트 챔버(111)와 참조 챔버(112))로 들어가는 입사광을 균일하게 분할하기 위하여, 광학 검출기(100)는 더 나아가 분광 렌즈(17)를 포함한다. 분광 렌즈(17)는 광학 부품일 수 있으며, 예를 들면 초점을 갖추고 있거나 혹은 갖추고 있지 않은 정확하게 광속을 분할할 수 있는 빔스플리터(beam splitter)를 사용할 수 있다. 도2에 나타난 바와 같이, 센서 보호덮개(153)는 더 나아가 분광 렌즈(17)을 수용할 수 있는 렌즈홈(156)이 설치된다. 도5B에 나타난 바와 같이, 광학 검출기(100) 조립이 완성되면 분광 렌즈(17)가 광원(12)의 정상측에 위치하게 되고, 테스트 챔버(111), 참조 챔버(112), 광원 수용공간(164) 사이에 위치하게 된다. 분광 렌즈(17)를 설치하여 광원(12)에서 테스트 챔버(111)와 참조 챔버(112)로 들어가는 입사광을 분할하게 된다. 분광 렌즈(17)는 센서 보호덮개(153)의 렌즈 수용홈(156) 내에 수용되어 물체 홀더(151)에 밀접하게 위치하며, 이를 통해 테스트 챔버(111), 참조 챔버(112), 광원 수용공간(164)이 서로 분리되어진 상태에서도 광을 통해 서로에게 광을 전달할 수 있게 된다.
광을 통해 테스트 챔버(111)와 테스트 센서 수용공간(162)이 서로 연결되어 통하게 하고, 또한 광을 통해 참조 챔버(112)와 참조 센서 수용공간(163)이 서로 연결되어 통하게 하기 위해, 광학 검출기(100)는 더 나아가 제1보호유리(181), 제2보호유리(182)를 더 포함하고 있다. 도2와 도5B에 나타난 바와 같이, 센서 보호덮개(153)는 더 나아가 2개의 유리 수용홈(157)을 포함하고 있다. 그중 한 개의 유리 수용홈은 테스트 챔버(111)와 테스트 센서 수용공간(162) 사이에 위치하고 이를 설치함으로써 제1보호유리(181)를 수용할 수 있게 된다. 다른 하나의 유리 수용홈은 참조 챔버(112)와 참조 센서 수용공간(163) 사이에 위치하고, 이를 설치함으로써 제2보호유리(182)를 수용할 수 있게 된다. 테스트 광학 검출기 (141)가 순조롭게 테스트 반사광을 받아들일 수 있게 하기 위해, 제1보호유리(181)는 테스트 반사광의 광 경로 상에 위치하게 된다. 동일한 이유에 기초하여, 참조 광학 검출기(142)가 순조롭게 참조 반사광을 받아들일 수 있게 하기 위해, 제2보호유리(182)는 참조 반사광의 광 경로 상에 위치하게 된다. 그러므로 테스트 챔버(111)는 광을 통해 테스트 센서 수용공간(162)과 서로 연결되어 통하게 되고, 참조 챔버(112)는 광을 통해 참조 센서 수용공간(163)과 서로 연결되어 통하게 된다. 제1보호유리(181)와 제2보호유리(182) 역시 테스트 광학 검출기(141)와 참조 광학 검출기 (142), 테스트 챔버(111)와 참조 챔버(112)가 서로 분리되도록 하여 테스트 광학 검출기 (141) 및 참조 광학 검출기(142)기 기체 오염에 영향을 받지 않도록 보호하게 된다.
실제 작업 과정 중에서, 광원(12)은 발광 다이오드(LED)일 수 있으며, 이를 설치함으로써 특정 스펙트럼을 갖춘 입사광을 발사시킬 수 있다. 예를 들면 와이드 스펙트럼 공률 분포, 혹은 반사 감지 물체(132)가 목표 기체의 농도에 따라 그 광학 특성이 변하는 파장광을 갖춘 스펙트럼 공률 분포 등과 같이 반사 비율이 변화하게 되는 경우를 말한다. 적외선 방식 기체 검출기는 적외선을 광원으로 사용하게 되며, 적외선 광원은 워밍업 시간이나 안정화 시간이 필요하게 된다. 그러나 광학 검출기(100)는 적외선을 필요로 하지 않고 LED를 광원(12)으로 사용할 수 있기 때문에 광학 검출기(100)는 가동을 시킨 후 워밍업 시간이나 안정화 시간이 필요없게 된다. (참조 센서(142) 역시 광원(12)에서 온 광선 스펙트럼의 스펙트럼 분포를 검출하기 때문에 정확하고 안정적인 광원의 필요성이 감소된다) 센서 홀더(152)는 인쇄회로기판(PCB)일 수 있으며, 프로세서(19)는 중앙 프로세서, 마이크로 제어장치이거나 혹은 센서 홀더(152)를 통해 테스트 광학 검출기(141) 및 참조 광학 검출기(142)와 커플링 연결되는 컴퓨터 중 하나 일 수 있다.
