KR20090017013A - 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치 및 그방법 - Google Patents
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Abstract
자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명은 유로관 외부에 설치되어 상기 유로관 내를 이동하는 유체에 의해 유도되는 자기장을 측정하는 자기 센서; 상기 유로관 내를 이동하는 유체에 소정 주파수의 전류를 인가하여 임피던스를 측정하기 위해 상기 유로관 내에 설치되는 전극; 및 상기 자기 센서 및 상기 전극에 연결되고, 상기 자기 센서로 측정되는 자기장의 세기 및 상기 전극으로 측정되는 임피던스를 이용하여 상기 유체에 포함된 미세 입자 및 미생물의 농도를 결정하는 신호처리부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 미세입자나 미생물들의 전기적 특성을 이용하여 각 미세입자나 미생물들을 실시간(Real-time)으로 정량 및 동정(identification)을 할 수 있고, 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 간단한 구조의 초소형 미세 입자 및 미생물 검출 장치를 제작할 수 있다.
Description
본 발명은 기체화나 액상화 된 공기 중 미세입자(Particle)나 미생물이 물과 같이 이미 액상화된 용액내에 포함된 미세입자나 미생물을 암페어 법칙(Ampere's Law)을 이용하여 센싱하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근의 BT(biotechnology)와 NT(nanotechnology)가 결합하는 추세는 특이적으로 결합할 수 있는 바이오물질의 성질을 이용한 혼성 나노재료(hybrid nanomaterial)의 개발을 촉진시켰다.
이렇듯, 서로 다른 분야의 결합은 새로운 기술(frontier technology)을 창출하고 있다. 특히 IT(information technology), NT 및 BT의 결합은 필요 불가결한 분야가 되었다. 이로부터 전기화학적인 또는 광학적 검출법이라는 빠르고 정확한 디지털 정보를 바이오물질의 존재 유무와 반응성 등과 같은 아날로그 데이터 측정에 이용할 수 있게 되었다. 최근에는 급속한 산업발달로 인하여 오염정도가 날로 심각해지고 있고 특히 생활 환경에서의 질병 유해 미생물에 의한 오염정도의 진단 분야인 바이오 환경 산업의 비중이 커질 것이다.
미생물의 농도를 측정하기 위한 종래의 광학식 측정 방법은 미생물을 구성하는 분자(ATP, NADPH, FAD 등)가 특정 파장의 빛에 조사되었을 시 방출하는 특정 파장의 형광을 검출하는 것으로, 관련 장비가 고가이고, 구조가 복잡하며, 미생물 특이 반응물질 도움 없이는 정성 분석이 불가능하다.
한편, 분자분석식 측정 방법은 DNA/RNA 또는 단백질 존재나 특성 변화를 측정하는 PCR이나 ELISA 등과 같은 전통 방식으로, 전문가의 해석이 필요하고, 장시간 소요되며, 관련 장치의 구조가 복잡하다.
마지막으로, 도 1과 같은 전기식 측정 방법은 미생물 부착에 의한 공진 주파수 변화를 측정하는 것으로, 마이크로 채널(micro channel)(130)과 전극(electrode)(110, 120)을 이용하여 용액 속 미생물(100)이 전극 사이를 지날 때 미생물에 의한 임피던스 변화를 측정하는 것이다.
종래의 전기식 측정 방법은 용액 속 미생물의 음전하(negative charge)에 의한 전위차를 전극을 이용해 측정하는 것으로, 측정에 긴 시간이 소요되고, 마이크로 채널 클로깅(micro channel clogging)이 발생할 수 있으며, 기준 전극(reference electrode)의 차폐(shielding) 수단이 필요하다.
