WO2022260271A1 - 플라즈마 생성부를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

플라즈마 생성부를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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WO2022260271A1
WO2022260271A1 PCT/KR2022/005775 KR2022005775W WO2022260271A1 WO 2022260271 A1 WO2022260271 A1 WO 2022260271A1 KR 2022005775 W KR2022005775 W KR 2022005775W WO 2022260271 A1 WO2022260271 A1 WO 2022260271A1
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band
electronic device
plasma
layer
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조영규
여재익
김성환
박상훈
박장표
양준호
정용원
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Samsung Electronics Co Ltd
SNU R&DB Foundation
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Seoul National University R&DB Foundation
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    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
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    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • G—PHYSICS
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N2021/258—Surface plasmon spectroscopy, e.g. micro- or nanoparticles in suspension

Definitions

  • Various embodiments of the present disclosure relate to an electronic device including a plasma generator.
  • signals in all wavelength bands of the specimen may be detected using a solid-state image sensor (eg, a charge coupled device (CCD) type image sensor).
  • a solid-state image sensor eg, a charge coupled device (CCD) type image sensor.
  • CCD charge coupled device
  • the size of the electronic device may be large and the production cost of the electronic device may be high.
  • an electronic device capable of detecting elemental components of a specimen using plasma may be provided.
  • an electronic device capable of determining the concentration of a specimen by using a light detector that separates light generated by plasma using a light separator and converts the separated light into an electrical signal. can provide
  • an optical detector including band filters at least partially overlapping may be provided.
  • an electronic device includes a plasma generating unit including an electrode structure configured to generate plasma using at least a portion of a sample introduced into the electronic device, and incident light generated by the plasma.
  • a first layer comprising an optical splitter configured to separate and a first bandpass filter
  • a second layer comprising a second bandpass filter disposed below the first layer and overlapping at least a portion of the first bandpass filter
  • a third layer disposed below the second layer and including a photodiode configured to receive refracted light passing through at least one of the first bandpass filter and the second bandpass filter.
  • an electronic device includes a plasma generating unit including an electrode structure configured to generate plasma using at least a portion of a sample introduced into the electronic device, and incident light generated by the plasma.
  • a first layer including an optical splitting portion configured to separate and including a first bandpass filter and a first recess, a second layer disposed below the first layer and including a second bandpass filter and a second recess, and a photodetector disposed under the second layer and including a third layer including a photodiode and a processor configured to analyze components of the specimen based on a signal obtained from the photodiode, wherein the photodiode A first photodiode configured to receive light passing through the first band filter and the second recess, a second photodiode configured to receive light passing through the first recess and the second band filter, and the first A band pass filter and a third photodiode configured to receive light passing through the second band filter may be included.
  • An electronic device may generate plasma using an electrode structure and detect components of a specimen using the generated plasma.
  • the size and production cost of the electronic device can be reduced by using the electrode structure.
  • An electronic device may generate two-dimensional (2D) plasma and separate light from the plasma generated by using the light splitter based on a wavelength.
  • the light detector may change the separated light into an electrical signal to detect various elements included in the specimen.
  • the processor may increase user convenience by mapping elements included in the sample into a two-dimensional space.
  • An electronic device may increase accuracy of detecting a sample component by using band filters at least partially overlapping.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in a network environment according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an electronic device, according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a plasma generating unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a plasma generating unit according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of an optical splitter, in accordance with various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of an optical detection unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of an optical detection unit according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the intensity of light that is changed based on a structure in which a bandpass filter is disposed, according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining plasma mapping information according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in a network environment according to various embodiments of the present disclosure.
  • an electronic device 101 communicates with an electronic device 102 through a first network 198 (eg, a short-range wireless communication network) or through a second network 199. It is possible to communicate with the electronic device 104 or the server 108 through (eg, a long-distance wireless communication network). According to one embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108 .
  • the electronic device 101 includes a processor 120, a memory 130, an input module 150, an audio output module 155, a display module 160, an audio module 170, a sensor module ( 176), interface 177, connection terminal 178, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196 , or the antenna module 197 may be included.
  • at least one of these components eg, the connection terminal 178) may be omitted or one or more other components may be added.
  • some of these components eg, sensor module 176, camera module 180, or antenna module 197) are integrated into a single component (eg, display module 160). It can be.
  • the processor 120 for example, executes software (eg, the program 140) to cause at least one other component (eg, hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120. It can control and perform various data processing or calculations. According to one embodiment, as at least part of data processing or operation, processor 120 transfers instructions or data received from other components (e.g., sensor module 176 or communication module 190) to volatile memory 132. , processing commands or data stored in the volatile memory 132 , and storing resultant data in the non-volatile memory 134 .
  • software eg, the program 140
  • processor 120 transfers instructions or data received from other components (e.g., sensor module 176 or communication module 190) to volatile memory 132. , processing commands or data stored in the volatile memory 132 , and storing resultant data in the non-volatile memory 134 .
  • the processor 120 may include a main processor 121 (eg, a central processing unit or an application processor), or a secondary processor 123 (eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit) that may operate independently of or together with the main processor 121 .
  • main processor 121 eg, a central processing unit or an application processor
  • secondary processor 123 eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit
  • the main processor 121 e.g, a central processing unit or an application processor
  • a secondary processor 123 eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit
  • image signal processor e.g., image signal processor, sensor hub processor, or communication processor.
  • the secondary processor 123 may be implemented separately from or as part of the main processor 121 .
  • the secondary processor 123 may, for example, take the place of the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (eg, sleep) state, or the main processor 121 is active (eg, running an application). ) state, together with the main processor 121, at least one of the components of the electronic device 101 (eg, the display module 160, the sensor module 176, or the communication module 190) It is possible to control at least some of the related functions or states.
  • the auxiliary processor 123 eg, image signal processor or communication processor
  • may be implemented as part of other functionally related components eg, camera module 180 or communication module 190). have.
  • the auxiliary processor 123 may include a hardware structure specialized for processing an artificial intelligence model.
  • AI models can be created through machine learning. Such learning may be performed, for example, in the electronic device 101 itself where artificial intelligence is performed, or may be performed through a separate server (eg, the server 108).
  • the learning algorithm may include, for example, supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning or reinforcement learning, but in the above example Not limited.
  • the artificial intelligence model may include a plurality of artificial neural network layers.
  • Artificial neural networks include deep neural networks (DNNs), convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), restricted boltzmann machines (RBMs), deep belief networks (DBNs), bidirectional recurrent deep neural networks (BRDNNs), It may be one of deep Q-networks or a combination of two or more of the foregoing, but is not limited to the foregoing examples.
  • the artificial intelligence model may include, in addition or alternatively, software structures in addition to hardware structures.
  • the memory 130 may store various data used by at least one component (eg, the processor 120 or the sensor module 176) of the electronic device 101 .
  • the data may include, for example, input data or output data for software (eg, program 140) and commands related thereto.
  • the memory 130 may include volatile memory 132 or non-volatile memory 134 .
  • the program 140 may be stored as software in the memory 130 and may include, for example, an operating system 142 , middleware 144 , or an application 146 .
  • the input module 150 may receive a command or data to be used by a component (eg, the processor 120) of the electronic device 101 from the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the input module 150 may include, for example, a microphone, a mouse, a keyboard, a key (eg, a button), or a digital pen (eg, a stylus pen).
  • the sound output module 155 may output sound signals to the outside of the electronic device 101 .
  • the sound output module 155 may include, for example, a speaker or a receiver.
  • the speaker can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback.
  • a receiver may be used to receive an incoming call. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from the speaker or as part of it.
  • the display module 160 can visually provide information to the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the display module 160 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector and a control circuit for controlling the device.
  • the display module 160 may include a touch sensor configured to detect a touch or a pressure sensor configured to measure the intensity of force generated by the touch.
  • the audio module 170 may convert sound into an electrical signal or vice versa. According to an embodiment, the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device connected directly or wirelessly to the electronic device 101 (eg: Sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or a headphone).
  • the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device connected directly or wirelessly to the electronic device 101 (eg: Sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or a headphone).
  • the sensor module 176 detects an operating state (eg, power or temperature) of the electronic device 101 or an external environmental state (eg, a user state), and generates an electrical signal or data value corresponding to the detected state. can do.
  • the sensor module 176 may include, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, an air pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an infrared (IR) sensor, a bio sensor, It may include a temperature sensor, humidity sensor, or light sensor.
  • the interface 177 may support one or more designated protocols that may be used to directly or wirelessly connect the electronic device 101 to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card interface
  • audio interface audio interface
  • connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 may be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 179 may convert electrical signals into mechanical stimuli (eg, vibration or motion) or electrical stimuli that a user may perceive through tactile or kinesthetic senses.
  • the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 180 may capture still images and moving images. According to one embodiment, the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 188 may manage power supplied to the electronic device 101 .
  • the power management module 188 may be implemented as at least part of a power management integrated circuit (PMIC), for example.
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101 .
  • the battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary cell, a rechargeable secondary cell, or a fuel cell.
  • the communication module 190 is a direct (eg, wired) communication channel or a wireless communication channel between the electronic device 101 and an external electronic device (eg, the electronic device 102, the electronic device 104, or the server 108). Establishment and communication through the established communication channel may be supported.
  • the communication module 190 may include one or more communication processors that operate independently of the processor 120 (eg, an application processor) and support direct (eg, wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 190 may be a wireless communication module 192 (eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (eg, a : a local area network (LAN) communication module or a power line communication module).
  • a corresponding communication module is a first network 198 (eg, a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network 199 (eg, a legacy communication module).
  • the wireless communication module 192 uses subscriber information (eg, International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 196 within a communication network such as the first network 198 or the second network 199.
  • IMSI International Mobile Subscriber Identifier
  • the wireless communication module 192 may support a 5G network after a 4G network and a next-generation communication technology, for example, NR access technology (new radio access technology).
  • NR access technologies include high-speed transmission of high-capacity data (enhanced mobile broadband (eMBB)), minimization of terminal power and access of multiple terminals (massive machine type communications (mMTC)), or high reliability and low latency (ultra-reliable and low latency (URLLC)).
  • eMBB enhanced mobile broadband
  • mMTC massive machine type communications
  • URLLC ultra-reliable and low latency
  • -latency communications can be supported.