광학 검출기(100)는 물체 홀더(151), 센서 홀더(152), 센서 보호덮개(153)를 통해서 처리, 고정 혹은 설치되어 사용될 수 있다. 본 발명에서 게시한 광학 검출기(100)의 장점은 반사 감지 물체(131)에 도달하는 입사광 경로의 길이와 참조 물체(132)에 도달하는 입사광 경로의 길이가 서로 동일하다는 것이며, 그 이유는 검출기 및 광원(12)에 대응하는 참고 부품이 서로 대칭을 이루며 배치되기 때문이다. 이와 동일한 이유에 기초하여, 테스트 광학 검출기(141)에 도달하는 테스트 반사광 경로의 길이와 반사 광학 검출기(142)에 도달하는 참조 반사광 경로의 길이가 서로 동일하다.
도2에서 도5B의 단 하나의 광원(12)만 있는 실시예의 검출기(100) 외에도, 또한 하나 이상의 광원을 포함할 수 있는 광학 검출기도 있다. 도6에서 도9B에는 또 다른 하나의 검출기(200)의 실시예를 게시하고 있으며, 그 내용은 다중 광원(12)을 포함하고 있다. 해당 광원(12)은 서로 동일한 스펙트럼 공율 분포 혹은 서로 다른 스펙트럼 공률 분포를 갖춘 광선을 발사한다. 예를 들어보면, 광학 검출기(200)내의 서로 다른 광원(12)은 서로 다른 파당이 파봉에 도달하는 스펙트럼 분포를 갖춘 광을 발사한다. 도6은 또 다른 하나의 실시예로 본 발명인 광학 검출기(200)의 실시예 입체도이다. 도7은 도6의 광학 검출기(200)의 다른 한 면의 분해도이다. 도8은 도6의 광학 검출기(200)의 단면선 C-C'와 단면선 D-D'를 나타낸 사시도이다. 도9A는 도8 광학 검출기의 C-C' 단면선을 따라 절단한 광학 검출기(200)의 단면도이다. 도9B는 도8 광학 검출기의 D-D' 단면선을 따라 절단한 광학 검출기(200)의 단면도이다. 광학 검출기(200) 내의 대다수의 부품은 광학 검출기(100)의 부품과 동일하며, 그중 중복되지 않는 부품에 대해 설명하면 다음과 같다. 도6에서 도9B에 나타난 바와 같이, 광학 검출기(200)은 특별히 2개의 광원(12) 및 2개의 분광 렌즈(17)를 포함하고 있다. 센서 보호덮개(153)는 2개의 광원 수용홈(154), 2개의 렌즈 수용홈(156), 2개의 유리 수용홈(157)을 포함하고 있다. 렌즈 수용홈(156)은 광원 수용홈(154) 정상측에 위치하고, 렌즈 수용홈(156)은 광원 수용홈(154) 보다 크며 사다리꼴 구조로 형성된다. 각 분광 렌즈(17)는 광원 수용홈(154), 테스트 챔버(111)와 참조 챔버(112) 사이에 위치하게 되고, 이를 통해 광원(12)에서 발사되는 입사광이 순조롭게 테스트 챔버(111)와 참조 챔버(112) 내로 나뉘어 들어가게 된다. 실제 작업 과정 중에서, 센서 보호덮개(153)에 인접한 주위의 사다리꼴 구조 한 측에는 렌즈 수용홈(156)과 광원 수용홈(154)이 수직 형태를 이루게 된다. (도9A에 나타난 바와 같이)
광학 검출기(200) 내에는 테스트 광학 검출기(141)와 참조 광학 검출기(142)가 센서 홀더(152) 상에 고정되어 설치되고, 검출기 수용공간(165) 내로 수용된다. 검출기 수용공간(165)은 센서 보호덮개(153)와 센서 홀더(152)사이에 형성된다. 여기서 주의할 점은 본 영역에 관련된 일반 기술자들은 상술한 내용에 근거하여 다중 광원(12)에 대해 변화를 주거나 혹은 부품 위치를 조정하여 상술한 기능을 실행하는데 전혀 지장이 없게 된다.
