KR20220086432A - Device for measuring heavy metals having electrode element - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중금속 측정을 위한 전극 소자가 탑재된 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중금속 측정을 위한 측정장치에 있어서, 중금속 측정시 전극에서 측정된 전기적 변화량을 무선으로 전달하기 위한 무선 통신 전극이 탑재된 기판; 중금속 측정을 위한 전기적 신호를 전달하는 전극 소자; 및 상기 전극 소자에 대한 전류 인가를 제어하고, 중금속에 오염된 피측정체로부터 측정되는 전극간 전기량을 감지하거나, 기준 전기량과 측정된 전기량간의 변위를 연산하기 위한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 측정을 위한 전극 소자가 탑재된 측정장치를 제공한다.The present invention relates to a measuring device equipped with an electrode element for measuring heavy metal, and more particularly, in the measuring device for measuring heavy metal, a wireless communication electrode for wirelessly transmitting the amount of electrical change measured at the electrode during heavy metal measurement. mounted substrate; an electrode element that transmits an electrical signal for heavy metal measurement; and a control unit for controlling the application of current to the electrode element, sensing an inter-electrode electric quantity measured from an object to be measured contaminated with heavy metal, or calculating a displacement between a reference electric quantity and the measured electric quantity; characterized in that it comprises a Provided is a measuring device equipped with an electrode element for measuring heavy metals.
Description
본 발명은 중금속 측정을 위한 전극 소자가 탑재된 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피측정물에 대하여 침습형 전극 소자를 사용하고, 상기 전극간의 임피던스 변화, 전위차의 변화 등을 정밀하게 측정하는 전기화학(electrochemical) 기술을 활용함으로써, 일반적 화학반응을 이용해 검출하는 기존 방법과 달리 액상 뿐만 아니라 음식물 형태의 고체상태에도 중금속을 직접 측정할 수 있도록 하는 중금속 측정을 위한 전극 소자가 탑재된 측정장치를 제공한다.The present invention relates to a measuring device equipped with an electrode element for measuring heavy metals, and more particularly, using an invasive electrode element for an object to be measured, and precisely measuring a change in impedance between the electrodes, a change in potential difference, etc. By utilizing electrochemical technology, a measuring device equipped with an electrode element for heavy metal measurement that allows direct measurement of heavy metals in the solid state of food as well as liquid, unlike the existing method of detection using a general chemical reaction, was developed. to provide.
전세계 다수의 국가, 특히 개발도상국 국가 중에는 심각한 환경문제로 인해 비위생적인 생활환경 속에서 생활하고 있으며, 환경 오염에 따른 각종 문제에 노출되어 있다. 이러한 오염은 다양한 유형으로 발생되나, 이중 중금속 오염은 대기, 수질, 토양 등에 걸쳐서 광범위하게 이루어지고 있고, 특히 토양에 축적된 중금속이 농작물, 어류 등의 음식물로 전이되며, 궁극적으로는 최종 수요자인 사람에게까지 중금속이 옮겨가 중금속 중독에 따른 다양한 질환을 일으키고 있는 실정이다.Many countries around the world, especially developing countries, are living in unsanitary living conditions due to serious environmental problems, and are exposed to various problems caused by environmental pollution. Although these types of pollution occur in various types, heavy metal pollution is widely spread over the air, water quality, soil, etc. In particular, heavy metals accumulated in the soil are transferred to food, such as crops and fish, and ultimately, people who are the end users. Heavy metals have been transferred to the Aegean Islands, causing various diseases due to heavy metal poisoning.
또한, 개발도상국은 빠른 산업 성장을 위해 여러 공장들을 증설하고 있으며, 이들 공장들은 대부분 선진국에서 기피하는 피혁공장, 염색공장, 도금공장 등의 업종이 많고, 이러한 업종과 관련하여 제품을 제작하는 과정에서 원재료, 원료, 약품 등에 중금속이 다량 함유된 경우가 많아, 산업 현장 인력들은 중금속 중독의 위험에 상시 노출되어 있는 실정이다. 아울러, 폐광산 주변에서도 중금속 문제가 발생하고 있는데, 이는 금속광산의 채광, 선광 및 정련과정에서 발생하는 폐광과 갱내수 등이 원인인 것으로 파악되고 있다.In addition, developing countries are expanding several factories for rapid industrial growth, and these factories are mostly avoided in developed countries, such as leather factories, dyeing factories, and plating factories. In many cases, raw materials, raw materials, and drugs contain a large amount of heavy metals, so industrial workers are constantly exposed to the risk of heavy metal poisoning. In addition, the problem of heavy metals is occurring around abandoned mines, which is believed to be caused by abandoned mines and mine water generated during the mining, beneficiation and refining of metal mines.