  • the wireless communication module 192 may support a high frequency band (eg, mmWave band) to achieve a high data rate, for example.
  • the wireless communication module 192 uses various technologies for securing performance in a high frequency band, such as beamforming, massive multiple-input and multiple-output (MIMO), and full-dimensional multiplexing. Technologies such as input/output (FD-MIMO: full dimensional MIMO), array antenna, analog beam-forming, or large scale antenna may be supported.
  • the wireless communication module 192 may support various requirements defined for the electronic device 101, an external electronic device (eg, the electronic device 104), or a network system (eg, the second network 199).
  • the wireless communication module 192 is a peak data rate for eMBB realization (eg, 20 Gbps or more), a loss coverage for mMTC realization (eg, 164 dB or less), or a U-plane latency for URLLC realization (eg, Example: downlink (DL) and uplink (UL) each of 0.5 ms or less, or round trip 1 ms or less) may be supported.
  • eMBB peak data rate for eMBB realization
  • a loss coverage for mMTC realization eg, 164 dB or less
  • U-plane latency for URLLC realization eg, Example: downlink (DL) and uplink (UL) each of 0.5 ms or less, or round trip 1 ms or less
  • the antenna module 197 may transmit or receive signals or power to the outside (eg, an external electronic device).
  • the antenna module may include an antenna including a radiator formed of a conductor or a conductive pattern formed on a substrate (eg, PCB).
  • the antenna module 197 may include a plurality of antennas (eg, an array antenna). In this case, at least one antenna suitable for a communication method used in a communication network such as the first network 198 or the second network 199 is selected from the plurality of antennas by the communication module 190, for example. can be chosen A signal or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through the selected at least one antenna.
  • other components eg, a radio frequency integrated circuit (RFIC) may be additionally formed as a part of the antenna module 197 in addition to the radiator.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the antenna module 197 may form a mmWave antenna module.
  • the mmWave antenna module includes a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first surface (eg, a lower surface) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high frequency band (eg, mmWave band); and a plurality of antennas (eg, array antennas) disposed on or adjacent to a second surface (eg, a top surface or a side surface) of the printed circuit board and capable of transmitting or receiving signals of the designated high frequency band. can do.
  • peripheral devices eg, a bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
  • signal e.g. commands or data
  • commands or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199 .
  • Each of the external electronic devices 102 or 104 may be the same as or different from the electronic device 101 .
  • all or part of operations executed in the electronic device 101 may be executed in one or more external devices among the external electronic devices 102 , 104 , and 108 .
  • the electronic device 101 when the electronic device 101 needs to perform a certain function or service automatically or in response to a request from a user or another device, the electronic device 101 instead of executing the function or service by itself.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform the function or at least part of the service.
  • One or more external electronic devices receiving the request may execute at least a part of the requested function or service or an additional function or service related to the request, and deliver the execution result to the electronic device 101 .
  • the electronic device 101 may provide the result as at least part of a response to the request as it is or additionally processed.
  • cloud computing distributed computing, mobile edge computing (MEC), or client-server computing technology may be used.
  • the electronic device 101 may provide an ultra-low latency service using, for example, distributed computing or mobile edge computing.
  • the external electronic device 104 may include an internet of things (IoT) device.
  • Server 108 may be an intelligent server using machine learning and/or neural networks. According to one embodiment, the external electronic device 104 or server 108 may be included in the second network 199 .
  • the electronic device 101 may be applied to intelligent services (eg, smart home, smart city, smart car, or health care) based on 5G communication technology and IoT-related technology.
  • Electronic devices may be devices of various types.
  • the electronic device may include, for example, a portable communication device (eg, a smart phone), a computer device, a portable multimedia device, a portable medical device, a camera, a wearable device, or a home appliance.
  • a portable communication device eg, a smart phone
  • a computer device e.g., a smart phone
  • a portable multimedia device e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a camera
  • a wearable device e.g., a smart bracelet
  • first, second, or first or secondary may simply be used to distinguish a given component from other corresponding components, and may be used to refer to a given component in another aspect (eg, importance or order) is not limited.
  • a (e.g., first) component is said to be “coupled” or “connected” to another (e.g., second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively.”
  • the certain component may be connected to the other component directly (eg by wire), wirelessly, or through a third component.
  • module used in various embodiments of this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and is interchangeable with terms such as, for example, logic, logical blocks, parts, or circuits.
  • a module may be an integrally constructed component or a minimal unit of components or a portion thereof that performs one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • each component (eg, module or program) of the above-described components may include a single object or a plurality of entities, and some of the plurality of entities may be separately disposed in other components. have.
  • one or more components or operations among the aforementioned corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • a plurality of components eg modules or programs
  • the integrated component may perform one or more functions of each of the plurality of components identically or similarly to those performed by a corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • the actions performed by a module, program, or other component are executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the actions are executed in a different order, or omitted. or one or more other actions may be added.
  • FIG. 2 is a block diagram of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 3 is a schematic diagram of an electronic device, according to various embodiments of the present disclosure.
  • the electronic device 200 may include a plasma generating unit 210, an optical separation unit 220, an optical detection unit 230, a processor 240, and a memory 250.
  • the configurations of the electronic device 200, the processor 240, and the memory 250 of FIGS. 2 and/or 3 are identical to the configurations of the electronic device 101, the processor 120, and the memory 130 of FIG. 1. Or some may be the same.
  • the electronic device 200 may detect elements and concentrations of a specimen using plasma.
  • the plasma may be interpreted as a state in which a material (eg, a specimen) is separated into electrons and positively charged ions.
  • the specimen may be a fluid (eg, air).
  • the electronic device 200 may detect elemental components of suspended particles in the air and detect heavy metals and/or viruses in fine dust.
  • the analyte may be a solid.
  • the plasma generating unit 210 may change at least a portion of the sample introduced into the electronic device 200 into a material in a plasma state.
  • the plasma generating unit 210 uses an electrode structure (eg, the electrode structures 211, 213, and 215 of FIGS. 4 and/or 5) to plasma (eg, the plasma of FIGS. 4 and/or 5). (P)) can be created.
  • the pressure inside the plasma generating unit 210 may be lower than atmospheric pressure.
  • the light separation unit 220 may separate light (eg, incident light IL) generated by the plasma generation unit 210 .
  • the incident light IL may be dispersed into refracted light L based on a wavelength band.
  • the light L may be distributed into various bands of light L1, L2, L3, and L4 based on the wavelength band.
  • the light separation unit 220 may include a substantially transparent material (eg, glass or acryl) to pass the incident light IL.
  • the optical separation unit 220 may be disposed between the plasma generating unit 210 and the optical detection unit 230 .
  • the light separation unit 220 is opposite to the first light separation unit surface 220a facing at least a part of the plasma generating unit 210 and the first optical separation unit surface 220a, and the light detection unit ( 230) may include a second light splitter surface 220b facing at least a portion.
  • the light detector 230 may convert the light L transmitted through the light separator 220 into an electrical signal.
  • the photodetector 230 may include at least one photodiode 236 .
  • the optical detection unit 230 includes at least one band filter 234 or 235 for separating the light L transmitted through the optical separation unit 220 based on a specified wavelength and/or frequency.
  • the band filters 234 and 235 may pass light of a designated wavelength.
  • the optical detector 230 includes a first layer 231 including at least one first bandpass filter 234 and/or at least one first recess 237, at least one first A second layer 232 including a two-band filter 235 and/or at least one second recess 238 and a third layer 233 including a photodiode 236 may be included.
  • the second band filter 235 may overlap at least a portion of the first band filter 234 .
  • the photodiode 236 may obtain light L having a designated wavelength passing through the band filters 234 and 235 .
  • the second layer 232 may be positioned between the first layer 231 and the third layer 233 .
  • the second layer 232 may be disposed below the first layer (eg, in the -Z direction), and the third layer 233 may be disposed below the second layer 232 .
  • the first recess 237 may overlap at least a portion of the second band filter 235, and the second recess 238 may overlap at least a portion of the first band filter 234. have.
  • the first recess 237 is interpreted as an empty space or through hole formed in the first layer 231
  • the second recess 238 is an empty space or through hole formed in the second layer 232. can be interpreted alone.
  • the electronic device 200 may determine the type and/or concentration of elements included in the sample. For example, the intensity of light acquired by the photodiode 331 in a specified wavelength range may be changed based on the type of element of the specimen.
  • the processor 240 may analyze components of the specimen based on the signal obtained from the photodiode 331 . For example, the processor 240 may determine the type and/or concentration of an element included in the sample based on the electrical signal obtained using the photodiode 236 .
  • the processor 240 determines the type of element determined using a display module (eg, the display module 160 of FIG. 1 ) and an audio module (eg, the audio module 170 of FIG. 1 ) and/or Or you can output the concentration.
  • the memory 250 may store plasma location information reflecting a location where plasma (eg, the plasma P of FIGS. 4 and/or 5 ) is generated.
  • the processor 240 may determine which of the plurality of samples includes which element, based on the plasma location information and the electrical signal acquired by the photodetector 230 .
  • the photodetector 230 may include a barrier rib structure 239 .
  • the barrier rib structure 239 may reduce or prevent transmission of light between each band filter (eg, the first band filter 234 or the second band filter 235).
  • the barrier rib structure 239 may surround at least a portion of the first bandpass filter 234 and at least a portion of the second bandpass filter 235 .
  • the barrier rib structure 239 may be formed of a material that does not substantially transmit light.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a plasma generating unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • 5 is a schematic diagram of a plasma generating unit according to another embodiment of the present disclosure.
  • the plasma generating unit 210 may generate plasma P using electrode structures 211 , 213 , and 215 .
  • the configuration of the plasma generator 210 of FIGS. 4 and 5 may be the same as all or part of the configuration of the plasma generator 210 of FIG. 2 .
  • the plasma generator 210 may generate plasma P of a two-dimensional (2D) shape.
  • the plasma P generated by the plasma generating unit P may be substantially generated on one plane.
  • at least a portion of the electrode structures 211, 213, and 215 may be substantially positioned on one plane.
  • the plasma generator 210 may include electrode structures 211 and 213 configured to generate plasma P.