광학 검출기(100, 200)는 모두 반사 감지 물체(131)를 사용한다. 반사 감지 물체(131)는 불투명체로 반사성을 갖추고 있고, 최소한 하나의 DNA수식 박테리오 파지 혹은 DNA미수식 박테리오 파지를 포함한다. 여기서 특별히 본문 내용에 미국 특허 신청안 공개번호 제2016/0312262호, 제목「생물 모의 바이러스식 비색 검출기」 내용 참고하여 광섬유 다발을 갖춘 비색 검출층이 어떤 방식으로 광섬유 다발을 조립하는지에 대해 설명해 보면, 섬유상 박테리오파지를 포함하고 있으며 이를 통해 목표 기체 혹은 입자에 관심있는 분석물과의 상호 작용을 거쳐 색깔 변화가 발생하게 된다. 특히 광섬유 다발은 관심있는 분석물체와 상호 작용을 한 후, 제1형태 변화에서 제2형태 변화로 변화하게 된다. 이러한 종류의 기술은 검출기 물체(132) 중에 사용될 수 있으며, 이를 통해 색깔 변화가 반사 감지 물체(132)의 반사 특성을 변화시킬 수 있으며, 특히 반사광의 스펙트럼 분포가 입사광의 스펙트럼 분포와 서로 다르게 된다. 반사 감지 물체(131)는 서로 다른 DNA수식 박테리오 파지 혹은 DNA미수식 박테리오 파지에 근거하여 혹은 서로 동일한 DNA수식 박테리오 파지 혹은 DNA미수식 박테리오 파지에 근거하여 서로 다른 기체 성분과 그 농도를 분석하게 된다. 더욱 보편적인 것은 감지 물체(131)를 어떠한 변색 재료를 사용하든지 간에 박테리아피지의 재료 사용에는 국한을 받지 않는다는 것이다.
광학 검출기(100, 200)의 반사형 구조 실시예 외에도, 본 발명에서 게시한 기타 실시예로 이뤄진 광학 검출기에서는 감지 물체가 투사 혹은 전송형 구조로 이뤄질 수 있다. 도10에서 도14B의 내용을 참조해 보면, 해당 도면은 투가 혹은 전송형 구조로 이루어진 감지 물체를 사용한 광학 검출기(300)에 대해 표시한 것이다. 도10은 광학 검출기(300)의 입체도이다. 도11과 도12는 도10의 광학 검출기(300)의 서로 다른 면의 분해도이다. 도13은 도10의 광학 검출기의 단면선 E-E'와 단면선 F-F'를 나타낸 사시도이다. 도14A와 도14B는 도13 광학 검출기의 단면선 E-E'와 단면선 F-F'를 따라 절단한 단면도이다. 광학 검출기(300)의 대다수 부품은 광학 검출기(100 혹은 200)와 서로 대응되는 부품이며, 그중 중복되지 않는 부품에 대해 설명하면 다음과 같다.
도10에서 도14B에 나타난 바와 같이, 광학 검출기(300)는 기체 챔버(113), 광원(12), 투사 감지 물체(133), 테스트 광학 검출기(141)와 프로세서(19)를 포함하고 있다. 투사 감지 물체(133)는 분석을 기다리는 기체 샘풀의 목표 구조 성분를 검출하여, 투사 감지 물체(133)의 광투사 특성을 변화시킨다. 투사 감지 물체(133)는 입사광을 받아들이도록 설치하며, 입사광이 투사 감지 물체(133)를 통과하여 테스트 투사광을 형성하게 된다. 특히 투사 감지 물체(133)는 기체 샘플의 한 항목 혹은 여러 항목의 목표 구조 성분에 근거하여 입사광의 특수 파장을 먼저 흡수하여 테스트 투사광을 형성하게 된다. 테스트 광학 검출기(141)는 해당 테스트 투사광을 받아들여 검출하여 검출된 스펙트럼 신호를 생성한다. 프로세서(19)와 테스트 광학 검출기(141)는 커플링 연결되어 검출된 스펙트럼 신호를 받아들이고, 검출된 스펙트럼 신호에 근거하여 검출 결과를 산출해 낸다.