중금속 오염으로 인한 대표적인 공해병으로는 수은에 의한 “미나마타병”과 카드뮴에 의한 “이따이이따이병”으로, “미나마타병”은 수은에 의해 오염된 해조류 식품에 의해, “이따이이따이병”은 카드뮴에 오염된 쌀을 장기간 섭취하는 경우에 각각 발생하는 것으로 알려져 있어 중금속 오염에 의한 중독은 매우 심각한 문제로 인식되고 있다.Representative pollutants caused by heavy metal contamination include “Minamata disease” caused by mercury and “Itai-Itai disease” caused by cadmium. It is known that each occurs when cooked rice is consumed for a long time, so poisoning due to heavy metal contamination is recognized as a very serious problem.
이러한 중금속 중독질환을 예방하기 위한 근본적인 조치로는 환경문제를 개선하여 중금속 오염이 발생하지 않도록 하는 것이나, 이는 매우 오랜시간이 걸리는 국가적인 문제해결 방법에 해당되므로, 우선적으로 중금속이 들어간 식수나 음식물을 섭취하지 않는 것이 첫 번째 현실적인 예방법이 될 것이다. 그러나, 현재 중금속 여부를 검출하기 위해서는 고비용의 특수장비가 있어야 하고, 이를 분석하기 위한 전문가도 필요하여 음식의 섭취시에 즉각적인 중금속의 함유여부를 확인할 수 없다. 또한, 전문가의 영역으로 인식되고 있는 바, 전문가와 장비의 숫자에는 한계가 있으므로, 짧은 시간내에 광범위한 영역에서의 지역적이고 국부적인 세부 데이터를 취득하는데 어려움이 있다. The fundamental measure to prevent these heavy metal poisoning diseases is to prevent heavy metal contamination by improving environmental problems. Avoiding it would be the first practical preventative measure. However, in order to detect the presence of heavy metals at present, high-cost special equipment is required, and experts are also required to analyze them, so that it is impossible to immediately check whether or not heavy metals are contained in food. In addition, since it is recognized as a field of experts, there is a limit to the number of experts and equipment, so it is difficult to acquire regional and local detailed data in a wide area within a short time.
중금속 검출을 위해 현재 상용화된 검출기기로는 소형 중금속 검출키트가 있으나, 이는 수질 측정과 같이 물의 오염을 측정하는 제품이다. 즉, 측정하고자 하는 물에 시험지를 넣고 색변화를 관찰하는 방법을 사용하고 있어, 피측정물이 필히 물과 같은 액상형태 이어야 하는 문제를 가지고 있다. 그러므로, 일반적으로 섭취하는 고체 형태의 음식물에는 사용될 수 없고, 고체 형태의 음식물로부터 중금속 검출을 수행하기 위해서는 전문적인 방법을 통해 액상형태로 분리 추출하여 고성능 장비를 이용하는 것인 바, 전술한 바와 같은 검사상의 한계가 존재한다. There is a small heavy metal detection kit as a currently commercialized detection device for heavy metal detection, but it is a product that measures water contamination like water quality measurement. In other words, since the method of putting a test paper into the water to be measured and observing the color change is used, there is a problem that the object to be measured must be in the same liquid form as water. Therefore, it cannot be used for food in a solid form that is generally ingested, and in order to detect heavy metals from food in a solid form, a high-performance equipment is used by separating and extracting the heavy metal in a liquid form through a professional method. There are limitations on the
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 침습형 전극 소자를 사용하여 액상은 물론 고상의 피측정물에 대해서 중금속의 측정이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to enable the measurement of heavy metals in liquid as well as solid objects using an invasive electrode device.