  • the electrode structures 211, 213, and 215 may generate plasma P at a plurality of points.
  • the electrode structures 211, 213, and 215 may change at least a portion of the specimen into a plasma state by providing a voltage to the specimen.
  • the electrode structures 211 and 213 may be formed in a comb shape.
  • the electrode structures 211 and 213 may include a first electrode structure 211 and a second electrode structure 213 spaced apart from the first electrode structure 211 .
  • the first electrode structure 211 includes a first region 211a facing the second electrode structure 213, and the second electrode structure 213 includes the first electrode structure 211 ) may include a second region 213a facing toward.
  • the first region 211a and the second region 213a provide a voltage for generating plasma P to the specimen, and the plasma P is applied to the first region 211a and the second region 211a. It may be created between regions 213a.
  • the electrode structure 215 may include a third electrode structure 215 formed in a grid and/or lattice shape.
  • the third electrode structure 215 may include a plurality of cells 215a, and plasma P may be formed inside the cells 215a.
  • the electrode structure 215 may be interpreted as a matrix shape including a plurality of rows and a plurality of columns.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of an optical splitter, in accordance with various embodiments of the present disclosure.
  • the light splitter 220 may disperse the incident light IL into a plurality of refracted lights L.
  • the incident light IL transmitted from the plasma P to the first light separator surface 220a of the light separator 220 may be dispersed based on the wavelength of the incident light IL.
  • the structure of the optical splitter 220 of FIG. 6 may be the same as all or part of the structure of the light splitter 220 of FIGS. 2 and/or 3 .
  • the light separation unit 220 may include at least one light separation layer 221 , 222 , and 223 for dispersing the incident light IL.
  • the light splitting unit 220 includes a first light splitting layer 221 , a second light splitting layer 222 disposed under the first light splitting layer 221 and/or the second light splitting layer 222 .
  • a third light separation layer 223 disposed under the separation layer 222 may be included.
  • the second light separation layer 222 and/or the third light separation layer 223 may be positioned between the first light separation layer 221 and the light detector.
  • the light splitting unit 220 may include a plurality of light splitting layers 221 , 222 , and 223 having different refractive indices.
  • the refractive index of the optical separation unit 220 is determined by the light detecting unit (eg, the plasma generating unit 210 in FIG. It may increase toward the second photodetector surface 220b adjacent to the photodetector 230 .
  • the first light splitting layer 221 has a first refractive index
  • the second light splitting layer 222 has a second refractive index greater than the first refractive index
  • the third light splitting layer 223 may have a third refractive index greater than the second refractive index.
  • the degree of refraction of the incident light IL may increase as the difference in refractive power of each of the plurality of light separation layers 221 , 222 , and 223 increases.
  • the incident light IL that has passed through the optical separation unit 220 may be distributed as refracted light L based on a wavelength.
  • the incident light IL passing through the optical separation unit 220 may be dispersed into a spectrum according to a wavelength band.
  • the incident light IL passing through the light separation unit 220 based on the element of the specimen has a plurality of refracted lights having a spectral shape (eg, the first refracted light L1 and the second refracted light L2). ), the third refracted light L4 and/or the fourth refracted light L4).
  • the optical separation unit 220 converts the incident light IL into a wavelength band (eg, the 1-1 wavelength of FIG.
  • the plurality of refracted lights (eg, the first refracted light L1, the second refracted light L2, the third refracted light L4, and/or the fourth refracted light L4) are each refracted. At least a portion of the wavelength of light may be transmitted to a band pass filter (eg, the 1-1 band filter 311-1 and the 1-2 band filter 311-2 of FIG. 8 ).
  • the light separation unit 220 has a structure including three light separation layers (eg, a first light separation layer 221, a second light separation layer 222, and a third light separation layer 223). Although shown, the structure of the optical splitter 220 is not limited thereto. For example, the light splitting unit 220 may include four or more light splitting layers or two or less light splitting layers.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of an optical detection unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • 8 is a schematic diagram of an optical detection unit according to another embodiment of the present disclosure.
  • 9 is a schematic diagram of an optical detection unit according to another embodiment of the present disclosure.
  • the photodetector 300 includes bandpass filters 311 and 321 for passing light of a specified wavelength and a photodiode 331 for acquiring light passing through the bandpass filters 311 and 321. ) may be included. According to an embodiment, the photodetector 300 may be interpreted as an optical signal detector for detecting an electrical signal of light using the photodiode 331 .
  • the configuration of the photodetector 300 of FIGS. 7 to 9 may be the same as all or part of the configuration of the photodetector 230 of FIGS. 2 and/or 3 .
  • the photodetector 300 includes a first layer 310 including a first bandpass filter 311, a second layer 320 including a second bandpass filter 321, and a photodiode.
  • a third layer 330 including 331 may be included.
  • at least a portion of the first band filter 311 may overlap at least a portion of the second band filter 321 .
  • the first band filter 311 may be configured to transmit light of a first wavelength band
  • the second band filter 321 may be configured to transmit light of a second wavelength band.
  • the photo diode 331 may obtain light that has passed through at least one of the first band filter 311 and the second band filter 321 .
  • a wavelength band transmitted to the photodiode 331 may be changed based on an overlapping degree between the first band filter 311 and the second band filter 321 .
  • at least a part of the first wavelength band of the first band filter 311 is different from the second wavelength band of the second band filter 321, and the first band filter 311 and the second band filter 321
  • a wavelength band of light passing through may be narrower than a wavelength band passing through one band filter (eg, the first band filter 311 or the second band filter 321).
  • the photodiode 331 may obtain light passing through the first band filter 311 and the second band filter 321 .
  • the first band filter 311 is configured to pass light of a wavelength of a first wavelength band (eg, 300 to 400 nm)
  • the second band filter 321 passes light of a wavelength of a second wavelength band (eg, 350 nm). to 450 nm) may be configured to pass light.
  • the photodiode 331 has a wavelength band (eg, 350 to 400 nm) in which the first wavelength band of the first band filter 311 and the second wavelength band of the second band filter 321 overlap. of light can be obtained.
  • the photodiode 331 includes a first photodiode 331a configured to receive light passing through the first bandpass filter 311 and a second bandpass filter 321.
  • a second photodiode 331b configured to receive passed light
  • a third photodiode 331c configured to receive light passed through the first band filter 311 and the second band filter 321 can do.
  • the first photodiode 331a faces the first bandpass filter 311 and/or the second recess 322, and the second photodiode 331b faces the second bandpass filter 321 and/or Alternatively, it may face the first recess 312 and the third photodiode 331c may face the first band filter 311 and/or the second band filter 321 .
  • the first photodiode 311a obtains light corresponding to a first wavelength band
  • the second photodiode 311b obtains light corresponding to a second wavelength band
  • the third photodiode 311b obtains light corresponding to a second wavelength band.
  • (311c) may obtain light corresponding to the first wavelength band and the second wavelength band.
  • the band filters 311 and 321 correspond to the refracted light (eg, the refracted light L of FIG. 6 ) passing through the light splitter (eg, the light splitter 220 of FIG. 6 ).
  • the light splitter eg, the light splitter 220 of FIG. 6
  • incident light e.g., incident light IL of FIG. 6
  • the bandpass filters 311 and 321 may be positioned to receive refracted light of a specified wavelength.
  • the first band filter 311 and/or the second band filter 321 may include a plurality of band filters configured to transmit light of different wavelengths (eg, the 1-1 band filter 311-1). ), the 1-2 band filter 311-2, the 2-1 band filter 321-1 and/or the 2-2 band filter 321-2).
  • the first band filter 311 includes a 1-1 band filter 311-1 configured to transmit light in a 1-1 wavelength band and the 1-1 wavelength band. It may include a 1-2 band filter 311-2 configured to transmit light of a 1-2 wavelength band different from the band.
  • the second band filter 321 is a 2-1 band filter 321-1 configured to transmit light of a 2-1 wavelength band and light of a 2-2 wavelength band different from the 2-1 wavelength band. It may include a 2-2 band filter 321-2 configured to transmit. According to an embodiment, a portion of the 2-1 wavelength band may overlap at least a portion of the 1-1 wavelength band and/or at least a portion of the 1-2 wavelength band. A portion of the 2-2nd wavelength band may overlap with at least a portion of the 1-1st wavelength band and/or at least a portion of the 1-2nd wavelength band.
  • the bandpass filters may be arranged in a lattice shape.
  • the first band filter 311 is a 1-1 band filter 311-1 and a 1-2 band filter 311-2 spaced apart from the 1-1 band filter 311-1.
  • a 1-3 band filter (not shown) spaced apart from the 1-1 band filter 311-1 or the 1-2 band filter 311-2, and a second band filter 321 ) is a 2-1 band filter 321-1, and a 2-2 band filter 321-2 spaced apart from the 2-1 band filter 321-1, and the 2-1 band filter (321-1) or a 2-3 band filter (not shown) spaced apart from the 2-2 band filter 321-2.
  • the first band filter 311 may be alternately arranged with the second band filter 321 .
  • a part of the first band filter 311 may be arranged to overlap a part of the second band filter 321 .
  • a part of the 1-1 band filter 311-1 faces the 2-1 band filter 321-1, and the other part faces the 2-2 band filter 321-2.
  • a part of the 1-2 band filter 311-2 may face the 2-2 band filter 321-2, and another part may face the second recess 322. .
  • the photodetector 300 may include a fourth layer 340 disposed between the second layer 320 and the third layer 330 .
  • the fourth layer 340 may include a third band filter 341 overlapping at least a portion of the second band filter 321 and at least one third recess 342 .
  • the third recess 342 may be interpreted as an empty space or a through hole formed in the fourth layer 340 .
  • the photodiode 331 may obtain light that has passed through at least one of the first band filter 311 , the second band filter 321 , and the third band filter 341 .
  • the photodiode 331 includes a first photodiode 331a configured to receive light passing through the first band filter 311, the second recess 322, and the third recess 342; A second photodiode configured to receive light passing through the first recess 312, the second band filter 321, and the third recess 342 (eg, the second photodiode 331b of FIG.
  • a third photodiode configured to receive light passing through the first band filter 311, the second band filter 321, and the third recess 342 (eg, the third photodiode 331c of FIG. 8); A fourth photodiode 331d configured to receive light passing through the first band filter 311, the second band filter 321, and the third band filter 341, the first recess 312, and the second band filter 331d.
