KR20170000934U - 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치에 관한 것으로, 두 가지 이상의 광활성 물질이 섞여있는 용액을 분해하지 않고, 각각의 농도 측정이 가능하고, 저렴한 비용으로 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 제작 가능하며, 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 정밀도와 자동화 정도를 즉시 산업에 활용 가능하다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 내부에 수용 공간이 마련되는 하우징, 상기 하우징의 일측 내측면에 마련되는 레이저부, 상기 레이저부로부터 레이저가 주사되는 방향의 전방에 마련되어, 빛을 편광시키는 제 1 편광부, 상기 제 1 편광부의 전방에 마련되어, 광활성 물질을 수용하고 상기 레이저를 투과시키는 용액 투입부, 상기 용액 투입부의 전방에 마련되어, 상기 용액 투입부를 투과한 상기 레이저를 2차로 편광시키는 제 2 편광부, 상기 제 2 편광부의 전방에 마련되어, 상기 레이저의 밝기를 측정하는 검광기부, 상기 검광기로부터 전달받은 정보를 출력하는 출력부, 상기 출력부의 정보를 연산 처리하는 연산 처리부를 포함한다.
상기 제 2 편광부는, 상기 용액 투입부로부터 투과된 상기 레이저가 편광 될 때, 상기 제 2 편광부가 회전하는 각도를 측정하는 각도 측정부를 더 포함한다.

Description

혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치{The concentration measuring apparatus of the photoactive material mixed}

본 고안은 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혼합되어 있는 광활성 물질을 각 성분별 농도를 측정할 수 있는 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치에 관한 기술이다.

종래에는 용액의 농도 측정을 위하여 굴절 농도계, 분광 광도계, 형광 광도계등의 농도 측정장치 외에도 평관되는 빛이 광활성 물질이 담긴 용기를 통과할 때, 편광축이 용액의 농도에 비례하여 회전한다는 사실을 이용하여 그 편광축이 회전한 편광회전각을 측정함으로써 용액의 농도를 측정하는 편광 농도계가 사용되었다.

편광 농도계를 포함한 종래의 모든 농도계의 경우에는 두 가지 이상의 당 성분이 광활성 물질에서 각 성분별 농도를 측정하는 것이 불가능했다.

또, 유체 중에 포함된 현탁 물질 같은 피측정 물질의 농도를 측정할 경우, 초음파의 감쇠를 측정해서 농도를 구하는 초음파식 농도계, 광을 사용해서 투과광의 감쇠율이나 산탄광의 증가율을 측정해서 농도를 구하는 광학식 농도계가 많이 사용되어 왔다. 초음파는 액체 중보다는 기체 중에서 감쇠율이 매우 커진다. 이 때문에 액체 중에 기포가 혼입한 경우의 초음파 감쇠율은 현탁 물질에 의한 감쇠보다도 매우 커지게 된다. 그 결과 측정 불능이 된다든지, 실제의 농도보다 높은 측정 결과가 나오는 등 측정 정밀도에 크게 영향을 미친다.

구체적으로, 굴절 농도계는 불순물에 영향을 많이 받고, 물질 고유의 굴절률 변화량이 뚜렷하게 차이가 나지 않고, 유리 등, 용기의 굴절률까지 고려하여 제작해야하고, 분광광도계는 농도가 매우 높거나 낮은 경우 Lambert-Beer법칙이 성립하지 않고, 용기의 영향을 많이 받는다. 그리고, 형광광도계는 형광분석법은 시료가 제한되어 있다.

이와 관련하여 종래의 기술을 살펴보면, 대한민국 등록특허 제 10-0406838호에 기재되어 있으나, 혼합 광활성 물질의 측정이 불가능하다는 문제점이 있어 효과적인 대안은 되지 못한다.

대한민국 등록특허 제 10-0406838호

따라서, 본 고안의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 섞여있는 혼합 광활성 물질의 각 성분별 농도를 측정할 수 있는 혼합 광합성 물질의 농도 측정 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 내부에 수용 공간이 마련되는 하우징, 상기 하우징의 일측 내측면에 마련되는 레이저부, 상기 레이저부로부터 레이저가 주사되는 방향의 전방에 마련되어, 빛을 편광시키는 제 1 편광부, 상기 제 1 편광부의 전방에 마련되어, 광활성 물질을 수용하고 상기 레이저를 투과시키는 용액 투입부, 상기 용액 투입부의 전방에 마련되어, 상기 용액 투입부를 투과한 상기 레이저를 2차로 편광시키는 제 2 편광부, 상기 제 2 편광부의 전방에 마련되어, 상기 레이저의 밝기를 측정하는 검광기부, 상기 검광기로부터 전달받은 정보를 출력하는 출력부, 상기 출력부의 정보를 연산 처리하는 연산 처리부를 포함한다.