또한, 본 발명은 중금속 측정에 관한 전문가가 아니더라도, 누구나 중금속 측정 행위가 가능하도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to enable anyone to measure heavy metals, even if they are not experts on heavy metal measurement.
또한, 본 발명은 전극간 전기량의 변화, 예를 들어 임피던스 또는 캐패시턴스 등의 변화를 정밀하게 측정하는 기술을 활용함으로써, 중금속 측정의 정밀도를 제고하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to improve the precision of heavy metal measurement by utilizing a technique for precisely measuring a change in an amount of electricity between electrodes, for example, a change in impedance or capacitance.
또한, 본 발명은 측정 장치가 소형이며 휴대가 가능하므로, 어느 장소에서나 실시간으로 중금속 측정의 수행을 가능하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to enable the measurement of heavy metals to be performed in real time at any place since the measuring device is small and portable.
또한, 본 발명은 광범위한 지역의 중금속 측정을 누구나 손쉽게 할 수 있으므로, 전문가의 투입 및 고가의 장비를 이용하는 경우 보다 빠른 시간내에 다양한 지역들에 대한 중금속 현황 데이터를 수집하여 가공함으로써 예를 들어 중금속 분포 지도를 제작할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, since the present invention allows anyone to easily measure heavy metals in a wide area, when expert input and expensive equipment are used, heavy metal status data for various areas is collected and processed in a shorter time, for example, heavy metal distribution map It is another purpose to be able to manufacture.
또한, 본 발명은 전극부의 종류를 교체가능하게 구성하여 하나의 장치로 다양한 종류의 중금속을 검출할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to enable the detection of various types of heavy metals with one device by configuring the types of electrode parts to be interchangeable.
또한, 본 발명은 서로 다른 종류의 전극부를 동시에 운용함으로써, 하나의 장치로 동시에 여러 종류의 중금속을 검출할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to simultaneously operate different types of electrode units, so that multiple types of heavy metals can be simultaneously detected with one device.
또한, 본 발명은 중금속 측정 장치에 무선통신 기능을 장착하여 측정된 중금속 현황 데이터를 직접 클라우드에 자동 저장하거나, 혹은 주변 스마트폰에 일단 보내고, 스마트폰을 이용해서 클라우드에 자동 저장됨으로써 중금속 분포 지도를 실시간 업데이트할 수 있는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention is equipped with a wireless communication function in the heavy metal measurement device to automatically store the measured heavy metal status data directly in the cloud, or send it to a nearby smartphone once, and automatically store the heavy metal distribution map in the cloud using a smartphone. Being able to update in real time serves another purpose.
또한, 본 발명은 피검사 대상의 성상에는 한계가 없으며, 간단히 중금속 오염여부를 확인할 수 있으므로, 이로부터 섭취하고자 하는 음식물의 중금속 함유여부를 비전문적인 방법으로도 즉각적으로 확인할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다. In addition, the present invention has no limitation in the properties of the subject to be tested, and since it is possible to simply check whether heavy metal contamination is present, it is another object to be able to immediately check whether the food to be consumed contains heavy metals in a non-professional way. do it with
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 중금속 측정을 위한 측정장치에 있어서, 중금속 측정시 전극에서 측정된 전기적 변화량을 무선으로 전달하기 위한 무선 통신 전극이 탑재된 기판; 중금속 측정을 위한 전기적 신호를 전달하는 전극 소자; 및 상기 전극 소자에 대한 전류 인가를 제어하고, 중금속에 오염된 피측정체로부터 측정되는 전극간 전기량을 감지하거나, 기준 전기량과 측정된 전기량간의 변위를 연산하기 위한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 측정을 위한 전극 소자가 탑재된 측정장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a measuring device for measuring heavy metals, comprising: a substrate on which a wireless communication electrode is mounted for wirelessly transmitting the amount of electrical change measured at the electrode during heavy metal measurement; an electrode element that transmits an electrical signal for heavy metal measurement; and a control unit for controlling the application of current to the electrode element, sensing an inter-electrode electric quantity measured from an object to be measured contaminated with heavy metal, or calculating a displacement between a reference electric quantity and the measured electric quantity; characterized in that it comprises a Provided is a measuring device equipped with an electrode element for measuring heavy metals.