  • a fifth photodiode 331e configured to receive light passing through the bandpass filter 321 and the third bandpass filter 341, and/or the first recess 312, the second recess 322, and the first
  • a sixth photodiode 331f configured to receive light passing through the three-band filter 341 may be included.
  • the photodetector 230 includes three or four layers (eg, a first layer 310, a second layer 320, a third layer 330, and a fourth layer 340). Although shown as a structure including, the structure of the photodetector 230 is not limited thereto. For example, the photodetector 230 may include four or more layers including bandpass filters and one layer including photodiodes.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining plasma mapping information according to various embodiments of the present disclosure.
  • a processor may generate plasma mapping information 241 .
  • the plasma mapping information 241 may be interpreted as elemental information for each position of the specimen.
  • the processor 240 may form the plasma mapping information 241 in a matrix shape to map element information for each position of the specimen into a two-dimensional shape.
  • the plasma mapping information 241 includes a plurality of rows (eg, R 1 , R 2 ,..., R n ⁇ 1 , R n ), and a plurality of columns (eg, C 1 , C 2 , ..., C n-1 , C n ).
  • the plasma mapping information 241 may include types and/or ratios of elements of the specimen corresponding to each row or column.
  • a processor may perform plasma mapping in which element information for each position of a specimen is reflected based on plasma position information stored in a memory (eg, the memory 250 of FIG. 2 ).
  • Information 241 can be generated.
  • the memory 250 may store a location of a photodiode (eg, the photodiode 236 of FIG. 3 ) corresponding to a location where plasma (eg, the plasma P of FIG. 4 or 5 ) is generated. relationships can be saved.
  • the processor 240 may determine which element is included in the sample at a position and determine the type and/or ratio of the element included in the sample.
  • the plasma location information may be interpreted as information reflecting a location where plasma (eg, plasma P in FIGS. 4 and/or 5) is generated.
  • the processor 240 may output the determined element of the specimen using a display module (eg, the display module 120 of FIG. 1).
  • the processor 240 may output the plasma mapping information 241 in a two-dimensional shape.
  • an electronic device uses at least a portion of a sample introduced into the electronic device to generate plasma (eg, the electronic device 200 of FIG. 4 or 5 ).
  • a plasma generating unit eg, the plasma generating unit 210 of FIG. 4 ) including an electrode structure (eg, the first electrode structure 211 and the second electrode structure 213 of FIG. 4 ) configured to generate the plasma P. )
  • a light separation unit configured to separate incident light generated by the plasma (eg, incident light IL of FIG. 6 ) (eg, light separation unit 220 of FIG. 6 ) and a first band filter (eg, A first layer including the first pass filter 234 of FIG.
  • a third layer (eg, the third layer of FIG. 3 ) including a photodiode (eg, the photodiode 236 of FIG. 3 ) configured to receive refracted light passing through at least one of the first bandpass filter and the second bandpass filter. 233) may include a photodetector (eg, the photodetector 230 of FIG. 3).
  • the electrode structure may be formed in a grid shape or comb shape for generating plasma at a plurality of points.
  • the electronic device may further include a processor (eg, the processor 240 of FIG. 4 ) configured to analyze components of the specimen based on the signal obtained from the photodiode.
  • a processor eg, the processor 240 of FIG. 4
  • the electronic device may further include a memory (eg, the memory 250 of FIG. 2 ) configured to store plasma position information reflecting the position of the plasma generated by the plasma generating unit. .
  • a memory eg, the memory 250 of FIG. 2
  • the electronic device may further include a memory (eg, the memory 250 of FIG. 2 ) configured to store plasma position information reflecting the position of the plasma generated by the plasma generating unit. .
  • the processor may be configured to generate plasma mapping information (eg, plasma mapping information 241 of FIG. 10 ) in which element information for each location of the specimen is reflected, based on the location information of the plasma.
  • plasma mapping information eg, plasma mapping information 241 of FIG. 10
  • the first layer includes a first recess (eg, the first recess 237 of FIG. 8 ) overlapping at least a portion of the second band filter, and the second layer is and a second recess (eg, the second recess 238 of FIG. 8 ) overlapping at least a portion of the first bandpass filter, and the photodiode transmits light passing through the first bandpass filter and the second recess.
  • a first photodiode eg, the first photodiode 331b of FIG.
  • the second band filter eg, the second photodiode configured to receive the light passing through the second band filter (eg, the first photodiode 331b of FIG. 8 ).
  • a second photodiode 331b), and a third photodiode eg, the third photodiode 331c of FIG. 8 ) configured to receive light passing through the first and second bandpass filters.
  • the optical separation unit may be disposed between the plasma generating unit and the optical detection unit.
  • the light splitting unit includes a plurality of light splitting layers having different refractive indices (eg, the first light splitting layer 221, the second light splitting layer 222 and/or the third light splitting layer 222 of FIG. 6 ). layers 223).
  • the plurality of light splitting layers include a first light splitting layer having a first refractive index (eg, the first light splitting layer 221 of FIG. 6 ), and the first light splitting layer and the light splitting layer. It may include a second light separation layer (eg, the second light separation layer 222 of FIG. 6 ) positioned between the detectors and having a second refractive index greater than the first refractive index.
  • the first band filter is a 1-1 band filter configured to transmit light in a 1-1 wavelength band (eg, the 1-1 band filter 311-1 of FIG. 8 )
  • a 1-2 band filter configured to transmit light in a 1-2 wavelength band different from the 1-1 wavelength band (eg, the 1-2 band filter 311-2 of FIG. 8)
  • the second band filter is a 2-1 band filter configured to transmit light in a 2-1 wavelength band (eg, the 2-1 band filter 321-1 in FIG. 8), and the second- A 2-2 band filter (eg, the 2-2 band filter 321-2 of FIG.
  • the 2-1 A portion of the wavelength band may overlap with at least a portion of the 1-1 wavelength band, and at least a portion of the 2-2 wavelength band may overlap with the 1-1 wavelength band or the 1-2 wavelength band.
  • the photodetector is disposed between the second layer and the third layer, and overlaps at least a portion of the second pass filter with a third pass filter (eg, the third pass filter of FIG. 9 ).
  • (341)) may include a fourth layer (eg, the fourth layer 340 of FIG. 9).
  • At least a portion of the electrode structure may be substantially positioned on one plane, and the plasma may be substantially generated on one plane.
  • the first band filter and the second band filter may be arranged in a lattice shape.
  • the light separation unit may be configured to disperse the incident light corresponding to a wavelength band of the first band filter.
  • the optical detector may include a barrier rib structure (eg, the barrier rib structure 239 of FIG. 3 ) surrounding at least a portion of the first bandpass filter and at least a portion of the second bandpass filter. .
  • a barrier rib structure eg, the barrier rib structure 239 of FIG. 3
  • an electronic device uses at least a part of the specimen introduced into the electronic device to plasma (eg, the plasma of FIG. 4 ( P)) a plasma generating unit (eg, the plasma generating unit 210 of FIG. 4 ) including an electrode structure (eg, the first electrode structure 211 and the second electrode structure 213 of FIG. 4 ) configured to generate , a light separation unit configured to separate the incident light generated by the plasma (eg, the light separation unit 220 of FIG. 6) and a first bandpass filter (eg, the first bandpass filter 311 of FIG. 8) and a second bandpass filter configured to separate the incident light generated by the plasma.
  • plasma eg, the plasma of FIG. 4 ( P)
  • a plasma generating unit eg, the plasma generating unit 210 of FIG. 4
  • an electrode structure eg, the first electrode structure 211 and the second electrode structure 213 of FIG. 4
  • a light separation unit configured to separate the incident light generated by the plasma
  • a first bandpass filter eg, the
  • first layer (eg, first layer 310 in FIG. 8) including a recess (eg, first recess 312 in FIG. 8), disposed below the first layer, and a second bandpass filter (eg, the second band filter 321 of FIG. 8 ) and a second layer including a second recess (eg, the second recess 322 of FIG. 8 ) (eg, the second layer 320 of FIG. 8 ) )), and a third layer (eg, the third layer 311 of FIG. 8 ) disposed below the second layer and including a photodiode (eg, the photodiode 311 of FIG. 8 ).
  • a detector eg, the photodetector 300 of FIG.
  • a photodiode may include a first photodiode (eg, the first photodiode 311a of FIG. 8 ) configured to receive light passing through the first bandpass filter and the second recess, the first recess and the second bandpass filter.
  • a second photodiode eg, the second photodiode 311b of FIG. 8
  • a third photodiode configured to receive light passing through the first and second band filters (eg, the second photodiode 311b of FIG. 8 )
  • the third photodiode 311c of FIG. 8 may be included.
  • the electrode structure may be formed in a grid shape or comb shape for generating plasma at a plurality of points.
  • the electronic device may further include a memory (eg, the memory 250 of FIG. 2 ) configured to store plasma position information reflecting the position of the plasma generated by the plasma generating unit. .
  • a memory eg, the memory 250 of FIG. 2
  • the electronic device may further include a memory (eg, the memory 250 of FIG. 2 ) configured to store plasma position information reflecting the position of the plasma generated by the plasma generating unit. .
  • the processor is configured to generate plasma mapping information reflecting elemental information for each position of the specimen, based on the positional information of the plasma.
  • the light separation unit is positioned between a first light separation layer having a first refractive index (eg, the first separation layer 221 of FIG. 6 ) and the first light separation layer and the light detector;
  • a second light separation layer eg, the second separation layer 222 of FIG. 6 ) having a second refractive index greater than the first refractive index may be included.

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Abstract

본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치는 상기 전자 장치의 내부로 유입된 검체의 적어도 일부를 이용하여 플라즈마를 생성하도록 구성된 전극 구조를 포함하는 플라즈마 생성부, 상기 플라즈마에 의해 생성된 입사광을 분리시키도록 구성된 광 분리부 및 제1 대역 필터를 포함하는 제1 층, 상기 제1 층 아래에 배치되고, 상기 제1 대역 필터의 적어도 일부와 중첩된 제2 대역 필터를 포함하는 제2 층, 및 상기 제2 층 아래에 배치되고, 상기 제1 대역 필터 또는 상기 제2 대역 필터 중 적어도 하나를 지난 굴절광을 전달받도록 구성된 광 다이오드를 포함하는 제3 층을 포함하는 광 검출부를 포함할 수 있다.