따라서, 종래의 미생물 농도 측정 방법은 측정 장치의 구조가 복잡하고, 측정 장치의 제작이 용이하지 않으며, 측정에 오랜 시간이 소요되며, 측정의 정밀도 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 첫번째 기술적 과제는 구조가 간단하고, 제작이 용이하며, 실시간 측정이 가능하고, 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 측정되는 미생물의 종류를 알 수 있는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 두번째 기술적 과제는 미세입자 및 미생물의 실시간 측정이 가능하고, 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 측정되는 미생물의 종류를 알 수 있는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 첫번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 미세 입자 및 미생물의 정량을 위한 본 발명은 유로관 외부에 설치되어 상기 유로관 내를 이동하는 유체에 의해 유도되는 자기장을 측정하는 자기 센서; 상기 유로관 내를 이동하는 유체에 소정 주파수의 전류를 인가하여 임피던스를 측정하기 위해 상기 유로관 내에 설치되는 전극; 및 상기 자기 센서 및 상기 전극에 연결되고, 상기 자기 센서로 측정되는 자기장의 세기 및 상기 전극으로 측정되는 임피던스를 이용하여 상기 유체에 포함된 미세 입자 및 미생물의 농도를 결정하는 신호처리부를 포함하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치를 제공한다.
또한, 상기의 첫번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 미세 입자 및 미생물의 동정을 위한 본 발명은 유로관 외부에 설치되어 임의의 미세 입자 또는 미생물을 소정의 농도로 포함하는 유체가 상기 유로관 내를 이동함에 따라 유도되는 자기장을 측정하는 자기 센서; 상기 유로관 내를 이동하는 유체에 소정 주파수의 전류를 인가하여 임피던스를 측정하기 위해 상기 유로관 내에 설치되는 전극; 상기 유체에 포함될 수 있는 미세 입자 및 미생물의 종류별 자기장 값을 저장하는 레퍼런스 저장부; 및 상기 자기 센서 및 상기 전극에 연결되고, 상기 자기 센서로 측정되는 자기장의 세기 및 상기 전극으로 측정되는 임피던스를 이용하여 보정된 자기장의 세기를 연산하고, 보정된 자기장의 세기를 상기 레퍼런스 저장부에서 검색하여 상기 유체에 포함된 미세 입자 또는 미생물의 종류를 결정하는 신호처리부를 포함하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치를 제공한다.
상기의 두번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 펌프를 이용하여 유체를 유로관 내로 공급하는 단계; 상기 유로관 외부에 상기 유로관과 소정의 거리에 설치되는 자기 센서를 이용하여 유로관 내를 이동하는 유체에 의해 유도되는 자기장을 측정하고, 상기 유로관 내에 설치되는 전극을 이용하여 상기 유체의 임피던스를 측정하는 단계; 및 상기 자기 센서로 측정되는 자기장의 세기 및 상기 전극으로 측정되는 임피던스를 이용하여 상기 유체에 포함된 미세 입자 및 미생물의 농도를 결정하는 단계를 포함하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 미세입자나 미생물들의 전기적 특성을 이용하여 각 미세 입자나 미생물들을 실시간(Real-time)으로 정량 및 동정(identification)을 할 수 있고, 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 간단한 구조의 초소형 미세 입자 및 미생물 검출 장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 전류분포에 의해 유도된 자기장을 측정하여 각 미세입자와 미생물의 정량 및 동정을 하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
직선도선과 관련된 암페어 법칙은 다음과 같이 설명된다. 직선도선에 전류가 흐를 때 도선 주위에 생기는 자기장 B는 암페어 법칙에 의해
이 된다. 그러므로 도선으로부터 거리 r되는 지점의 자기장은 다음의 수학식 1과 같다.
여기서, 
이며 진공 중의 투자율 (permeability)을 나타낸다. 상술한 바와 같이, r은 도선으로부터의 거리이고, dl은 도선으로부터 거리 r되는 지점에서 도선을 감는 원호 상에서 변위를 나타낸다.
즉, 직선도선 주위의 일정한 거리에 생기는 자기장은 직선도선을 흐르는 전류의 세기에 정비례하게 된다.