상기 전극 소자는, 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 돌출된 적어도 하나의 기둥 형태 또는 평면형태인 전극부를 포함하는 것이 바람직하다.The electrode element may include a base substrate; It is preferable to include at least one columnar or planar electrode part protruding from the base substrate.
상기 전극부에는 중금속별로 반응하는 리셉터가 코팅되는 것이 바람직하다.Preferably, the electrode part is coated with a receptor that reacts with each heavy metal.
상기 전극부는 다수의 미세전극으로 이루어지며, 기준 전극인 일 미세전극 및 기준 전극으로부터 서로 다른 동일 거리에 위치한 타 미세전극들로 구비된 대응 전극군들이 설정되며, 기준 전극과 대응 전극 군들의 각 미세 전극과의 정전용량 또는 임피던스 측정값을 구하는 것이 바람직하다.The electrode part is made of a plurality of microelectrodes, and corresponding electrode groups including one microelectrode as a reference electrode and other microelectrodes located at the same distance from each other are set, and the reference electrode and each microelectrode of the corresponding electrode groups are set. It is desirable to obtain a capacitance or impedance measurement with the electrode.
각 대응 전극군 별로 측정값들의 평균값을 구하거나, 각 대응 전극군 별 측정값들 중 상한값 또는 하한값 중 적어도 하나의 값을 제외한 측정값의 평균값을 구하는 것이 바람직하다.It is preferable to obtain the average value of the measured values for each corresponding electrode group or to obtain the average value of the measured values excluding at least one of the upper limit value and the lower limit value among the measured values for each corresponding electrode group.
다수의 미세전극들은 종방향과 횡방향에 동일 개수 또는 다수 개수로 배치되는 패턴이며, 기준 전극은 다수의 미세전극 중 어느 한 전극인 것이 바람직하다.It is preferable that the plurality of microelectrodes have the same number or a plurality of patterns disposed in the longitudinal and lateral directions, and the reference electrode is any one of the plurality of microelectrodes.
다수의 미세전극들은 복수 개의 동심원의 원중심 및 각 동심원의 원주 상에 배치되고, 기준 전극은 원 중심에 배치된 미세 전극이며, 대응 전극군은 각 동심원의 원주상에 배치된 미세전극들인 것이 바람직하다.Preferably, the plurality of microelectrodes are arranged on the circle center of the plurality of concentric circles and on the circumference of each concentric circle, the reference electrode is the microelectrode arranged at the center of the circle, and the corresponding electrode group is the microelectrodes arranged on the circumference of each concentric circle. do.
상기 기판상에 배치된 다수의 미세전극을 기 설정된 복수의 구역으로 구획하고, 각 구역의 미세전극들은 상호 상이한 물질을 검출하도록 설정되는 것이 바람직하다.It is preferable that the plurality of microelectrodes disposed on the substrate is divided into a plurality of preset zones, and the microelectrodes in each zone are set to detect mutually different substances.
또한, 본 발명은 측정된 중금속 데이터를 상기 무선 통신 전극에 의하여 전송됨으로써, 클라우드에 저장되도록 하거나, 휴대용 단말기를 경유하여 클라우드에 저장되도록 하는 단계; 상기 데이터가 지역별로 분류되는 단계; 및 상기 지역별로 분류되는 데이터를 기초로 지도상에 중금속 분포가 표시되도록 하는 단계;를 포함하며, 상기 중금속 분포는 중금속 데이터 업데이트시 실시간으로 업데이트되는 것을 특징으로 하는 중금속 측정 및 실시간 업데이트 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of transmitting the measured heavy metal data by the wireless communication electrode, so as to be stored in the cloud, or to be stored in the cloud via a portable terminal; classifying the data by region; and displaying a heavy metal distribution on a map based on the data classified by region, wherein the heavy metal distribution is updated in real time when the heavy metal data is updated. Provides a method for measuring and updating heavy metals in real time .
