KR20200105313A - 액상 시료의 광특성 측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시료용액을 담는 큐벳, 상기 시료용액에 분광 검사를 위한 빛을 조사하는 광원 및 상기 큐벳을 장착하여 고정시키는 고정 지그를 포함하는 액상 시료의 광특성 측정장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 액상 시료의 광특성 측정장치가 큐벳이 설치되는 지그와 광섬유 어답터 등을 이용하여 입사광과 반사광의 손실을 최소화하고, 샘플에 대한 광흡수 효율을 향상시켜 액상 시료의 광특성 측정 결과에 대한 신뢰도를 개선할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 액상 시료의 광특성 측정장치가 큐벳이 설치되는 지그와 광섬유 어답터 등을 이용하여 입사광과 반사광의 손실을 최소화하고, 샘플에 대한 광흡수 효율을 향상시켜 액상 시료의 광특성 측정 결과에 대한 신뢰도를 개선할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 액상 시료의 광특성 측정장치에 관한 것으로, 큐벳이 설치되는 지그와 광섬유 어답터 등을 이용하여 입사광과 반사광의 손실을 최소화하고, 샘플에 대한 광흡수 효율을 향상시켜 액상 시료의 광특성 측정 결과에 대한 신뢰도를 개선할 수 있는 액상 시료의 광특성 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 분광광도계는 광원으로부터 방출된 빛을 시료에 입사하여 재료에 따라 고유 에너지가 선택적으로 흡수, 방출 또는 산란되는 정도를 측정하는 것이다. 측정의 주요목적은 대개 미지 물질의 화학조성, 또는 이미 알고 있는 물질의 분자 구조, 분자의 운동상태, 환경적요인 등을 알아내는 것이다.
기본적으로, 입사된 빛의 시료에 의한 흡수율에 따라 특정 성분의 양을 측정할 수 있는데, 흡수율은 투과된 빛의 양에 반비례하며, 이는 시료 내에서의 광의 경로에 비례하며, 충분한 광경로를 확보하기 위해서는 일정 체적 이상의 시료가 필요하다.
근래에 들어, 바이오, 의약 분야의 연구가 활발해짐에 따라, 10 micro-litter 이하의 매우 작은 체적의 소량의 시료에 존재하는 효소, 미생물, 특정 단백질의 검출과 이들의 존재량에 대한 측정이 요구되었다. 또한 기존의 대용량 범용 분광광도계는 광원과 시료, 검출기가 모두 수평적으로 배열되어 있어, 소량의 시료 분석을 위해서는 새로운 분광광도계로 다시 측정해야만 하기 때문에 경제적이나, 시간적으로 비효율적이었다.
예를 들어, 미국 특허 7,688,429 호에서 Sahari 등은 수 micro-litter의 체적을 갖는 소량의 액체 시료를 오목한 홈과 상부 표면 사이에 위치시키고, 광원에서 방출되는 빛을 프리즘 등의 광 기구 등을 통해 광경로를 변경하고, 이를 다시 광 파이버등으로 수직에 위치한 시료에 입사하고, 이를 상부표면에 위치한 미러 등으로 반사시켜, 반사된 빛을 다시 광파이버와 광기구 등을 통해 검출기에서 측정하는 구조의 분광광도계를 발표한 바 있다.
그러나, 이러한 분광광도계는, 프리즘, 광파이버 등을 사용함으로써 빛이 이러한 기구를 통과하는 과정에서 광손실이 크게 일어나, 결과적으로 검출기에서 검출되는 광의 강도는 매우 약해져, 미세량의 측정이 어렵고, 그 정확도가 낮아진다.
한편, 생화학 검사에 사용되는 큐벳(cuvette)은 일측에 시약과 검체, 즉 혼합 용액의 분주를 위한 주입구를 구비하며, 주입구 이외의 영역을 밀폐한 구조로 이루어진다. 이러한 큐벳은 몸체상에 결합되는 액체 튜브, 렌즈 등의 결합 구조에 대한 기밀성이 요구되는데, 액체의 외부 유출을 방지함과 외부의 다른 액체나 가스 등이 렌즈구성 부품, 또는 광케이블 등이 설치되는 결합부위로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 기밀이 유지함과 동시에 검체 시료의 검사에 있어서 높은 신뢰도가 요구된다.
본 발명의 목적은 큐벳이 설치되는 지그와 광섬유 어답터 등을 이용하여 입사광과 반사광의 손실을 최소화하고, 샘플에 대한 광흡수 효율을 향상시켜 액상 시료의 광특성 측정 결과에 대한 신뢰도를 개선할 수 있는 액상 시료의 광특성 측정장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액상 시료의 광특성 측정장치는 시료용액을 담는 큐벳, 상기 시료용액에 분광 검사를 위한 빛을 조사하는 광원 및 상기 큐벳을 장착하여 고정시키는 고정 지그를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
상기 큐벳은 석영 소재의 셀 큐벳으로 이루어질 수 있다.
상기 큐벳은 일면에 상기 광원이 형성되고, 상기 광원이 형성된 부분의 타면에 광 검출부가 형성된 광 투과형 측정장치로 이루어질 수 있다.
상기 큐벳은 일면에 광원과 광 검출부가 함께 배치되어 광 반사형 측정장치로 이루어질 수 있다.