본 발명에서 유로관을 흐르는 유체에 포함된 미세입자 및 미생물의 농도는 유로관을 흐르는 전하의 양과 비례하게 되는데, 이 전하의 양은 직선도선을 흐르는 전류의 세기에 대응된다. 즉, 본 발명에서 유로관을 흐르는 유체에 포함된 미세입자 및 미생물의 농도는 유로관 주위에 생기는 자기장의 세기에 비례한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치의 구조도이다.
자기 센서(211, 212)는 유로관(203) 내를 이동하는 유체에 의해 유도되는 자기장을 측정하기 위해 유로관(203) 외부에 설치된다. 자기 센서(211, 212)는 유로관(203)으로부터 소정 거리를 유지하도록 설치된다. 이때, 소정 거리는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식의 가진 자(이하 '당업자')가 임의로 정할 수 있는 거리 값으로, 본 발명이 주로 MEMS 사이즈에서 구현되므로, 소정 거리 역시 마이크로 미터 단위로 정해진다.
도 2의 유로관(203)은 직선 형태로 예시되어 있지만, 본 발명은 여기에 한정되지 않는다. 필요에 따라, 유로관(203)은 원형 또는 솔레노이드 형태로 구성될 수 있다. 유로관(203)이 원형으로 구성되는 경우를 예로 들면, 유로관(203)에 의해 형성된 원의 중심에서의 자기장 B(0) 및 유로관(203)에 의해 형성된 원의 반지름(R) 만큼의 거리에서의 자기장 B(R)은 다음과 같다.
자기 센서(211, 212)는 하나 이상의 자기 센서로 구성될 수 있고, 도 2와 같이 측정시의 에러를 보정하기 위해 유로관(203) 외부에 일정한 간격으로 복수의 자기 센서가 설치되는 형태일 수도 있다. 이 경우, 신호처리부(250)는 복수의 자기 센서로부터 수신되는 자기장의 평균을 자기 센서(211, 212)로 측정되는 자기장으로 이용한다. 자기 센서(Magnetic sensor)는 플럭스 게이트 자력계(Fluxgate Magnetometer), 홀 센서(Hall sensor), 자기저항 센서(Magneto-resistance sensor) 등을 포함한다. 2개의 평행한 강자성체를 이용한 플럭스 게이트 자력계는 자석 포화 회로에 근거한다. 자기 센서는 자기장의 크기를 측정하는 센서이다. 넓은 뜻으로는 자기헤드까지 포함하지만, 좁은 뜻으로는 자기장의 영향으로 여러 가지 물성량이 변화하는 효과를 이용하는 것을 말한다. 예를 들면 반도체에 흐르는 전류에 대해 수직으로 자기장을 걸면 전압이 발생하는 홀 효과(Hall effect)나 자기장의 영향으로 전기저항이 증대하는 자기저항효과 등이 있다. 인듐안티몬같은 금속간의 화합물은 이런 효과가 크다. 최근에는 조지프슨소자를 사용하여 매우 좋은 감도로 자기장을 측정하는 연구가 행해지고 있다. 현재 자기 센서의 주류는 반도체 자기 센서이다. 자기-전계(전류) 복합현상을 처음으로 도입했던 홀 효과가 기본이 되지만 최근에는 인체에 발생하는 미소자계의 계측의 가능한 일종의 양자자속 모듈레이션이라고 하는 SQUID 등도 주목되고 있다. 자기 센서에는 전자유도의 법칙을 이용 한 것이나, 반도체 등에 자계를 가하면 그의 전기적 성질이 변화하는 자전효과, 편광에 미치는 자기적 작용의 이용, 자기특성의 온도변화를 이용한 것 등이 있다. 홀 소자 즉, 홀 센서는 전류가 흐르고 있는 물질에 자계를 가했을 때 홀 효과에 의해 발생하는 전압을 이용하는 자기 센서이지만, 자기저항 센서는 이 현상을 흐르게 하는 전류의 변화 즉, 물질의 전기저항의 변화로 검출하는 것이다. 자기 센서(211, 212)는 측정되는 자기장의 세기에 대응하는 전압 또는 전류 신호를 출력한다.