상기 중금속 데이터의 측정 횟수가 카운트되는 단계; 상기 측정 횟수에 대응하여 측정자에게 대한 보상으로 환산되도록 연산하는 단계; 및 상기 보상이 측정자에게 공급되는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.counting the number of times the heavy metal data is measured; calculating to be converted into a reward for a measurer in response to the number of measurements; and supplying the compensation to the measurer.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 침습형 전극 소자를 사용하여 액상은 물론 고상의 피측정물에 대해서 중금속의 측정이 가능하도록 하는 효과가 기대된다.According to the present invention as described above, an effect of enabling the measurement of heavy metals on a solid as well as a liquid to be measured using an invasive electrode element is expected.
또한, 본 발명은 중금속 측정에 관한 전문가가 아니더라도, 누구나 중금속 측정 행위가 가능하도록 하는 효과가 기대된다.In addition, the present invention is expected to have the effect of enabling anyone to measure heavy metals, even if they are not experts on heavy metal measurement.
또한, 본 발명은 전극간 전기량의 변화, 예를 들어 임피던스 또는 캐패시턴스 등의 변화를 정밀하게 측정하는 기술을 활용함으로써, 중금속 측정의 정밀도를 제고하는 효과가 기대된다.In addition, the present invention is expected to improve the precision of heavy metal measurement by utilizing a technique for precisely measuring a change in an amount of electricity between electrodes, for example, a change in impedance or capacitance.
또한, 본 발명은 측정 장치가 소형이며 휴대가 가능하므로, 어느 장소에서나 실시간으로 중금속 측정의 수행을 가능하도록 하는 효과가 기대된다.In addition, the present invention is expected to have the effect of enabling the measurement of heavy metals in real time at any place since the measuring device is small and portable.
또한, 본 발명은 광범위한 지역의 중금속 측정을 누구나 손쉽게 할 수 있으므로, 전문가의 투입 및 고가의 장비를 이용하는 경우 보다 빠른 시간내에 다양한 지역들에 대한 중금속 현황 데이터를 수집하여 가공함으로써 예를 들어 중금속 분포 지도를 제작할 수 있도록 하는 효과가 기대된다.In addition, since the present invention allows anyone to easily measure heavy metals in a wide area, when expert input and expensive equipment are used, heavy metal status data for various areas is collected and processed in a shorter time, for example, heavy metal distribution map The effect of making it possible to produce is expected.
또한, 본 발명은 전극부의 종류를 교체가능하게 구성하여 하나의 장치로 다양한 종류의 중금속을 검출할 수 있도록 하는 효과가 기대된다.In addition, the present invention is expected to have the effect of enabling the detection of various types of heavy metals with one device by configuring the types of the electrode parts to be interchangeable.
또한, 본 발명은 서로 다른 종류의 전극부를 동시에 운용함으로써, 하나의 장치로 동시에 여러 종류의 중금속을 검출할 수 있도록 하는 효과가 기대된다.In addition, the present invention is expected to have the effect of simultaneously operating different types of electrode units, allowing multiple types of heavy metals to be simultaneously detected with one device.
또한, 본 발명은 중금속 측정 장치에 무선통신 기능을 장착하여 측정된 중금속 현황 데이터를 직접 클라우드에 자동 저장하거나, 혹은 주변 스마트폰에 일단 보내고, 스마트폰을 이용해서 클라우드에 자동 저장됨으로써 중금속 분포 지도를 실시간 업데이트할 수 있는 효과가 기대된다.In addition, the present invention is equipped with a wireless communication function in the heavy metal measurement device to automatically store the measured heavy metal status data directly in the cloud, or send it to a nearby smartphone once, and automatically store the heavy metal distribution map in the cloud using a smartphone. The effect of being able to update in real time is expected.
또한, 본 발명은 피검사 대상의 성상에는 한계가 없으며, 간단히 중금속 오염여부를 확인할 수 있으므로, 이로부터 섭취하고자 하는 음식물의 중금속 함유여부를 비전문적인 방법으로도 즉각적으로 확인할 수 있는 효과가 기대된다.In addition, the present invention has no limit to the properties of the test subject, and since it is possible to simply check whether heavy metal contamination is present, the effect of immediately checking whether the food to be consumed contains heavy metals by a non-professional method is expected.