투사 감지 물체(133)가 분석을 기다리는 기체(최소한 한 항목의 검출을 기다리는 목표 구조 성분를 포함)에 닿았을 때, 투사 감지 물체(133)는 목표 기체 구조 성문의 종류와 농도에 근거하여 그 구조가 변화하게 된다. 실제 작업 과정 중에서, 참조 물체(132)는 광전송 물체 혹은 재료를 포함하고 있으며, 예를 들면 변색 구조를 증가시키는 유리와 같은 재료를 포함한다. 예를 들어 설명해 보면, 투사 감지 물체(133)는 상술된 내용과 같을 수 있고, DNA수식 박테리오 파지 혹은 DNA 미수식 박테리오 파지 중 최소한 하나의 광전송 물체를 포함한다. 그러므로 입사광이 투사 감지 물체(133)를 투사한 후, 감지 물체(133)에 따라 광학 특성 중 변화하여 정해지는 스펙트럼을 갖춘 테스트 투사광을 형성하게 된다. 투사 감지 물체(133)는 서로 다른 DNA수식 박테리오 파지 혹은 DNA 미수식 박테리오 파지에 근거하거나 혹은 서로 같은 DNA수식 박테리오 파지 혹은 DNA 미수식 박테리오 파지에 근거하여 서로 다른 기체 성분과 그 농도를 검출하게 되며, 본 발명의 내용은 이에 국한되지는 않는다.
환경인자의 영향을 받은 검출 결과를 교정하기 위하여, 광학 검출기(300)는 더 나아가 참조 물체(132)와 참조 광학 검출기(142)를 포함한다. 참조 물체(132)는 대칭이 되는 구조로 배치되어 입사광을 받아들여서 참조 투사광를 형성한다. 참조 광학 검출기(142)는 해당 참조 투사광을 받으들여 검출하게 되며, 이를 통해 참조 스펙트럼 신호를 획득한다. 프로세서(19) 역시 참조 광학 검출기(142)와 커플링 연결되어, 참조 스펙트럼 신호를 받으들이게 되고, 검출된 스펙트럼 신호와 참조 스펙트럼 신호에 근거하여 교정 결과를 산출해 낸다.
상술한 부품들을 고정시키기 위하여, 광학 검출기(300)는 더 나아가 광원대(150), 물체 홀더(151), 센서 보호덮개(153), 센서 홀더(152)를 포함한다. 도10에서 도14B에 나타난 바와 같이, 광원대(150)는 광원(12)을 고정시키기 위해 설치되고, 물체 홀더(151)는 투사 감지 물체(133)와 참조 물체(132)를 고정시키기 위해 설치되고, 센서 홀더(152)는 테스트 광학 검출기 (141)와 참조 광학 검출기(142)를 고정시키기 위해 설치된다. 물체 홀더(151)는 광원대(150)와 센서 홀더(152) 사이에 위치하며, 광원대(150)와 커플링 연결된다. 센서 보호덮개(153)는 물체 홀더(151)와 센서 홀더(152) 사이에 위치하며 각각 커플링 연결된다. 광원대(150), 물체 홀더(151), 센서 보호덮개(153), 센서 홀더(152)가 함께 조립되었을 때, 광원대(150)와 물체 홀더(151) 사이에는 기체 챔버(113)가 형성되고, 센서 보호덮개(153)와 센서 홀더(152) 사이에는 검출기 수용공간(165)이 형성된다. 센서 보호덮개(153)는 기체 챔버(113)와 검출기 수용공간(165)을 서로 분리시키게 되고 이를 통해 분석을 기다리는 기체가 검출기 수용공간(165)으로 들어가는 것을 방지할 수 있다.
광원대(150)는 광원 수용홈(154)과 2개의 개구(161)를 포함한다. 광원 수용홈(154)는 광원(12)을 수용시키기 위해 설치되며, 개구(161)는 기체 챔버(113)와 외부 환경을 연결하여 통할 수 있게 하기 위해 설치되어 분석을 기다리는 기체가 자유롭게 출입하게 된다.