전극(221-224)은 유로관(203) 내를 이동하는 유체에 소정 주파수의 전류를 인가하여 임피던스를 측정하기 위해 유로관(203) 내에 설치된다. 여기서, 소정 주파수는 임의로 정해질 수 있다. 전극(221-224)은 한쌍의 전극으로 구성될 수 있지만, 도 2와 같이 측정시의 에러를 보정하기 위해 유로관(203) 내에 일정한 간격으로 복수의 전극이 설치되는 형태일 수도 있다. 이 경우, 신호처리부(250)는 복수의 전극에 의해 측정되는 임피던스의 평균을 전극(221-224)으로 측정되는 임피던스로 이용한다.
펌프(240)는 유로관(203)의 통로 중 어느 한쪽 입구에 연결되어, 유로관(203) 내로 유체를 미리 설정된 속도로 공급한다. 여기서, 미리 설정된 속도란, 당업자가 반복 실험에 의하여 용이하게 결정할 수 있는 유체의 속도를 의미한다. 펌프(240)에 의해 공급되는 유체의 속도는 자기 센서(211, 212)에 충분한 자기장을 발생시키면서 미세 입자 및 미생물의 센싱 시간을 최소화할 수 있는 범위에서 결정된다.
신호처리부(250)는 자기 센서(211, 212) 및 전극(221-224)에 연결되고, 자기 센서(211, 212)로 측정되는 자기장 및 전극(221-224)으로 측정되는 임피던스를 이용하여 유체에 포함된 미세 입자 및 미생물의 농도를 결정한다. 신호처리부(250)는 예를 들어, 임피던스를 이용하여 연산되는 자기장 값으로 자기장을 보정하도록 구성될 수 있다. 유체의 임피던스로부터 유체의 흐름에 따른 전하의 양 즉, 전류의 세기를 알 수 있고, 전류의 세기에 비례하는 자기장을 연산할 수 있다. 이렇게 연산된 자기장을 실제 측정된 자기장과 비교하여 실제 측정된 자기장의 에러나 노이즈에 의한 측정 오차를 보정할 수 있다. 여기서, 신호처리부(250)에서 자기장을 보정하는 방법은 임피던스를 이용하여 연산되는 자기장 값과 자기장의 평균 전압을 연산하고, 평균 전압을 보정된 자기장 값으로 저장하는 방식을 이용할 수 있다. 신호처리부(250)는 자기장과 미세 입자 및 미생물의 농도와의 비례 관계를 이용하여 유체에 포함된 미세 입자 및 미생물의 농도를 결정한다. 이때, 신호처리부(250)는 임피던스에 의해 보정된 자기장 값을 이용할 수 있다. 결론적으로, 신호처리부(250)는 결정된 미세 입자 또는 미생물의 농도에 대한 정보인 정량 정보를 출력한다.
필터(251, 252)는 자기 센서(211, 212)에 연결되어, 자기 센서(211, 212)로 측정되는 자기장으로부터 노이즈를 제거한다. 마찬가지로, 전극(221-224)에 연결된 필터(253)는 전극(221-224)에서 검출되는 임피던스에 대응하는 전압으로부터 노이즈를 제거한다. 필터(251, 252)는 예를 들어, 노이즈 제거를 위해 저역 통과 필터(Low Pass Filter)나 고역 통과 필터(High Pass Filter)를 포함할 수 있다.
증폭기(254-256)는 필터(251-253)로부터 출력되는 자기장 또는 전압을 증폭 시켜 신호처리부(250)에 전달한다. 증폭기(254-256)는 예를 들어, 두 전극 사이의 전압 차를 증폭하는 차동 증폭기(Differential Amplifier)를 포함할 수 있다.
한편, 필터(251-253) 및 증폭기(254-256)에 입력되는 자기장이란, 자기 센서(211, 212)에서 출력되는 자기장의 세기에 대응하는 전압 또는 전류 신호를 의미한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치의 구조도이다.