상기 제 2 편광부는, 상기 용액 투입부로부터 투과된 상기 레이저가 편광 될 때, 상기 제 2 편광부가 회전하는 각도를 측정하는 각도 측정부를 더 포함한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 고안에 의한 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 두 가지 이상의 광활성 물질이 섞여있는 용액을 분해하지 않고, 각각의 농도 측정이 가능하다.

둘째, 저렴한 비용으로 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 제작이 가능하다.

셋째, 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 정밀도와 자동화 정도를 즉시 산업에 활용가능하다.

도 1은 본 고안에 의한 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 구성도.
도 2는 본 고안에 의한 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 측정 방법의 순서도.
도 3은 본 고안에 의한 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 Sucrose 용액 측정 그래프.
도 4는 본 고안에 의한 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 Fructose 용액 측정 그래프.

이상과 같은 본 고안에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결수단, 고안의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기대할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 고안의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

한편, 고안의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

본 고안의 구성은 도 1, 도 2, 도 3, 도 4를 통해 확인할 수 있다. 도 1은 본 고안에 의한 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 구성도이고, 도 2는 본 고안에 의한 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 측정 방법의 순서도이고, 도 3은 본 고안에 의한 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 Sucrose 용액 측정 그래프, 도 4는 본 고안에 의한 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 Fructose 용액 측정 그래프이다.

본 고안의 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치는 내부에 수용 공간이 마련되는 하우징(100), 상기 하우징(100)의 일측 내측면에 마련되는 레이저부(200), 상기 레이저부(200)로부터 상기 레이저가 주사되는 방향의 전방에 마련되어, 빛을 편광시키는 제 1 편광부(300), 상기 제 1 편광부(300)의 전방에 마련되어, 광활성 물질을 수용하고 상기 레이저를 투과시키는 용액 투입부(400), 상기 용액 투입부(400)의 전방에 마련되어, 상기 용액 투입부(400)를 투과한 상기 레이저를 2차로 편광시키는 제 2 편광부(500), 상기 제 2 편광부(500)의 전방에 마련되어, 상기 레이저의 밝기를 측정하는 검광기부(600), 상기 검광기부(600)로부터 전달받은 정보를 출력하는 출력부(700), 상기 출력부(700)의 정보를 연산 처리하는 연산 처리부(800)를 포함한다.

상기 제 2 편광부(500)는, 상기 용액 투입부(400)로부터 투과된 상기 레이저가 편광 될 때, 상기 제 2 편광부(500)가 회전하는 각도를 측정하는 각도 측정부(510)를 더 포함한다.

먼저, 본 고안에 의한 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치는, 하우징(100)이 마련된다. 상기 하우징(100)은 도 1에서 도시된 바와 같이 내부에 수용 공간이 형성된다.

그리고, 상기 하우징(100)에 전력공급부(900)가 마련된다. 상기 전력공급부(900)는 전력공급 하는 역할을 한다.

그리고, 상기 하우징(100)에 동력부(920)가 마련된다. 상기 동력부(920)는 상기 제 2 편광부(500)의 회전을 위해 마련된다.

그리고, 상기 하우징의 내측에 내부설치부(910)가 마련된다. 상기 내부설치부(910)는 상기 용액 투입부(400), 상기 제 1 편광부(300), 상기 제 2 편광부(500)가 설치될 수 있도록 형성된다.

그리고, 상기 하우징(100)의 일측 내측면에 레이저부(200)가 마련된다.

그리고, 상기 레이저(200)부로부터 레이저가 주사되는 방향의 전방에 제 1 편광부(300)가 마련된다. 상기 제 1 편광부(300)는 상기 레이저를 1차로 편광 시키는 역할을 한다.

상기 제 1 편광부(300)의 전방에 용액 투입부(400)가 마련된다. 상기 용액 투입부(400)는 광활성 물질을 수용하고 상기 레이저가 투과된다.

상기 용액 투입부(400)는, 불투명한 유리 소재로 마련된다.

그리고, 상기 용액 투입부(400)의 전방에 제 2 편광부(500)가 마련된다. 상기 용액 투입부(400)를 투과한 상기 레이저를 2차로 편광시키는 역할을 한다.