도 1은 어류의 중금속 측정을 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 중금속 측정장치를 사용하는 상태를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 중금속 측정장치의 측정 원리를 설명하기 위하여 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 중금속 측정장치를 피측정대상인 어류에 적용할 때, 중금속 오염 상태에 따라서 나타나는 전기량 변화를 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 중금속 측정장치에 의하여 중금속 측정시 중금속의 종류에 다른 전기량을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 중금속 측정장치로부터 빅데이터를 수집하여 중금속 측정을 위한 플랫폼까지 완성하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 중금속 측정장치를 이용하여 데이터를 수집하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 어레이 패턴을 갖는 중금속 측정장치의 모식도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 전극 어레이 패턴의 여러 실시예를 나타낸다.
도 11은 본 발명에서 제시한 방법으로 특성 측정한 결과의 비교 데이터를 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라서 어레이 패턴이 복수로 구획되는 실시예를 나타낸 것이다.1 is a schematic diagram showing a state of using a heavy metal measuring device according to an embodiment of the present invention for measuring heavy metals in fish.
2 is a schematic diagram illustrating the measurement principle of a heavy metal measuring device according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram for explaining a change in the amount of electricity that appears according to a heavy metal contamination state when the heavy metal measuring device according to an embodiment of the present invention is applied to a fish to be measured.
FIG. 4 is a graph showing different amounts of electricity according to types of heavy metals when heavy metals are measured by the heavy metal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of collecting big data from the heavy metal measuring device according to an embodiment of the present invention to complete the platform for heavy metal measuring.
6 is a flowchart illustrating a process of collecting data using a heavy metal measuring device according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram of a heavy metal measuring apparatus having an electrode array pattern according to an embodiment of the present invention.
8 to 10 show various embodiments of an electrode array pattern according to the present invention.
11 shows comparative data of the result of characteristic measurement by the method presented in the present invention.
12 illustrates an embodiment in which an array pattern is divided into a plurality according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.In addition, terms such as "... unit" and "... group" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation.
본 발명에서는 중금속 검사를 위한 피검사체를 주로 식품을 대상으로 하였으나, 피검사체의 대상은 본 발명의 측정장치(100)가 장착(설치)될 수 있는 영역이라면 특별한 제한이 없다. In the present invention, the target for heavy metal inspection is mainly food, but the target of the target is not particularly limited as long as it is an area in which the
본 발명의 중금속 측정장치(100)는 다음과 같이 구성된다.The heavy
첫째, 중금속 측정시 전극에서 측정된 전기적 변화량을 무선으로 전달하기 위한 무선 통신 전극이 탑재된 기판(103)이 제공될 수 있다.First, a
상기 무선 통신 전극은 제어부(101)로부터 서버로 전송하기 위한 데이터를 신호의 형태로 전달하기 위한 전극, 예를 들면 안테나이다. The wireless communication electrode is an electrode, for example, an antenna, for transmitting data to be transmitted from the