제1전극(310)은 임의의 미세 입자 또는 미생물을 소정의 농도로 포함하는 유체가 유로관(303) 내를 이동함에 따라 유도되는 자기장을 측정하기 위해 유로관(303) 외부에 설치된다. 이때, 유로관(303) 내에 공급되는 유체는 일정한 양의 용액에 미지의 미세 입자 또는 미생물을 소정의 농도로 혼합한 유체이다. 여기서 소정의 농도는 당업자가 임의로 정의할 수 있는 농도값이다. 도 3에서는 미세 입자 또는 미생물을 정량하는 것이 아니라, 동정하는 것이므로, 공급되는 유체의 농도를 일정하게 유지할 필요가 있다. 또한, 공급되는 유체의 농도가 레퍼런스 저장부(360)나 기타 저장 장치에 미리 기록되고, 레퍼런스 저장부(360)가 유체의 농도별 및 미세 입자 및 미생물의 종류별 자기장 값을 저장하도록 구성하면, 미세 입자 및 미생물의 동정이 가능하다.
전극(320)은 유로관(303) 내를 이동하는 유체에 소정 주파수의 전류를 인가하여 임피던스를 측정하기 위해 유로관(303) 내에 설치된다. 여기서, 소정 주파수는 당업자에 의해 임의로 정해질 수 있다.
펌프(340)는 유로관(303)의 통로 중 어느 한쪽 입구에 연결되어, 유로관(303) 내로 유체를 미리 설정된 속도로 공급한다.
신호처리부(250)는 제1전극(310) 및 전극(320)에 연결되고, 자기 센서(311-312)로 측정되는 자기장 및 전극(320)으로 측정되는 임피던스를 이용하여 보정된 자기장을 연산한다. 신호처리부(250)는 보정된 자기장을 레퍼런스 저장부(360)에서 검색하여 유체에 포함된 미세 입자 또는 미생물의 종류를 결정한다. 신호처리부(250)는 결정된 미세 입자 또는 미생물의 종류에 대한 정보인 동정 정보를 출력한다.
레퍼런스 저장부(360)는 유체에 포함될 수 있는 미세 입자 및 미생물의 종류별 자기장 값을 저장한다. 레퍼런스 저장부(360)는 미세 입자 및 미생물의 종류별 자기장 값을 테이블 형태로 저장할 수 있다. 레퍼런스 저장부(360)는 예를 들어, 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 또는 SD 메모리와 같은 휘발성 메모리 중 적어도 하나를 포함하여 위와 같은 테이블을 저장할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치의 동작 원리를 도시한 것이다.
도 4에서와 같이, 일정 채널(403)을 따라 전하를 띤 미세입자나 미생물(402)이 흐를 때 암페어 법칙에 따라 채널(403)을 중심으로 원형의 자기장(490)이 유도되는데 자기 센서(411, 412)를 사용하여 유도된 자가장의 세기를 측정한다. 이 자기장의 세기를 통해 전하를 띤 미세입자나 미생물을 정량, 동정을 한다.
도 5는 본 발명에 따른 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 방법의 흐름도이다.
유로관(203)에 자계가 형성된 상태에서, 펌프를 이용하여 유체를 유로관(203) 내로 공급한다(510 과정).
다음, 유로관(203) 외부에 설치되는 자기 센서(211, 212)을 이용하여 유로관(203) 내를 이동하는 유체에 의해 유도되는 자기장을 측정한다(520 과정).
유체에 의해 유도되는 자기장을 측정하면서, 유로관 내에 설치되는 전극(221-224)을 이용하여 유로관(203) 내를 이동하는 유체의 임피던스를 측정한다(530 과정).