Description

플라즈마 생성부를 포함하는 전자 장치
본 개시의 다양한 실시예들은 플라즈마 생성부를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
산업의 발전으로 인하여 오염 물질(예: 미세먼지, 중금속)의 발생이 증가하고 있다. 또한, 건강에 대한 요구로 인하여, 공기 중 부유입자의 원소 성분을 검출하여 중금속 또는 바이러스를 검출하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 이러한 요구에 따라 검체의 원소 성분을 검출할 수 있는 전자 장치에 대한 연구 개발이 지속적으로 수행되고 있다.
검체가 포함하는 원소의 성분을 검출하기 위하여, 고체 이미지 센서(예: CCD(charge coupled device) 타입의 이미지 센서))를 사용하여 검체의 전 파장대 신호를 검출할 수 있다. 다만, 이미지 센서를 이용할 경우, 전자 장치의 크기가 크고, 전자 장치의 생산 비용이 높을 수 있다.
또한, 검체의 국소 부분에서만 플라즈마를 발생시키는 경우, 지정된 단일 원소만 검출 가능하고, 검체가 포함하는 다양한 원소들을 검출하기 어려울 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 플라즈마를 이용하여 검체의 원소 성분을 검출할 수 있는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 광 분리부를 이용하여 플라즈마에 의해 생성된 광을 분리하고, 분리 된 광을 전기적 신호로 변경하는 광 검출부를 이용하여 검체의 농도를 판단할 수 있는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 적어도 일부가 중첩된 대역 필터들을 포함하는 광 검출부를 제공할 수 있다.
다만, 본 개시에서 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치는 상기 전자 장치의 내부로 유입된 검체의 적어도 일부를 이용하여 플라즈마를 생성하도록 구성된 전극 구조를 포함하는 플라즈마 생성부, 상기 플라즈마에 의해 생성된 입사광을 분리시키도록 구성된 광 분리부 및 제1 대역 필터를 포함하는 제1 층, 상기 제1 층 아래에 배치되고, 상기 제1 대역 필터의 적어도 일부와 중첩된 제2 대역 필터를 포함하는 제2 층, 및 상기 제2 층 아래에 배치되고, 상기 제1 대역 필터 또는 상기 제2 대역 필터 중 적어도 하나를 지난 굴절광을 전달받도록 구성된 광 다이오드를 포함하는 제3 층을 포함하는 광 검출부를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치는 상기 전자 장치의 내부로 유입된 검체의 적어도 일부를 이용하여 플라즈마를 생성하도록 구성된 전극 구조를 포함하는 플라즈마 생성부, 상기 플라즈마에 의해 생성된 입사광을 분리시키도록 구성된 광 분리부 및 제1 대역 필터 및 제1 리세스를 포함하는 제1 층, 상기 제1 층 아래에 배치되고, 제2 대역 필터 및 제2 리세스를 포함하는 제2 층, 및 상기 제2 층 아래에 배치되고, 광 다이오드를 포함하는 제3 층을 포함하는 광 검출부 및 상기 광 다이오드에서 획득된 신호에 기초하여 상기 검체의 구성 성분을 분석하도록 구성된 프로세서를 포함하고, 상기 광 다이오드는 상기 제1 대역 필터 및 제2 리세스를 지난 광을 전달받도록 구성된 제1 광 다이오드, 상기 제1 리세스 및 상기 제2 대역 필터를 지난 광을 전달받도록 구성된 제2 광 다이오드, 및 상기 제1 대역 필터 및 상기 제2 대역 필터를 지난 광을 전달받도록 구성된 제3 광 다이오드를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르는 전자 장치는, 전극 구조를 이용하여 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 이용하여 검체의 성분을 검출할 수 있다. 전극 구조를 이용함으로써 전자 장치의 크기 및 생산 비용이 감소될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르는 전자 장치는 이차원(2D) 형상의 플라즈마를 생성하고, 광 분리부를 이용하여 생성된 플라즈마에 의한 광을 파장에 기초하여 분리시킬 수 있다. 광 검출부는 분리된 광을 전기적 신호로 변경하여, 검체가 포함하는 다양한 원소들을 검출할 수 있다. 또한, 프로세서는 검체가 포함하는 원소들을 이차원 공간에 매핑함으로써 사용자 편의성을 증대시킬 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르는 전자 장치는 적어도 일부가 중첩된 대역 필터들을 이용하여 검체 성분의 검출의 정밀성을 증대시킬 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치의 블록도이다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치의 개략도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른, 플라즈마 생성부의 개략도이다.
도 5는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 플라즈마 생성부의 개략도이다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광 분리부의 개략도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 광 검출부의 개략도이다.
도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른, 광 검출부의 개략도이다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 대역 필터가 배치된 구조에 기초하여 변경되는 광의 세기를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 플라즈마 매핑 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다. 프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)는, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 단자(178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104 또는 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치의 블록도이다. 도 3은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치의 개략도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전자 장치(200)는 플라즈마 생성부(210), 광 분리부(220), 광 검출부(230), 프로세서(240), 및 메모리(250)를 포함할 수 있다. 도 2 및/또는 도 3의 전자 장치(200), 프로세서(240), 및 메모리(250)의 구성은 도 1의 전자 장치(101), 프로세서(120), 및 메모리(130)의 구성과 전부 또는 일부가 동일할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(200)는 플라즈마(plasma)를 이용하여 검체(specimen)의 원소 및 농도를 검출할 수 있다. 상기 플라즈마는 물질(예: 검체)이 전자 및 양전하를 가진 이온으로 분리된 상태로 해석될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 검체는 유체(예: 공기)일 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(200)는 공기 중 부유 입자의 원소 성분을 검출하고, 미세먼지 내 중금속 및/또는 바이러스를 검출할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 검체는 고체일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 플라즈마 생성부(210)는 전자 장치(200)로 유입된 검체의 적어도 일부를 플라즈마 상태의 물질로 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 생성부(210)는 전극 구조(예: 도 4 및/또는 도 5의 전극 구조(211, 213, 215))를 이용하여 플라즈마(예: 도 4 및/또는 도 5의 플라즈마(P))를 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 플라즈마 생성부(210) 내부의 압력은 대기압보다 낮을 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광 분리부(220)는 플라즈마 생성부(210)에서 생성된 광(예: 입사광(IL))을 분리시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 입사광(IL)은 파장대역에 기초하여 굴절된 광(L)으로 분산될 수 있다. 예를 들어, 상기 광(L)은 파장 대역에 기초하여 다양한 대역의 광(L1, L2, L3, L4)으로 분산될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 분리부(220)는 상기 입사광(IL)이 통과하도록 실질적으로 투명한 재료(예: 유리, 아크릴)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광 분리부(220)는 플라즈마 생성부(210)와 광 검출부(230) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광 분리부(220)는 플라즈마 생성부(210)의 적어도 일부와 대면하는 제1 광 분리부 면(220a) 및 상기 제1 광 분리부 면(220a)의 반대이고, 광 검출부(230)의 적어도 일부와 대면하는 제2 광 분리부 면(220b)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광 검출부(230)는 광 분리부(220)를 통해 전달된 광(L)을 전기적 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 광 검출부(230)는 적어도 하나의 광 다이오드(236)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광 검출부(230)는 광 분리부(220)를 통해 전달된 광(L)을 지정된 파장 및/또는 주파수에 기초하여 분리하기 위한 적어도 하나의 대역 필터(234, 235)를 포함할 수 있다. 상기 대역 필터(234, 235)는 지정된 파장의 광을 통과시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광 검출부(230)는 적어도 하나의 제1 대역 필터(234) 및/또는 적어도 하나의 제1 리세스(237)를 포함하는 제1 층(231), 적어도 하나의 제2 대역 필터(235) 및/또는 적어도 하나의 제2 리세스(238)를 포함하는 제2 층(232), 및 광 다이오드(236)를 포함하는 제3 층(233)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 대역 필터(235)는 제1 대역 필터(234)의 적어도 일부와 중첩될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 다이오드(236)는 대역 필터(234, 235)를 통과한 지정된 파장의 광(L)을 획득할 수 있다. 예를 들어, 광 다이오드(236)의 일부는 제1 대역 필터(234) 및 제2 리세스(238)를 통과한 광을 획득하고, 다른 일부는 제1 리세스(237) 및 제2 대역 필터(235)를 통과한 광을 획득하고, 또 다른 일부는 제1 대역 필터(234) 및 제2 대역 필터(235)를 통과한 빛을 획득할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 층(232)은 제1 층(231)과 제3 층(233) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제2 층(232)은 상기 제1 층 아래(예: -Z 방향)에 배치되고, 제3 층(233)은 제2 층(232) 아래에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 리세스(237)는 제2 대역 필터(235)의 적어도 일부와 중첩되고, 제2 리세스(238)는 제1 대역 필터(234)의 적어도 일부와 중첩될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 리세스(237)는 제1 층(231)에 형성된 빈 공간 또는 관통 홀로 해석되고, 제2 리세스(238)는 제2 층(232)에 형성된 빈 공간 또는 관통 홀로 해석될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(200)는 검체가 포함하는 원소의 종류 및/또는 농도를 판단할 수 있다. 예를 들어, 광 다이오드(331)가 지정된 파장 범위에서 획득한 광의 세기(intensity)는 검체의 원소의 종류에 기초하여 변경될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(240)는 광 다이오드(331)에서 획득된 신호에 기초하여 검체의 구성 성분을 분석할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(240)는 상기 광 다이오드(236)를 이용하여 획득된 전기적 신호에 기초하여 검체가 포함하는 원소의 종류 및/또는 농도를 판단할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(240)는 디스플레이 모듈(예: 도 1의 디스플레이 모듈(160)), 오디오 모듈(예: 도 1의 오디오 모듈(170))을 이용하여 판단된 원소의 종류 및/또는 농도를 출력할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 메모리(250)는 플라즈마(예: 도 4 및/또는 도 5의 플라즈마(P))가 생성되는 위치를 반영하는 플라즈마 위치 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(240)는 상기 플라즈마 위치 정보 및 광 검출부(230)에서 획득한 전기적 신호에 기초하여, 복수의 검체들 중 어떤 검체가 어떤 원소를 포함하는지 판단할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광 검출부(230)는 격벽 구조(239)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 격벽 구조(239)는 각각의 대역 필터(예: 제1 대역 필터(234) 또는 제2 대역 필터(235))사이의 빛의 전달을 감소 또는 방지할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 격벽 구조(239)는 제1 대역 필터(234)의 적어도 일부 및 제2 대역 필터(235)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 일 실시예에 따르면, 격벽 구조(239)는 실질적으로 빛을 투과하지 않는 재료로 형성될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른, 플라즈마 생성부의 개략도이다. 도 5는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 플라즈마 생성부의 개략도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 플라즈마 생성부(210)는 전극 구조(211, 213, 215)를 이용하여, 플라즈마(P)를 생성할 수 있다. 도 4 및 도 5의 플라즈마 생성부(210)의 구성은 도 2의 플라즈마 생성부(210)의 구성과 전부 또는 일부와 동일할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 플라즈마 생성부(210)는 이차원(two dimensional, 2D) 형상의 플라즈마(P)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 생성부(P)에서 생성된 플라즈마(P)는 실질적으로 하나의 평면상에서 생성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 구조(211, 213, 215)의 적어도 일부는 실질적으로 하나의 평면 상에 위치할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 플라즈마 생성부(210)는 플라즈마(P)를 생성하도록 구성된 전극 구조(211, 213)를 포함할 수 있다. 상기 전극 구조(211, 213, 215)는 복수의 지점들에서 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 전극 구조(211, 213, 215)는 검체에 전압을 제공함으로써, 검체의 적어도 일부를 플라즈마 상태로 변경시킬 수 있다.