구체적으로, 상기 제 2 편광부(500)는 상기 용액 투입부(400)로부터 투과된 상기 레이저가 편광 될 때, 상기 제 2 편광부(500)가 회전하는 각도를 측정하는 각도 측정부(510)를 더 포함한다.

그리고, 상기 제 2 편광부(500)의 전방에 검광기부(600)가 마련된다. 상기 검광기부(600)는 상기 레이저의 밝기를 측정하는 역할을 한다.

그리고, 상기 검광기부(600)의 정보를 PC에서 인식할 수 있도록 변환시켜주는 연결장치부(950)가 마련된다.

그리고, 상기 검광기부(600)로부터 전달받은 정보를 출력하는 출력부(700)가 마련된다. 상기 출력부(700)는 상기 정보를 출력 및 기기상태 표시를 하는 역할을 한다.

그리고, 상기 출력부(700)의 정보를 연산 처리하는 연산 처리부(800)가 마련된다.

그리고, 상기 출력부(700)와 평행하게 이격되어 내부기판부(930)가 마련된다. 상기 내부기판부(930)는 상기 출력부(700)로의 정보 전달 및 전력전달을 하는 역할을 한다.

그리고, 상기 출력부(700)의 하방에 버튼 입력부(940)가 마련된다. 상기 버튼 입력부(940)는 상기 동력부(920)를 조절하는 역할을 한다.

상기 용액 투입부(400)에 두 종류 이상의 광활성 용액의 농도 측정시에는, 상기 연산 처리부(800)는, 상기 용액 투입부(400)를 투과한 레이저가 가장 밝은 빛을 나타낼 때 상기 각도 측정부(510)에서 측정한 회전각도 값과 상기 용액 투입부(400)에 수용된 두 종류 이상의 혼합 광활성 물질 용액 각각의 고유한 편광회전능 값을 이용하여 농도를 측정한다.

구체적으로, 상기 연산 처리부(800)는, 혼합 광활성 물질의 농도(D)를 하기 [수학식 1] 에 의해서 구할 수 있다.

에 의해서 계산된다.

상기 [수학식 1] 에서 구하려고 하는 값의 용질 1의 농도를 α로 두고, 용질 2의 농도를 β로 두고, 용질 1의 편광회전능을

(붉은색에서),

(푸른색에서)로 보고, 용질 2의 편광회전능을

(붉은색에서),

(푸른색에서), 붉은색의 레이저를 사용했을때 돌아간 각도를

, 푸른색의 레이저를 사용했을 때 돌아간 각도를

로 두고 상기 수식을 바탕으로 실험을 수행한다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 작용을 상세하게 설명한다.

본 고안의 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치는, 도 2 에서 도시된 바와 같이 상기 용액 투입부(400)에 두 가지 이상의 광활성 물질을 수용시키고(S1), 상기 하우징(100)의 일측 내측면에 마련된 상기 레이저부(200)를 통해서 레이저를 조사한다(S2). 상기 레이저가 상기 제 1 편광부(300)에 조사되어, 상기 제 1 편광부(300)는 상기 레이저를 1차로 편광시키고(S3), 상기 레이저는 상기 용액 투입부(400)를 투과하여(S4) 상기 제 2 편광부(500)에 조사되어 2차로 편광된다(S5).

상기 제 2 편광부(500)에 조사될 때, 상기 제 2 편광부(500)가 회전을 하고 상기 각도 측정부(510)에서 각도를 측정한다(S6).

상기 측정한 정보를 상기 출력부(700)에 출력하고(S7), 상기 연산처리부(800)에서 처리된다(S8).

상기 혼합 광활성 물질의 농도 측정장치로 측정을 할 때, 상기 용액 투입부(400)를 투과한 상기 레이저가 가장 밝은 빛을 나타낼 때 상기 각도 측정부(510)에서 측정한 회전각도 값과 상기 용액 투입부(400)에 수용된 두 종류 이상의 혼합 광활성 물질 용액 각각의 고유한 편광회전능 값을 이용하여 농도를 측정할 수 있다.

본 고안의 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치를 통해 실험할 경우, 상기 용액 투입부(400)가 11.8cm, 파장이 650nm인 붉은색 레이저, 460nm인 푸른색 레이저, 532nm인 초록색 레이저를 사용하여 실험을 진행할 때, 제일 바람직한 결과가 산출된다.

예를 들어, 여러 가지 물질의 3가지 레이저별 편광회전능을 도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이 측정하면 하기 [표 1], [표 2]와 같이 나타난다.