마지막으로, 자기 센서(211, 212)로 측정되는 자기장 및 전극(221-224)으로 측정되는 임피던스를 이용하여 유체에 포함된 미세 입자 및 미생물의 농도를 결정한다(540 과정). 이때, 유로관(203) 내로 공급되는 유체에 포함된 미세입자 또는 미생물의 농도가 미리 알려진 경우에는 자기 센서(211, 212)로 측정되는 자기장의 크기에 따라 유체에 포함된 미세입자 또는 미생물의 종류를 추정할 수 있다. 이 과정(540 과정)은 임피던스를 이용하여 연산되는 자기장 값과 자기 센서(211, 212)로 측정되는 자기장의 평균 자기장을 연산하고, 평균 자기장을 보정된 자기장의 세기로 설정하는 과정을 포함할 수 있다. 즉, 미세 입자 및 미생물의 정량 또는 동정에 이와 같이 보정된 유도 기전력 값을 이용한다.
바람직하게는, 이 과정(540 과정)은 유로관(203) 내에 일정한 간격으로 설치된 복수의 전극으로 구성되는 자기 센서(211, 212)을 이용하여 측정되는 전압의 평균을 자기 센서(211, 212)로 측정되는 자기장으로 설정하는 과정을 포함할 수 있 다. 즉, 미세 입자 및 미생물의 정량 또는 동정에 이와 같이 복수의 자기 센서로 측정된 자기장의 평균 값을 이용한다.
바람직하게는, 이 과정(540 과정)은 유로관(203) 내에 일정한 간격으로 설치된 복수의 전극으로 구성되는 전극(221-224)을 이용하여 측정되는 임피던스의 평균을 전극(221-224)으로 측정되는 임피던스로 설정하는 과정을 포함할 수 있다. 즉, 미세 입자 및 미생물의 정량 또는 동정에 이와 같이 복수의 전극으로 측정된 임피던스의 평균 값을 이용한다.
본 발명에 따른 미세 입자 및 미생물 검출 장치는 종래의 광학적, 전기적 또는 분자분석적 미생물 센싱 방법에 비해 구조가 간단할 뿐만 아니라, 실시간 센싱이 가능하고, 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 초소형으로 제작 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 미세 입자 및 미생물 검출 장치를 이용하여 분석된 데이터는 새로운 개념의 제품을 개발하거나 기존 제품에 더하여져서 제품의 기능을 향상시키거나 신뢰성을 높이는 다양한 분야에 이용이 될 수 있다. 즉, 본 발명은 초소형 미 세입자 및 미생물 검출 시스템 킷에 응용되어 휴대용이나 테러방지용으로 사용될 수 있고, 물을 비롯하여 식음료에 포함된 미생물의 정량 및 동정 분석하는 기능이 있는 정수기, 공기청정기, 에어컨, 냉장고, 로봇청소기 등의 가전제품에 응용될 수 있다.
도 1은 종래의 전기식 미생물 검출 장치의 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치의 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치의 동작 원리를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 방법의 흐름도이다.
Claims (14)
- 유로관 외부에 설치되어 상기 유로관 내를 이동하는 유체에 의해 유도되는 자기장을 측정하는 자기 센서;상기 유로관 내를 이동하는 유체에 소정 주파수의 전류를 인가하여 임피던스를 측정하기 위해 상기 유로관 내에 설치되는 전극; 및상기 자기 센서 및 상기 전극에 연결되고, 상기 자기 센서로 측정되는 자기장의 세기 및 상기 전극으로 측정되는 임피던스를 이용하여 상기 유체에 포함된 미세 입자 및 미생물의 농도를 결정하는 신호처리부를 포함하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 신호처리부는상기 임피던스를 이용하여 상기 자기 센서로 측정된 자기장의 세기를 보정하고, 보정된 자기장의 세기와 미세 입자 및 미생물의 농도와의 비례 관계를 이용하여 상기 유체에 포함된 미세 입자 및 미생물의 농도를 결정하는 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 신호처리부는상기 임피던스를 이용하여 연산되는 자기장 값과 상기 자기 센서로 측정된 자기장의 평균 자기장을 연산하고, 상기 평균 자기장을 보정된 자기장의 세기로 이용하는 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 자기 센서는플럭스게이트 자력계, 자기저항 센서 또는 홀 센서 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 자기 센서는상기 유로관과 소정의 거리에 설치된 복수의 자기 센서이고,상기 신호처리부는상기 복수의 자기 센서로부터 수신되는 자기장의 평균을 상기 자기 센서로 측정되는 자기장의 세기로 이용하는 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 전극은상기 유로관 내에 일정한 간격으로 복수의 전극이 설치되고,상기 신호처리부는상기 복수의 전극에 의해 측정되는 임피던스의 평균을 상기 전극으로 측정되는 임피던스로 이용하는 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 자기 센서에 연결되어, 상기 자기 센서로 측정되는 자기장의 세기로부터 노이즈를 제거하는 필터; 및상기 필터로부터 출력되는 자기장의 세기를 증폭시켜 상기 신호처리부에 전달하는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 유로관의 통로 중 어느 한쪽 입구에 연결되어, 상기 유로관 내로 유체를 미리 설정된 속도로 공급하는 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치.