일 실시예(예: 도 4)에 따르면, 플라즈마 생성부(210)는 전극 구조(211, 213)의 적어도 일부는 빗살 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 전극 구조(211, 213)는 제1 전극 구조(211) 및 상기 제1 전극 구조(211)와 이격된 제2 전극 구조(213)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 전극 구조(211)는 상기 제2 전극 구조(213)를 향하는 제1 영역(211a)을 포함하고, 상기 제2 전극 구조(213)는 상기 제1 전극 구조(211)를 향하는 제2 영역(213a)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 영역(211a) 및 제2 영역(213a)은 플라즈마(P) 생성을 위한 전압을 검체에 제공하고, 플라즈마(P)는 상기 제1 영역(211a)과 상기 제2 영역(213a) 사이에서 생성될 수 있다.
일 실시예(예: 도 5)에 따르면, 전극 구조(215)는 그리드(grid) 및/또는 격자(lattice) 형상으로 형성된 제3 전극 구조(215)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 전극 구조(215)는 복수의 셀(215a)들을 포함하고, 플라즈마(P)는 상기 셀(215a) 내부에서 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극 구조(215)는 복수의 행들 및 복수의 열들을 포함하는 매트릭스(matrix) 형상으로 해석될 수 있다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 광 분리부의 개략도이다.
도 6을 참조하면, 광 분리부(220)는 입사광(IL)을 복수의 굴절광(L)으로 분산시킬 수 있다. 예를 들어, 플라즈마(P)에서 광 분리부(220)의 제1 광 분리부 면(220a)으로 전달된 입사광(IL)은 입사광(IL)의 파장에 기초하여 분산될 수 있다. 도 6의 광 분리부(220)의 구성은 도 2 및/또는 도 3의 광 분리부(220)의 구성과 전부 또는 일부와 동일할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광 분리부(220)는 입사광(IL)을 분산시키기 위한 적어도 하나의 광 분리 층(221, 222, 223)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 분리부(220)는 제1 광 분리 층(221), 상기 제1 광 분리 층(221) 아래에 배치된 제2 광 분리 층(222) 및/또는 상기 제2 광 분리 층(222) 아래에 배치된 제3 광 분리 층(223)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 광 분리 층(222) 및/또는 제3 광 분리 층(223)은 제1 광 분리 층(221)과 광 검출부 사이에 위치할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광 분리부(220)는 상이한 굴절률을 가진 복수의 광 분리 층(221, 222, 223)들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 분리부(220)의 굴절률은 플라즈마 생성부(예: 도 2의 플라즈마 생성부(210))에 인접한 제1 광 검출부 면(220a)에서 광 검출부(예: 도 3의 광 검출부(230))에 인접한 제2 광 검출부 면(220b)으로 갈수록 증가할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 광 분리 층(221)은 제1 굴절률을 가지고, 제2 광 분리 층(222)은 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 가지고, 제3 광 분리 층(223)은 상기 제2 굴절률보다 큰 제3 굴절률을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 입사광(IL)이 굴절되는 정도는 복수의 광 분리 층(221, 222, 223)들 각각의 굴절력의 차이가 클수록 증가될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광 분리부(220)를 통과한 입사광(IL)은 파장에 기초하여 굴절광(L)으로 분산될 수 있다. 예를 들어, 광 분리부(220)를 통과한 입사광(IL)의 파장 대역에 따라서 스펙트럼(spectrum)으로 분산될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 검체의 원소에 기초하여 광 분리부(220)를 통과한 입사광(IL)은 스펙트럼 형상의 복수의 굴절광(예: 제1 굴절광(L1), 제2 굴절광(L2), 제3 굴절광(L4) 및/또는 제4 굴절광(L4))들로 분산될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 분리부(220)는 입사광(IL)을 제1 대역 필터(예: 도 3의 제1 대역 필터(234))의 파장 대역(예: 도 8의 제1-1 파장 대역 또는 제1-2 파장 대역))에 대응하도록 분산시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 굴절광(예: 제1 굴절광(L1), 제2 굴절광(L2), 제3 굴절광(L4) 및/또는 제4 굴절광(L4))들은 각각의 굴절광의 파장의 적어도 일부를 통과시기 위한 대역 필터(예: 도 8의 제1-1 대역 필터(311-1), 제1-2 대역 필터(311-2))로 전달될 수 있다.
도 6에서는 광 분리부(220)가 세 개의 광 분리 층(예: 제1 광 분리 층(221), 제2 광 분리 층(222) 및 제3 광 분리 층(223))을 포함하는 구조로 도시되었으나, 광 분리부(220)의 구조는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 광 분리부(220)는 네 개 이상의 광 분리 층을 포함하거나, 두 개 이하의 광 분리 층을 포함할 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 광 검출부의 개략도이다. 도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른, 광 검출부의 개략도이다. 도 9는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른, 광 검출부의 개략도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 광 검출부(300)는 지정된 파장의 빛을 통과시키기 위한 대역 필터(311, 321) 및 대역 필터(311, 321)를 통과한 빛을 획득하기 위한 광 다이오드(331)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 검출부(300)는 광 다이오드(331)를 이용하여 빛의 전기적 신호를 검출하기 위한 광 신호 검출부로 해석될 수 있다. 도 7 내지 도 9의 광 검출부(300)의 구성은 도 2 및/또는 도 3의 광 검출부(230)의 구성과 전부 또는 일부와 동일할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광 검출부(300)는 제1 대역 필터(311)를 포함하는 제1 층(310), 제2 대역 필터(321)를 포함하는 제2 층(320), 및 광 다이오드(331)를 포함하는 제3 층(330)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 대역 필터(311)의 적어도 일부는 제2 대역 필터(321)의 적어도 일부와 중첩될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 대역 필터(311)는 제1 파장 대역의 빛을 투과하도록 구성되고, 제2 대역 필터(321)는 제2 파장 대역의 빛을 투과하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광 다이오드(331)는 제1 대역 필터(311) 또는 제2 대역 필터(321) 중 적어도 하나를 통과한 광을 획득할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 대역 필터(311) 및 제2 대역 필터(321)가 중첩된 정도에 기초하여 광 다이오드(331)로 전달되는 파장 대역은 변경될 수 있다. 예를 들어, 제1 대역 필터(311)의 제1 파장 대역의 적어도 일부는 제2 대역 필터(321)의 제2 파장 대역과 상이하고, 제1 대역 필터(311) 및 제2 대역 필터(321)를 통과한 광의 파장 대역은 하나의 대역 필터(예: 제1 대역 필터(311) 또는 제2 대역 필터(321))를 통과한 파장 대역보다 좁을 수 있다.
다양한 실시예들(예: 도 7 또는 도 8)에 따르면, 광 다이오드(331)는 제1 대역 필터(311) 및 제2 대역 필터(321)를 통과한 광을 획득할 수 있다. 예를 들어, 제1 대역 필터(311)는 제1 파장 대역(예: 300 내지 400nm)의 파장의 광을 통과시키도록 구성되고, 제2 대역 필터(321)는 제2 파장 대역(예: 350 내지 450 nm)의 파장의 광을 통과시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 다이오드(331)는 제1 대역 필터(311)의 제1 파장 대역과 제2 대역 필터(321)의 제2 파장 대역이 중첩된 파장 대역(예: 350 내지 400 nm)의 광을 획득할 수 있다.