농도(g/100ml)	편광회전각
	Red	Blue	Green
5.0	2.43	8.09	4.72
10.0	5.17	15.89	9.05
15.0	7.36	23.73	12.72
편광회전능	42.16	135.30	76.19

농도(g/100ml)	편광회전각
	Red	Blue	Green
5.0	-3.87	-11.42	-6.43
10.0	-8.40	-22.56	-12.15
15.0	-11.94	-32.77	-17.65
편광회전능	-68.07	-189.96	-103.90

상기와 같이 실험을 통하여 각 물질의 파장에 따른 고유의 편광회전능을 구하고, 고유의 편광회전능이 다른 물질과 함께 물에 용해 시켜도 물질 자체의 구조에는 변화가 없다고 판단하여 편광회전능을 이용하여 연립방정식을 풀면 각각 물질의 농도를 구할 수 있다.

레이저 파장에 따른 고유의 편광회전능을 통해 두 개의 연립 방정식을 세울 수 있으며 그것은 하기 [수학식 1] 의 수식과 같다.

본 고안의 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치는, 두 가지 이상의 광활성 물질이 섞여있는 용액을 분해하지 않고, 각각의 농도 측정이 가능하고, 저렴한 비용으로 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 제작이 가능하고, 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치의 정밀도와 자동화 정도를 즉시 산업에 활용 가능하다.

이와 같이, 상술한 본 고안의 기술적 구성은 본 고안이 속하는 기술분야의 당업자가 본 고안의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하고, 본 고안의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 하우징
200 : 레이저부
300 : 제 1 편광부
400 : 용액 투입부
500 : 제 2 편광부
510 : 각도 측정부
600 : 검광기부
700 : 출력부
800 : 연산 처리부
900 : 전력공급부
910 : 내부설치부
920 : 동력부
930 : 내부기판부
940 : 버튼 입력부
950 : 연결장치부

Claims (4)

1. 내부에 수용 공간이 마련되는 하우징;
   상기 하우징의 일측 내측면에 마련되는 레이저부;
   상기 레이저부로부터 레이저가 주사되는 방향의 전방에 마련되어, 빛을 편광시키는 제 1 편광부;
   상기 제 1 편광부의 전방에 마련되어, 광활성 물질을 수용하고 상기 레이저를 투과시키는 용액 투입부;
   상기 용액 투입부의 전방에 마련되어, 상기 용액 투입부를 투과한 상기 레이저를 2차로 편광시키는 제 2 편광부;
   상기 제 2 편광부의 전방에 마련되어, 상기 레이저의 밝기를 측정하는 검광기부;
   상기 검광기로부터 전달받은 정보를 출력하는 출력부;
   상기 출력부의 정보를 연산 처리하는 연산 처리부;를 포함하고,
   상기 제 2 편광부는,
   상기 용액 투입부로부터 투과된 상기 레이저가 편광 될 때, 상기 제 2 편광부가 회전하는 각도를 측정하는 각도 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광활성 물질의 농도 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 용액 투입부에 두 종류 이상의 광활성 용액의 농도 측정시에는,
   상기 연산 처리부는,
   상기 용액 투입부를 투과한 레이저가 가장 밝은 빛을 나타낼 때 상기 각도 측정부에서 측정한 회전각도 값과 상기 용액 투입부에 수용된 두 종류 이상의 혼합 광활성 물질 용액 각각의 고유한 편광회전능 값을 이용하여 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 용액 투입부는,
   불투명한 유리 소재로 마련되는 것을 특징으로 하는 혼합 광활성 물질의 농도측정 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 연산 처리부는,
   혼합 광활성 물질의 농도(D)를 하기 [수학식 1]에 의해서 계산하는 것을 특징으로 하는 혼합 광활성 물질의 농도 측정 장치.
   [수학식 1]
   

   

   
   

   

   
   여기서,
   

   

   는 구하려고 하는 물질 1의 농도
   

   

   는 구하려고 하는 물질 2의 농도.
   

   

   은 혼합 광활성 물질 중 붉은색에서 물질 1의 편광회전능.
   

   

   은 혼합 광활성 물질 중 푸른색에서 물질 1의 편광회전능.
   

   

   은 혼합 광활성 물질 중 붉은색에서 물질 2의 편광회전능.
   

   

   는 혼합 광활성 물질 중 푸른색에서 물질 2의 편광회전능.
   

   

   는 붉은색 레이저를 사용했을 때 돌아간 각도.
   

   

   는 푸른색 레이저를 사용했을 때 돌아간 각도.

Images