기체 챔버(113)와 검출기 수용공간(165) 사이의 광을 전달하기 위해, 광학 검출기(300)는 더 나아가 제1보호유리(181)와 제2보호유리(182)를 포함한다. 도11과 도14B에 나타난 바와 같이, 센서 보호덮개(153)는 더 나아가 2개의 유리 수용홈(157)을 포함하는데, 그중 하나는 제1보호유리(181)를 수용하기 위해 설치되고, 다른 하나는 제2보호유리(182)를 수용하기 위해 설치된다. 입사광이 순조롭게 감지 물체(133)를 투사할 수 있게 하기 위해, 제1보호유리(181)는 입사광의 광경로 중에 위치하게 되고, 테스트 투사광의 광경로 중에 위치하게 된다. 이와 동일한 이유에 기초하여, 입사광이 순조롭게 참조 물체(132)를 투사할 수 있게 하기 위해, 제2보호유리는 입사광의 광경로와 참조 투사광의 광경로 사이에 위치하게 된다. 이 외에도, 테스트 광학 검출기 (141)가 순조롭게 테스트 투사광을 받아들이게 하기 위해, 테스트 광학 검출기(141)는 테스트 투사광의 광경로 상에 위치하게 된다. 이와 동일한 이유에 기초하여, 참조 광학 검출기(142)가 순조롭게 참조 투사광을 받아들이게 하기 위해, 참조 광학 검출기(142)는 참조 투사광의 광경로 상에 위치하게 된다. 또한 제1보호유리(181)와 제2보호유리(182)를 설치하여 기체 챔버(113)와 테스트 광학 검출기(141) 및 참조 광학 검출기(142)를 서로 분리시키고, 이를 통해 테스트 광학 검출기(141)와 참조 광학 검출기(142)가 기체의 오염을 받지 않도록 보호한다.
상술된 설명에 근거하여, 광학 검출기(300)가 광원대(150), 물체 홀더(151), 센서 보호덮개(153), 센서 홀더(152)에 의해 고정되면서 대칭 배치 구조를 형성하게 되며, 이를 통해 광원(12)에서 출발하여 투사 검출기(133)에 도달하는 입사광 경로의 길이와 참조 물체(132)에 도달하는 입사광 경로의 길이가 서로 동일하게 된다. 이와 동일한 이유에 기초하여, 테스트 광학 검출기 (141)에 도달하는 테스트 투사광의 경로 길이와 참조 광학 검출기(142)에 도달하는 참조 투사광의 경로 길이는 서로 동일하다.
실제 작업 과정 중에서, 정확도를 더욱 더 높이기 위하여 광학 검출기(300)는 더 나아가 프로세서(19)와 커플링 연결하는 온습도 검출기(143)를 포함한다. 해당 온습도 검출기(143)를 설치하여 분석을 기다리는 기체의 온습도를 검출하여, 온습도 결과를 생성하게 된다. 프로세서(19)는 또한 온습도 결과에 근거하여 교정 결과를 산출해 내게 되며 이를 통해 검출 정확도를 개선할 수 있게 된다.
실제 작업 과정 중에서, 반사 감지 물체(131)와 투사 감지 물체(133)는 기체 성분을 검출할 수 있으며, 예를 들면 암모니아(NH3) 및 탄화수소, 할로겐화 탄화수소, 산소 탄화수소, 질소 탄화수소 등과 같은 휘발성 유기물질 등이 이에 포함된다. 이를 더욱 상세히 설명해 보면, 목표 기체 구조 성분은 벤젠계, 유기 염소화합물, 프레온계, 유기 케톤, 아민, 알코올, 에테르, 에스테르, 산, 석유 탄화수소 화합물의 화합물을 포함할 수 있다. 검출을 기다리는 기체 성분과 대응하는 DNA수식 박테리오 파지를 포함한 반사 감지 물체(131) 혹은 투사 감지 물체(133)가 검출을 기다리는 목표 기체 구조 성분을 포함한 분석을 기다리는 기체에 닿았을 때, DNA수식 박테리오 파지는 구조가 변하게 된다. 그러므로 입사광이 DNA수식 박테리오 파지의 구조에 들어갔을 때, DNA수식 박테리오 파지의 구조는 입사광의 스펙트럼을 변화시켜 테스트 반사광 혹은 테스트 투사광을 형성하게 된다.