다양한 실시예들(예: 도 8)에 따르면, 광 다이오드(331)는 제1 대역 필터(311)를 통과한 광을 전달 받도록 구성된 제1 광 다이오드(331a), 제2 대역 필터(321)를 통과한 광을 전달 받도록 구성된 제2 광 다이오드(331b)) 및 제1 대역 필터(311) 및 제2 대역 필터(321)를 통과한 광을 전달받을 수 있도록 구성된 제3 광 다이오드(331c)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 광 다이오드(331a)는 제1 대역 필터(311) 및/또는 제2 리세스(322)와 대면하고, 제2 광 다이오드(331b)는 제2 대역 필터(321) 및/또는 제1 리세스(312)와 대면하고, 제3 광 다이오드(331c)는 제1 대역 필터(311) 및/또는 제2 대역 필터(321)와 대면할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 광 다이오드(311a)는 제1 파장 대역에 해당하는 광을 획득하고, 제2 광 다이오드(311b)는 제2 파장 대역에 해당하는 광을 획득하고, 제3 광 다이오드(311c)는 상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역에 해당하는 빛을 획득할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 대역 필터(311, 321)는 광 분리부(예: 도 6의 광 분리부(220))를 통과한 굴절 광(예: 도 6의 굴절 광(L))에 대응되도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 분리부(220)를 통과한 입사광(예: 도 6의 입사광(IL)은 상이한 파장을 갖는 굴절 광(예: 제1 굴절 광(L1), 제2 굴절 광(L2), 제3 굴절 광(L3) 및 제4 굴절 광(L4))으로 분산될 수 있다. 대역 필터(311, 321)는 지정된 파장의 굴절 광을 전달받도록 위치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제1 대역 필터(311) 및/또는 제2 대역 필터(321)는 상이한 파장의 빛을 투과하도록 구성된 복수의 대역 필터(예: 제1-1 대역 필터(311-1), 제1-2 대역 필터(311-2), 제2-1 대역 필터(321-1) 및/또는 제2-2 대역 필터(321-2))들을 포함할 수 있다. 일 실시예(예: 도 8)에 따르면, 제1 대역 필터(311)는 제1-1 파장 대역의 빛을 투과하도록 구성된 제1-1 대역 필터(311-1) 및 상기 제1-1 파장 대역과 상이한 제1-2 파장 대역의 빛을 투과하도록 구성된 제1-2 대역 필터(311-2)를 포함할 수 있다. 제2 대역 필터(321)는 제2-1 파장 대역의 빛을 투과하도록 구성된 제2-1 대역 필터(321-1) 및 상기 제2-1 파장 대역과 상이한 제2-2 파장 대역의 빛을 투과하도록 구성된 제2-2 대역 필터(321-2)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 제2-1 파장 대역의 일부는 상기 제1-1 파장 대역의 적어도 일부 및/또는 상기 제1-2 파장 대역의 적어도 일부와 중첩될 수 있다. 상기 제2-2 파장 대역의 일부는 상기 제1-1 파장 대역의 적어도 일부 및/또는 상기 제1-2 파장 대역의 적어도 일부와 중첩될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 대역 필터(예: 제1 대역 필터(311) 및/또는 제2 대역 필터(321))는 격자형으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 대역 필터(311)는 제1-1 대역 필터(311-1), 상기 제1-1 대역 필터(311-1)와 이격된 제1-2 대역 필터(311-2), 및 상기 제1-1 대역 필터(311-1) 또는 상기 제1-2 대역 필터(311-2)와 이격된 제1-3 대역 필터(미도시)를 포함하고, 제2 대역 필터(321)는 제2-1 대역 필터(321-1), 및 상기 제2-1 대역 필터(321-1)와 이격된 제2-2 대역 필터(321-2), 및 상기 제2-1 대역 필터(321-1) 또는 상기 제2-2 대역 필터(321-2)와 이격된 제2-3 대역 필터(미도시)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제1 대역 필터(311)는 제2 대역 필터(321)에 엇갈리게 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 대역 필터(311)의 일부는 제2 대역 필터(321)의 일부와 중첩되도록 배열될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1-1 대역 필터(311-1)의 일부는 제2-1 대역 필터(321-1)와 대면하고, 다른 일부는 제2-2 대역 필터(321-2)와 대면할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1-2 대역 필터(311-2)의 일부는 제2-2 대역 필터(321-2)와 대면하고, 다른 일부는 제2 리세스(322)와 대면할 수 있다.
다양한 실시예들(예: 도 9)에 따르면, 광 검출부(300)는 제2 층(320)과 제3 층(330) 사이에 배치된 제4 층(340)을 포함할 수 있다. 상기 제4 층(340)은 제2 대역 필터(321)의 적어도 일부와 중첩된 제3 대역 필터(341) 및 적어도 하나의 제3 리세스(342)를 포함할 수 있다. 상기 제3 리세스(342)는 제4 층(340)에 형성된 빈 공간 또는 관통 홀로 해석될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 광 다이오드(331)는 제1 대역 필터(311), 제2 대역 필터(321) 또는 제3 대역 필터(341) 중 적어도 하나를 통과한 광을 획득할 수 있다. 예를 들어, 광 다이오드(331)는 제1 대역 필터(311), 제2 리세스(322), 및 제3 리세스(342)를 통과한 광을 전달 받도록 구성된 제1 광 다이오드(331a), 제1 리세스(312), 제2 대역 필터(321), 제3 리세스(342)를 통과한 광을 전달 받도록 구성된 제2 광 다이오드(예: 도 8의 제2 광 다이오드(331b)), 제1 대역 필터(311), 제2 대역 필터(321) 및 제3 리세스(342)를 통과한 광을 전달받도록 구성된 제3 광 다이오드(예: 도 8의 제3 광 다이오드(331c)), 제1 대역 필터(311), 제2 대역 필터(321), 및 제3 대역 필터(341)를 통과한 광을 전달받도록 구성된 제4 광 다이오드(331d), 제1 리세스(312), 제2 대역 필터(321) 및 제3 대역 필터(341)를 통과한 광을 전달받도록 구성된 제5 광 다이오드(331e), 및/또는 제1 리세스(312), 제2 리세스(322), 및 제3 대역 필터(341)를 통과한 광을 전달받도록 구성된 제6 광 다이오드(331f)를 포함할 수 있다.
도 7 내지 도 9에서는 광 검출부(230)가 세 개 또는 네 개의 층(예: 제1 층(310), 제2 층(320), 제3 층(330) 및 제4 층(340))을 포함하는 구조로 도시되었으나, 광 검출부(230)의 구조는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 광 검출부(230)는 대역 필터를 포함하는 네 개 이상의 층 및 광 다이오드를 포함하는 하나의 층을 포함할 수 있다.
도 10은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 플라즈마 매핑 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 프로세서(예: 도 2의 프로세서(240))는 플라즈마 매핑 정보(241)를 생성할 수 있다. 상기 플라즈마 매핑 정보(241)는 검체의 위치별 원소 정보로 해석될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서(240)는 플라즈마 매핑 정보(241)는 매트릭스(matrix) 형상으로 형성하여, 검체의 위치별 원소 정보를 이차원 형상으로 매핑(mapping)할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 매핑 정보(241)는 복수의 행(예: R1, R2,..., Rn-1, Rn) 들, 및 복수의 열(예: C1, C2, ..., Cn-1, Cn)들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 플라즈마 매핑 정보(241)는 각각의 행 또는 열에 대응하는 검체의 원소의 종류 및/또는 원소의 비율을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(예: 도 2의 프로세서(240))는 메모리(예: 도 2의 메모리(250))에 저장된 플라즈마 위치 정보에 기초하여 검체의 위치별 원소 정보가 반영된 플라즈마 매핑 정보(241)를 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메모리(250)는 플라즈마(예: 도 4 또는 도 5의 플라즈마(P))가 생성되는 위치와 대응되는 광 다이오드(예: 도 3의 광 다이오드(236))의 위치의 관계를 저장할 수 있다. 상기 프로세서(240)는 어느 위치의 검체가 어떤 원소를 포함하는지 판단하고, 상기 검체가 포함하는 원소의 종류 및/또는 비율을 판단할 수 있다. 상기 플라즈마 위치 정보는 플라즈마(예: 도 4 및/또는 도 5의 플라즈마(P))가 생성되는 위치를 반영하는 정보로 해석될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 프로세서(240)는 판단된 검체의 원소를 디스플레이 모듈(예: 도 1의 디스플레이 모듈(120))을 이용하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(240)는 플라즈마 매핑 정보(241)를 이차원 형상으로 출력할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(예: 도 3의 전자 장치(200))는 상기 전자 장치의 내부로 유입된 검체의 적어도 일부를 이용하여 플라즈마(예: 도 4 또는 도 5의 플라즈마(P))를 생성하도록 구성된 전극 구조(예: 도 4의 제1 전극 구조(211) 및 제2 전극 구조(213))를 포함하는 플라즈마 생성부(예: 도 4의 플라즈마 생성부(210)), 상기 플라즈마에 의해 생성된 입사광(예: 도 6의 입사광(IL))을 분리시키도록 구성된 광 분리부(예: 도 6의 광 분리부(220)) 및 제1 대역 필터(예: 도 3의 제1 대역 필터(234))를 포함하는 제1 층(예: 도 3의 제1 층(231)), 상기 제1 층 아래에 배치되고, 상기 제1 대역 필터의 적어도 일부와 중첩된 제2 대역 필터(예: 도 3의 제2 대역 필터(235))를 포함하는 제2 층(예: 도 3의 제2 층(232)), 및 상기 제2 층 아래에 배치되고, 상기 제1 대역 필터 또는 상기 제2 대역 필터 중 적어도 하나를 지난 굴절광을 전달받도록 구성된 광 다이오드(예: 도 3의 광 다이오드(236))를 포함하는 제3 층(예: 도 3의 제3 층(233))을 포함하는 광 검출부(예: 도 3의 광 검출부(230))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 전극 구조는 복수의 지점들에서 플라즈마를 발생시키기 위한 그리드 형상 또는 빗살 형상으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 전자 장치는 상기 광 다이오드에서 획득된 신호에 기초하여 상기 검체의 구성 성분을 분석하도록 구성된 프로세서(예: 도 4의 프로세서(240))를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 전자 장치는 상기 플라즈마 생성부에서 생성된 상기 플라즈마의 위치를 반영하는 플라즈마 위치 정보를 저장하도록 구성된 메모리(예: 도 2의 메모리(250))를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 플라즈마의 위치 정보에 기초하여, 상기 검체의 위치별 원소 정보가 반영된 플라즈마 매핑 정보(예: 도 10의 플라즈마 매핑 정보(241))를 생성하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제1 층은 상기 제2 대역 필터의 적어도 일부와 중첩된 제1 리세스(예: 도 8의 제1 리세스(237))를 포함하고, 상기 제2 층은 상기 제1 대역 필터의 적어도 일부와 