- 유로관 외부에 설치되어 임의의 미세 입자 또는 미생물을 소정의 농도로 포함하는 유체가 상기 유로관 내를 이동함에 따라 유도되는 자기장을 측정하는 자기 센서;상기 유로관 내를 이동하는 유체에 소정 주파수의 전류를 인가하여 임피던스를 측정하기 위해 상기 유로관 내에 설치되는 전극;상기 유체에 포함될 수 있는 미세 입자 및 미생물의 종류별 자기장 값을 저장하는 레퍼런스 저장부; 및상기 자기 센서 및 상기 전극에 연결되고, 상기 자기 센서로 측정되는 자기장의 세기 및 상기 전극으로 측정되는 임피던스를 이용하여 보정된 자기장의 세기를 연산하고, 보정된 자기장의 세기를 상기 레퍼런스 저장부에서 검색하여 상기 유체에 포함된 미세 입자 또는 미생물의 종류를 결정하는 신호처리부를 포함하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 자기 센서에 연결되어, 상기 자기 센서로 측정되는 자기장의 세기로부터 노이즈를 제거하는 필터; 및상기 필터로부터 출력되는 자기장의 세기를 증폭시켜 상기 신호처리부에 전달하는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 장치.
- 펌프를 이용하여 유체를 유로관 내로 공급하는 단계;상기 유로관 외부에 상기 유로관과 소정의 거리에 설치되는 자기 센서를 이용하여 유로관 내를 이동하는 유체에 의해 유도되는 자기장을 측정하고, 상기 유로 관 내에 설치되는 전극을 이용하여 상기 유체의 임피던스를 측정하는 단계; 및상기 자기 센서로 측정되는 자기장의 세기 및 상기 전극으로 측정되는 임피던스를 이용하여 상기 유체에 포함된 미세 입자 및 미생물의 농도를 결정하는 단계를 포함하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 미세 입자 및 미생물의 농도를 결정하는 단계는상기 임피던스를 이용하여 연산되는 자기장 값으로 상기 자기 센서로 측정되는 자기장의 세기를 보정하는 단계; 및상기 보정된 자기장의 세기와 미세 입자 및 미생물의 농도와의 비례 관계를 이용하여 상기 유체에 포함된 미세 입자 및 미생물의 농도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 자기장의 세기를 보정하는 단계는상기 임피던스를 이용하여 연산되는 자기장 값과 상기 자기 센서로 측정된 자기장의 평균 자기장을 연산하고, 상기 평균 자기장을 보정된 자기장의 세기로 설정하는 단계인 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 미세 입자 및 미생물의 농도를 결정하는 단계는상기 자기 센서는 복수의 자기 센서로 구성되고, 상기 복수의 자기 센서를 이용하여 측정되는 자기장의 평균을 상기 자기 센서로 측정되는 자기장의 세기로 설정하는 단계; 및상기 유로관 내에 일정한 간격으로 설치된 복수의 전극으로 구성되는 전극을 이용하여 측정되는 임피던스의 평균을 상기 전극으로 측정되는 임피던스로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장을 이용한 미세 입자 및 미생물 검출 방법.
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