이 외에도, 반사 감지 물체(131) 혹은 투사 감지 물체(133)의 박테리오 파지는 기체를 검출할 수 있을 뿐만 아니라 부유물질도 검출할 수 있다. 예를 들면, 대응되는 박테리오 파지에 의거 검출한 성품의 고체 혹은 액체 등이 그것이다. 그 성분은 유기화학물, 무기화학물, 바이러스 등일 수 있다. 박테리오 파지가 액체 내에서 검출해 내는 프로세스는 상술한 기체 내에서 검출해내는 프로세스와 유사하기 때문에 더 이상 중복되는 설명은 하지 않기로 한다.
종래의 기술과 비교해 봤을 때, 광학 검출기(100, 200, 300)는 광원 발사를 제공하며, 예를 들면, 온습도와 같은 각종 환경 요소 및 광학 검출기 온도를 동시에 교정할 수 있게 된다. 광학 검출기는 검출의 정확성을 갖추고 있어 기타 비기체의 영향을 받지 않게 됨으로써 높은 기체 성분 해상도를 제공하게 된다. 또한 충분한 용량이 필요없이도 다중으로 반사하는 기체 챔버를 제공하여 광학 검출기의 초소형화가 가능한다. 이 외에도, 적외선 기체 검출기와 서로 비교했을 때, 광학 검출기(100, 200, 300)는 검출 시간이 비교적 짧고 공률 소모가 비교적 낮다.
상술한 내용은 서로 다른 실시예나 실예를 들어 제공된 표적물의 서로 다른 특징들을 수립하고 있으며, 또한 본 발명의 이러한 구체적인 실시예나 실예는 결코 이에 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 신청범위 내에서 가한 어떠한 첨가나 수정도 본 발명의 범위에 속함을 밝혀둔다.
광학 검출기 100, 200, 300
테스트 챔버 111
광원 12
반사 감지 물체 131
테스트 광학 검출기 141
프로세서 19
감지 물체 132
참조 챔버 112
기체 챔버 113
참조 물체 132
투사 감지 물체 133
참조 광학 검출기 142
온습도 검출기 143
물체 홀더 151
센서 홀더 152
센서 보호 덮개 153
테스트 센서 수용공간 162
참조 센서 수용공간 163
광원 수용공간 164
검출기 수용 공간 165
물체 수용홈 155
개구 161
분광 렌즈 17
렌즈홈 156
제1보호유리 181
제2보호유리 182
광원 수용홈 154
물체 수용홈 155
렌즈 수용홈 156
유리 수용홈 157
검출기 수용공간 165
투사 감지 물체 133
참조 물체 132
광원대 150
테스트 챔버 111
광원 12
반사 감지 물체 131
테스트 광학 검출기 141
프로세서 19
감지 물체 132
참조 챔버 112
기체 챔버 113
참조 물체 132
투사 감지 물체 133
참조 광학 검출기 142
온습도 검출기 143
물체 홀더 151
센서 홀더 152
센서 보호 덮개 153
테스트 센서 수용공간 162
참조 센서 수용공간 163
광원 수용공간 164
검출기 수용 공간 165
물체 수용홈 155
개구 161
분광 렌즈 17
렌즈홈 156
제1보호유리 181
제2보호유리 182
광원 수용홈 154
물체 수용홈 155
렌즈 수용홈 156
유리 수용홈 157
검출기 수용공간 165
투사 감지 물체 133
참조 물체 132
광원대 150
Claims (19)
- 광학 검출기에 관한 것으로서, 해당 광학 검출기는 기체 챔버, 광원, 감지물체, 테스트 광학 검출기, 프로세서를 포함하고 있으며,
그중 해당 광원은 기체 챔버와 커플링 연결되고, 이를 통해 해당 기체 챔버로 들어가는 입사광을 발사시키며,
감지물체는 해당 기체 챔버 내의 기체 하에 노출되어 있고, 해당 감지 물체는 해당 기체 성분에 의해 정해지는 광학 특성을 갖추고 있고, 해당 감지 물체는 입사광을 받아들이기 위해 설치되며, 그중 확학 특성으로 인해 해당 입사광이 테스트 광으로 변하게 되며,
테스트 광학 검출기는 테스트 광을 받아들이기 위해 설치되며, 해당 테스트 광에서 검출된 스펙트럼 신호를 생성하며,
프로세서는 해당 테스트 광학 검출기와 커플링 연결되고, 해당 프로세서는 검출된 스펙트럼 신호를 받아들이고, 해당 검출된 스펙트럼 신호를 근거로 검출 결과를 산출해 내기 위해 설치되는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제1항에 있어서,
그중 해당 기체 하에 노출된 참조 물체의 경우, 해당 참조 물체는 입사광을 받아들여 참조광을 생성하기 위해 설치되고,