상기 광원과 광 검출부는 페룰(Ferrule)에 의해 일체화되는 페룰 타입(Ferrule type) 광섬유로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 액상 시료의 광특성 측정장치는 큐벳이 설치되는 지그와 광섬유 어답터 등을 이용하여 입사광과 반사광의 손실을 최소화하고, 샘플에 대한 광흡수 효율을 향상시켜 액상 시료의 광특성 측정 결과에 대한 신뢰도를 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액상 시료의 광특성 측정장치의 반사형 측정 모듈과 투과형 측정 모듈의 전체적인 모습을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액상 시료의 광특성 측정장치의 반사형 측정 모듈과 투과형 측정 모듈의 실제 제작된 시제품의 모습을 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액상 시료의 광특성 측정장치의 페룰(Ferrule) 타입 광원 및 광 검출부의 모습을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액상 시료의 광특성 측정장치의 반사형 측정 모듈과 투과형 측정 모듈의 실제 제작된 시제품의 모습을 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액상 시료의 광특성 측정장치의 페룰(Ferrule) 타입 광원 및 광 검출부의 모습을 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 구체적인 수치는 실시예에 불과하다.
도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 액상 시료의 광특성 측정장치의 반사형 측정 모듈과 투과형 측정 모듈의 전체적인 모습을 나타낸 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 액상 시료의 광특성 측정장치의 반사형 측정 모듈과 투과형 측정 모듈의 실제 제작된 시제품의 모습을 나타낸 사진이 개시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 액상 시료의 광특성 측정장치의 페룰(Ferrule) 타입 광원 및 광 검출부의 모습을 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 액상 시료의 광특성 측정장치는 시료용액을 담는 큐벳, 상기 시료용액에 분광 검사를 위한 빛을 조사하는 광원 및 상기 큐벳을 장착하여 고정시키는 고정 지그를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 액상 시료의 광특성 측정장치는 큐벳이 설치되는 고정 지그와 광섬유 어답터로 이루어진 광원 등을 구성을 통해 시료 용액을 관통하는 입사광과 반사광의 손실을 최소화하고, 샘플 시료 용액에 대한 광흡수 효율을 향상시켜 액상 시료의 광특성 측정 결과에 대한 신뢰도를 개선할 수 있다.
상기 큐벳을 이루는 소재는 액상 시료의 광특성을 측정할 수 있는 내구성과 내약품성 등의 성능을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않으며 예를 들어, 석영 소재의 셀 큐벳으로 이루어질 수 있다.
상기 큐벳의 구조는 액상 시료의 광특성을 측정할 수 있는 구조이면 특별히 제한되지 않으며 바람직하게는 일면에 상기 광원이 형성되고, 상기 광원이 형성된 부분의 타면에 광 검출부가 형성된 광 투과형 측정장치로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 큐벳이 광반사형으로 이루어질 경우, 일면에 광원과 광 검출부가 함께 배치되어 광 반사형 측정장치로 이루어질 수 있다. 이 때는 상기 광원과 광 검출부는 페룰(Ferrule)에 의해 일체화되는 페룰 타입(Ferrule type) 광섬유로 이루어질 수 있다.
액상 시료의 광 특성을 측정하기 위한 방법들과 관련하여 이러한 방법들은 몇 가지 존재하고 있으나 현재 큐벳(Cuvette)이라 부르는 석영 cell에 액체를 담고 측정하는 방식이 채택될 수 있다.
이러한 큐벳을 이용하는 액상 시료의 광 특성 측정방법은 시료가 가진 파장에 대한 흡수 parameter를 각각 측정하기 위한 지그(Zig)를 설계하여 적용할 수 있다. 이 때, 석영 cell zig의 종류는 투과형과 반사형으로 나눌 수 있으며, 그에 따라 사용되는 component도 달라질 수 있다.
큐벳(Cuvette)을 이용하여 액상 시료의 광 특성 측정 방식은 입사광과 반사광을 손실 없이 검출기(Detector) 및 분광기(Spectrometer)로 전달할 수 있어야 신뢰성을 높일 수 있다.
상기 투과방식의 액상 시료 광특성 측정장치 지그(Zig)의 entrance 경우 입사광의 손실을 줄이기 위해 SMA-905 type의 adaptor를 채택할 수 있으며, exit도 마찬가지로 같은 어답터(Adaptor)를 사용할 수 있다. SMA 905 type optical fiber를 사용하여 zig로 입사하는 광과 빠져나가는 광은 모두 광 섬유를 통해서만 전달되도록 하고, zig 내에서는 오로지 샘플에 대한 광 흡수만 반영되어 액상 시료의 광특성 결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 반사방식의 액상 시료 광특성 측정장치 지그(Zig)의 entrance와 exit이 같은 방향이므로 SMA-905 type이 아닌 ferrule type의 특수 optical fiber를 채택할 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 액상 시료의 광특성 측정장치는 광원을 사용한 액상시료의 파장별 흡수에 따른 광량 변화를 spectrum의 intensity 강도의 변화로 대체하여 측정할 수 있으며, 이는 생체 시료 또는 나노 구조(nano structure)와 같은 용액상태의 샘플의 데이터를 얻을 때 매우 유리한 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (5)
- 시료용액을 담는 큐벳;
상기 시료용액에 분광 검사를 위한 빛을 조사하는 광원; 및
상기 큐벳을 장착하여 고정시키는 고정 지그;
를 포함하는 액상 시료의 광특성 측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 큐벳은 석영 소재의 셀 큐벳으로 이루어진 액상 시료의 광특성 측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 큐벳은 일면에 상기 광원이 형성되고, 상기 광원이 형성된 부분의 타면에 광 검출부가 형성된 광 투과형 측정장치로 이루어지는 액상 시료의 광특성 측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 큐벳은 일면에 광원과 광 검출부가 함께 배치되어 광 반사형 측정장치로 이루어지는 액상 시료의 광특성 측정장치.
- 제4항에 있어서,
상기 광원과 광 검출부는 페룰(Ferrule)에 의해 일체화되는 페룰 타입(Ferrule type) 광섬유로 이루어지는 액상 시료의 광특성 측정장치.
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