중첩된 제2 리세스(예: 도 8의 제2 리세스(238))를 포함하고, 상기 광 다이오드는 상기 제1 대역 필터 및 제2 리세스를 지난 광을 전달받도록 구성된 제1 광 다이오드(예: 도 8의 제1 광 다이오드(331b)), 상기 제1 리세스 및 상기 제2 대역 필터를 지난 광을 전달받도록 구성된 제2 광 다이오드(예: 도 8의 제2 광 다이오드(331b)), 및 상기 제1 대역 필터 및 상기 제2 대역 필터를 지난 광을 전달받도록 구성된 제3 광 다이오드(예: 도 8의 제3 광 다이오드(331c))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 광 분리부는 상기 플라즈마 생성부와 상기 광 검출부 사이에 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 광 분리부는 상이한 굴절률을 가진 복수의 광 분리 층(예: 도 6의 제1 광 분리 층(221), 제2 광 분리 층(222) 및/또는 제3 광 분리 층(223))들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 복수의 광 분리 층들은 제1 굴절률을 가진 제1 광 분리 층(예: 도 6의 제1 광 분리 층(221)), 및 상기 제1 광 분리 층과 상기 광 검출부 사이에 위치하고, 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 가진 제2 광 분리 층(예: 도 6의 제2 광 분리 층(222))을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제1 대역 필터는, 제1-1 파장 대역의 빛을 투과하도록 구성된 제1-1 대역 필터(예: 도 8의 제1-1 대역 필터(311-1)), 및 상기 제1-1 파장 대역과 상이한 제1-2 파장 대역의 빛을 투과하도록 구성된 제1-2 대역 필터(예: 도 8의 제1-2 대역 필터(311-2))를 포함하고, 상기 제2 대역 필터는, 제2-1 파장 대역의 빛을 투과하도록 구성된 제2-1 대역 필터(예: 도 8의 제2-1 대역 필터(321-1)), 및 상기 제2-1 파장 대역과 상이한 제2-2 파장 대역의 빛을 투과하도록 구성된 제2-2 대역 필터(예: 도 8의 제2-2 대역 필터(321-2))를 포함하고, 상기 제2-1 파장 대역의 일부는, 상기 제1-1 파장 대역의 적어도 일부와 중첩되고, 상기 제2-2 파장 대역의 적어도 일부는 상기 제1-1 파장 대역 또는 상기 제1-2 파장 대역과 중첩될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 광 검출부는 상기 제2 층 및 상기 제3 층 사이에 배치되고, 상기 제2 대역 필터의 적어도 일부와 중첩된 제3 대역 필터(예: 도 9의 제3 대역 필터(341))를 포함하는 제4 층(예: 도 9의 제4 층(340))을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 전극 구조의 적어도 일부는 실질적으로 하나의 평면 상에 위치하고, 상기 플라즈마는 실질적으로 하나의 평면상에서 생성되도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제1 대역 필터 및 상기 제2 대역 필터는 격자형으로 배열될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 광 분리부는 상기 입사광을 상기 제1 대역 필터의 파장 대역에 대응하게 분산시키도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 광 검출부는 상기 제1 대역 필터의 적어도 일부 및 상기 제2 대역 필터의 적어도 일부를 둘러싸는 격벽 구조(예: 도 3의 격벽 구조(239))를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(예: 도 2의 전자 장치(200))는, 상기 전자 장치의 내부로 유입된 검체의 적어도 일부를 이용하여 플라즈마(예: 도 4의 플라즈마(P))를 생성하도록 구성된 전극 구조(예: 도 4의 제1 전극 구조(211) 및 제2 전극 구조(213))를 포함하는 플라즈마 생성부(예: 도 4의 플라즈마 생성부(210)), 상기 플라즈마에 의해 생성된 입사광을 분리시키도록 구성된 광 분리부(예: 도 6의 광 분리부(220)) 및 제1 대역 필터(예: 도 8의 제1 대역 필터(311)) 및 제1 리세스(예: 도 8의 제1 리세스(312))를 포함하는 제1 층(예: 도 8의 제1 층(310)), 상기 제1 층 아래에 배치되고, 제2 대역 필터(예: 도 8의 제2 대역 필터(321)) 및 제2 리세스(예: 도 8의 제2 리세스(322))를 포함하는 제2 층(예: 도 8의 제2 층(320)), 및 상기 제2 층 아래에 배치되고, 광 다이오드(예: 도 8의 광 다이오드(311))를 포함하는 제3 층(예: 도 8의 제3 층(311))을 포함하는 광 검출부(예: 도 8의 광 검출부(300)) 및 상기 광 다이오드에서 획득된 신호에 기초하여 상기 검체의 구성 성분을 분석하도록 구성된 프로세서(예: 도 2의 프로세서(240))를 포함하고, 상기 광 다이오드는 상기 제1 대역 필터 및 제2 리세스를 지난 광을 전달받도록 구성된 제1 광 다이오드(예: 도 8의 제1 광 다이오드(311a)), 상기 제1 리세스 및 상기 제2 대역 필터를 지난 광을 전달받도록 구성된 제2 광 다이오드(예: 도 8의 제2 광 다이오드(311b)), 및 상기 제1 대역 필터 및 상기 제2 대역 필터를 지난 광을 전달받도록 구성된 제3 광 다이오드(예: 도 8의 제3 광 다이오드(311c))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 전극 구조는 복수의 지점들에서 플라즈마를 발생시키기 위한 그리드 형상 또는 빗살 형상으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 전자 장치는 상기 플라즈마 생성부에서 생성된 상기 플라즈마의 위치를 반영하는 플라즈마 위치 정보를 저장하도록 구성된 메모리(예: 도 2의 메모리(250))를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 플라즈마의 위치 정보에 기초하여, 상기 검체의 위치별 원소 정보가 반영된 플라즈마 매핑 정보를 생성하도록 구성된 전자 장치.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 광 분리부는 제1 굴절률을 가진 제1 광 분리 층(예: 도 6의 제1 분리 층(221)) 및 상기 제1 광 분리 층과 상기 광 검출부 사이에 위치하고, 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 가진 제2 광 분리 층(예: 도 6의 제2 분리 층(222))을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 개시의 플라즈마 생성부를 포함하는 전자 장치는 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 개시의 기술적 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 전자 장치에 있어서,
    상기 전자 장치의 내부로 유입된 검체의 적어도 일부를 이용하여 플라즈마를 생성하도록 구성된 전극 구조를 포함하는 플라즈마 생성부;
    상기 플라즈마에 의해 생성된 입사광을 분리시키도록 구성된 광 분리부; 및
    제1 대역 필터를 포함하는 제1 층, 상기 제1 층 아래에 배치되고, 상기 제1 대역 필터의 적어도 일부와 중첩된 제2 대역 필터를 포함하는 제2 층, 및 상기 제2 층 아래에 배치되고, 상기 제1 대역 필터 또는 상기 제2 대역 필터 중 적어도 하나를 지난 굴절광을 전달받도록 구성된 광 다이오드를 포함하는 제3 층을 포함하는 광 검출부를 포함하는 전자 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전극 구조는 복수의 지점들에서 플라즈마를 발생시키기 위한 그리드 형상 또는 빗살 형상으로 형성된 전자 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 광 다이오드에서 획득된 신호에 기초하여 상기 검체의 구성 성분을 분석하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는 전자 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성부에서 생성된 상기 플라즈마의 위치를 반영하는 플라즈마 위치 정보를 저장하도록 구성된 메모리를 더 포함하는 전자 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 플라즈마의 위치 정보에 기초하여, 상기 검체의 위치별 원소 정보가 반영된 플라즈마 매핑 정보를 생성하도록 구성된 전자 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 층은 상기 제2 대역 필터의 적어도 일부와 중첩된 제1 리세스를 포함하고,
    상기 제2 층은 상기 제1 대역 필터의 적어도 일부와 중첩된 제2 리세스를 포함하고,
    상기 광 다이오드는 상기 제1 대역 필터 및 제2 리세스를 지난 광을 전달받도록 구성된 제1 광 다이오드, 상기 제1 리세스 및 상기 제2 대역 필터를 지난 광을 전달받도록 구성된 제2 광 다이오드, 및 상기 제1 대역 필터 및 상기 제2 대역 필터를 지난 광을 전달받도록 구성된 제3 광 다이오드를 포함하는 전자 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 광 분리부는 상기 플라즈마 생성부와 상기 광 검출부 사이에 배치된 전자 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 광 분리부는 상이한 굴절률을 가진 복수의 광 분리 층들을 포함하는 전자 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 복수의 광 분리 층들은 제1 굴절률을 가진 제1 광 분리 층, 및 상기 제1 광 분리 층과 상기 광 검출부 사이에 위치하고, 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 가진 제2 광 분리 층을 포함하는 전자 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 대역 필터는, 제1-1 파장 대역의 빛을 투과하도록 구성된 제1-1 대역 필터, 및 상기 제1-1 파장 대역과 상이한 제1-2 파장 대역의 빛을 투과하도록 구성된 제1-2 대역 필터를 포함하고,
    상기 제2 대역 필터는, 제2-1 파장 대역의 빛을 투과하도록 구성된 제2-1 대역 필터, 및 상기 제2-1 파장 대역과 상이한 제2-2 파장 대역의 빛을 투과하도록 구성된 제2-2 대역 필터를 포함하고,
    상기 제2-1 파장 대역의 일부는, 상기 제1-1 파장 대역의 적어도 일부와 중첩되고, 상기 제2-2 파장 대역의 적어도 일부는 상기 제1-1 파장 대역 또는 상기 제1-2 파장 대역과 중첩된 전자 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 광 검출부는 상기 제2 층 및 상기 제3 층 사이에 배치되고, 상기 제2 대역 필터의 적어도 일부와 중첩된 제3 대역 필터를 포함하는 제4 층을 포함하는 전자 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 전극 구조의 적어도 일부는 실질적으로 하나의 평면 상에 위치하고,
    상기 플라즈마는 실질적으로 하나의 평면상에서 생성되도록 구성된 전자 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 대역 필터 및 상기 제2 대역 필터는 격자형으로 배열된 전자 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 광 분리부는 상기 입사광을 상기 제1 대역 필터의 제1 파장 대역에 대응하게 분산시키도록 구성된 전자 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 광 검출부는 상기 제1 대역 필터의 적어도 일부 및 상기 제2 대역 필터의 적어도 일부를 둘러싸는 격벽 구조를 포함하는 전자 장치.
PCT/KR2022/005775 2021-06-11 2022-04-22 플라즈마 생성부를 포함하는 전자 장치 Ceased WO2022260271A1 (ko)

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