참조 광학 검출기는 참조광을 받아들여 검출하기 위해 설치되며, 이를 통해 참조 스펙트럼 신호를 얻게 되며, 그중 해당 프로세서 역시 해당 참조 광학 검출기와 커플링 연결되며, 해당 프로세서는 참조 스펙트럼 신호를 생성하여, 해당 검출된 스펙트럼 신호와 참조 스펙트럼 신호를 근거로 검출 결과를 산출해 내는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제2항에 있어서,
그중 감지 물체에 도달한 입사광 경로의 길이는 참조 물체에 도달한 입사광 경로의 길이와 서로 동일할 수 있으며, 테스트 광학 검출기에 도달한 테스트 반사광 경로의 길이는 참조 광학 검출기에 도달한 참조 반사광 경로의 길이와 서로 동일한 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제2항에 있어서,
해당 광학 검출기는 더 나아가 해당 감지 물체와 테스트 광학 검출기 사이와 해당 참조 물체와 해당 참조 광학 검출기 사이에 보호유리를 더 포함하며, 그중 해당 보호유리는 기체 챔버와 해당 테스트 광학 검출기 및 참조 광학 검출기를 서로 분리시키는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제1항에 있어서,
그중 해당 감지물체는 최소한 하나의 DNA수식 박테리오 파지 및 DNA미수식 박테리오 파지를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제1항에 있어서,
그중 해당 광학 검출기는 더 나아가 프로세서와 커플링 연결되는 온습도 검출기를 더 포함하고, 해당 온습도 검출기는 해당 기체의 온도와 습도를 검출하기 위해 설치되며, 이를 통해 온습도 결과를 생성하게 되며, 그중 해당 프로세서는 검출된 스펙트럼 신호, 해당 참조 스펙트럼 신호, 온습도 결과에 근거하여 교정 결과를 산출해 내는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제1항에 있어서,
그중 해당 광학 검출기에서 해당 감지 물체가 해당 기체에 접촉했을 때, 최소한 하나의 기체 성분의 농도에 따라 색변하는 것에 근거하여 해당 감지 물체가 해당 입사광을 변화시키게 되고, 이를 통해 스펙트럼 분포(spectral distribution)를 갖춘 해당 테스트 광을 형성하게 되고, 해당 스펙트럼 분포는 해당 최소한 하나의 기체 성분의 농도와 서로 대응하는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제1항에 있어서,
그중 해당 광학 검출기에서, 해당 감지 물체는 반사 특성을 갖춘 반사 감지 물체를 더 포함하고, 해당 반사 특성은 해당 기체 챔버 내의 해당 기체의 성분에 의해 정해지며, 해당 반사 감지 물체는 입사광을 받아들이기 위해 설치되고, 해당 입사광을 반시시켜 테스트 광을 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제1항에 있어서,
그중 해당 감지 물체는 투사(transmissive) 특성을 갖춘 투사 감지 물체를 더 포함하고, 해당 투사 특성은 해당 기체 챔버 내의 해당 기체의 성분에 의해 정해지며, 해당 투사 감지 물체는 입사 광을 받아들이기 위해 설치되고, 또한 일부분이 입사광을 전송하여 테스트 광을 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 광학 검출기에 관한 것으로서, 해당 광학 검출기는 최소한 하나의 광원, 테스트 챔버, 반사 감치 물체, 테스트 광학 검출기, 프로세서를 포함하고 있으며,
그중 해당 최소한 하나의 광원은 입사광을 발사하기 위해 설치되며,
테스트 챔버는 분석을 기다리는 기체를 수용하기 위해 설치되고, 또한 해당 최소한 하나의 광원과 커플링 연결되어 해당 최소한 하나의 광원에서 전달되어진 일부 입사광을 받아들이게 되며,
해당 반사 감지 물체는 해당 테스트 챔버 내의 기체 하에 노출되며, 해당 반사 감지 물체는 반사 특성을 갖추고 있고, 해당 반사 특성은 기체의 성분에 의해 정해지며, 해당 반사 감지 물체는 해당 테스트 챔버 내의 해당 입사광을 받아들이고 해당 입사광을 반사시켜 테스트 반사광를 형성시키기 위해 설치되며,
해당 테스트 광학 검출기는 해당 테스트 반사광을 받아들여 검출된 스펙트럼 신호을 형성하게 되며,
해당 프로세서는 해당 테스트 광학 검출기와 커플링 연결되어, 해당 검출된 스펙트럼 신호를 받아들여 해당 검출된 스펙트럼 신호를 근거로 검출 결과를 산출해 내는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제10항에 있어서,
해당 광학 검출기는 더 나아가 참조 챔버, 참조 물체, 참조 광학 검출기를 포함하며,
그중 해당 참조 챔버는 해당 분석을 기다리는 기체를 수용하기 위해 설치되고, 커플링 연결되어 해당 최소한 하나의 광원으로부터 일부 입사광을 받아들이게 되고,
해당 참조 물체는 해당 참조 챔버 내에 배치되며, 해당 참조 물체는 해당 참조 챔버 내의 입사광을 받아들여 해당 입사광을 반사시킴으로써 참조 반사광을 형성하기 위해 설치되며,
해당 참조 광학 검출기는 해당 참조 반사광을 받아들여 검출하여 참조 스펙트럼을 생성하기 위해 설치되며,
그중 해당 프로세서는 더 나아가 해당 참조 광학 검출기와 커플링 연결되어 해당 검출된 스펙트럼 신호와 참조 스펙트럼 신호를 받아들이고 해당 검출된 스펙트럼 신호에 근거하여 교정 결과를 산출해 내는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제11항에 있어서,
그중 반사 감지 물체에 도달한 입사광 경로의 길이는 참조 물체에 도달한 입사광 경로의 길이와 서로 동일할 수 있으며, 테스트 광학 검출기에 도달한 테스트 반사광 경로의 길이는 참조 광학 검출기에 도달한 참조 반사광 경로의 길이와 서로 동일한 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제11항에 있어서,
해당 광학 검출기는 더 나아가 최소한 하나의 분광기 렌즈를 포함하고 있고, 해당 분광기 렌즈는 테스트 챔버에 위치하며, 해당 참조 챔버와 최소한 하나의 광원 중 하나의 사이에 위치하며, 각 최소한 하나의 분광기 렌즈는 해당 최소한 하나의 광원에서 발사되는 입사광을 나눠서 해당 테스트 챔버와 해당 참조 챔버에 들어갈 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제11항에 있어서,
그중 해당 참조 물체는 각종 온습도 조건 하에서 저색변도를 유지하기 위해 설치되는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제14항에 있어서,
그중 해당 참조 물체는 도자기, 산화알루미늄, 산화 지르코늄일 수 있는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제11항에 있어서,
해당 광학 검출기는 더 나아가 제1보호유리, 제2보호유리를 포함하며,
그중 해당 제1보호유리는 해당 테스트 챔버와 해당 테스트 광학 검출기 사이에 위치하며,
해당 제2보호유리는 해당 참조 챔버와 해당 참조 광학 검출기 사이에 위치하며, 그중 해당 제1보호유리와 해당 제2보호유리는 해당 테스트 광학 검출기와 해당 참조 광학 검출기, 해당 테스트 챔버와 해당 참조 챔버를 서로 분리시키는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제11항에 있어서,
해당 광학 검출기는 더 나아가 해당 프로세서와 커플링 연결되는 온습도 검출기를 더 포함하며, 해당 온습도 검출기는 분석을 기다리는 기체의 온도와 습도를 검출하여 온습도 결과를 생성하게 되고, 그중 해당 프로세서는 해당 검출된 스펙트럼 신호, 해당 참조 스펙트럼 신호, 해당 온습도 결과에 근거하여 교정 교정 결과를 산출해 내는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제10항에 있어서,
그중 해당 반사 감지 물체가 해당 분석을 기다리는 기체에 접촉했을 때, 최소한 하나의 기체 성분에 의해 색깔이 변하게 되고, 이를 통해 해당 반사 감지 물체는 해당 입사광을 반사시켜, 스펙트럼 분포를 갖춘 테스트 반사광를 형성하게 되며, 해당 스펙트럼 분포는 해당 최소한 하나의 기체 성분과 서로 대응되는 것을 특징으로 하는 광학 검출기. - 제10항에 있어서,
해당 반사 감지 물체는 최소한 하나의 DNA수식 박테리오 파지와 DNA 미수식 박테리오 파지 중 하나를 포함하는 불투명 물체인 것을 특징으로 하는 광학 검출기.
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