둘째, 중금속 측정을 위한 전기적 신호를 전달하는 전극 소자를 구성할 수 있는데, 전극 소자에는 복수의 전극부(107)(전극으로 약칭할 수 있음)가 구성되고, 여기에 전력이 공급되면 두개의 전극부(107) 사이에 존재하는 매질에 따른 전기량의 변화를 측정하는데, 중금속 측정의 기본 원리가 된다.Second, it is possible to configure an electrode element that transmits an electrical signal for heavy metal measurement. The electrode element includes a plurality of electrode parts 107 (which may be abbreviated as electrodes), and when power is supplied to the electrode element, two electrodes To measure the change in the amount of electricity according to the medium existing between the
셋째, 전극 소자에 대한 전류 인가를 제어하고, 중금속에 오염된 피측정체로부터 측정되는 전극부(107)간 전기량을 감지하거나, 기준 전기량과 측정된 전기량간의 변위를 연산하기 위한 제어부(101)가 구성된다. 제어부(101)에는 연산을 위한 연산모듈이 포함될 수 있으며, 연산모듈이 별도의 서버(예를 들어, 클라우드 또는 엣지 클라우드 서버 등)에 탑재될 수도 있다. Third, the
여기서, 상기 전극 소자는, 베이스 기판(105), 상기 베이스 기판(105) 상에 돌출되는 적어도 하나의 기둥 형태이거나, 또는 평면형태인 전극부(107)를 포함한다.Here, the electrode element includes a
도 1은 어류의 중금속 측정을 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 중금속 측정장치(100)를 사용하는 상태를 나타내는 모식도이다.1 is a schematic diagram illustrating a state of using a heavy
도시된 바와 같이, 본 발명의 중금속 측정장치(100)는 어류와 같이 고형 식품에 전극부(107)를 직접 침습하여 해당 식품내의 중금속을 간편하게 측정할 수 있다. 중금속이 측정되는지의 여부 및 중금속의 종륜는 중금속 측정장치(100)에 의하여 감지되는 복수의 전극간 전류량 변화가 중금속마다 다르기 때문에 해당 전류량의 변화를 기초로 판단한다. 본 발명의 중금속 측정장치(100)는 이러한 변화된 전류량을 통신수단에 의하여 서버나 단말기로 전송하고, 이를 서버나 단말기에서 분석하거나, 제어부(101)에 연산모듈을 구비하여 전극간 전류량의 변화를 기초로 직접 중금속의 존재여부 및 중금속의 종류를 파악할 수 있다. As shown, the heavy
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 중금속 측정장치(100)의 측정 원리를 설명하기 위하여 나타낸 모식도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 중금속 측정장치(100)는 전극부(107)간 임피던스, 캐패시턴스의 변화를 기초로 중금속의 존재여부를 판단하는데, 피측정물에 중금속이 존재하게 되면 중금속 이온으로 인한 피측정물 매트릭스의 특성이 변화게 되어, 중금속이 없었을 때와 대비하여 두 전극간 주파수에 따른 저항값 (임피던스)이나, 캐피시턴스 등 전기적 특성이 미세하게 변하게 된다. 또한, 이러한 중금속 유무에 따른 차이를 극대화 시켜 정밀도를 향상시키고, 각 중금속간 특성값 차이를 두어 어떠한 중금속이 존재하는지 확인함으로써 선택도를 향상시키기 위해, 각 전극 표면에 각각의 중금속에 개별적으로 반응할 수 있는 인공 펩타이드와 같은 리셉터(109)를 코팅형태로 부착시킬 수도 있다.2 is a schematic diagram illustrating the measurement principle of the heavy
여기서, 전기량의 변화는 전류량, 임피던스, 캐패시턴스 등의 변화를 의미하며, 전기량은 전극 양단간에 측정될 수 있는 모든 특성값을 포함한다. Here, the change in the amount of electricity means a change in the amount of current, impedance, capacitance, etc., and the amount of electricity includes all characteristic values that can be measured between both ends of the electrode.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 중금속 측정장치(100)를 피측정대상인 어류에 적용할 때, 중금속 오염 상태에 따라서 나타나는 인접하는 복수의 전극부(107) 사이의 전기량 변화를 설명하기 위한 모식도이다. 도시된 바와 같이, 어류의 체내에 중금속이 없는 경우에는 복수의 전극부(107) 사이에서 예를 들어 임피던스의 변화가 존재하지 않으며, 일정한 임피던스가 측정된다. 그러나, 한 종류의 중금속이 존재하는 경우에는 임피던스의 변화가 발생되며, 또 다른 종류의 중금속이 존재하는 경우에는 또 다른 임피던스의 변화가 발생된다. 이로부터 중금속의 존재여부와 그 종류를 특정할 수 있게 된다. 3 is a diagram for explaining a change in the amount of electricity between a plurality of
여기서, 중금속이 하나이면 한가지 임피던스 변화, 중금속이 두가지이면 두가지 임피던스 변화를 나타낸다. 예를 들어, 수은측정 전용 전극부(107)를 꽂아서 수은여부 측정하고, 카드뮴 전용 전극부(107)를 꽂아서 카드뮴 전극여부를 측정할 수 있다. 아니면, 어레이 형태의 여러 전극부(107)를 서로 구획을 나누어서 한쪽 영역은 수은 측정 전극부(107)를 배치하고 다른 영역에는 카드뮴 측정 전극부(107)를 배치할 수도 있다. 이는 예를 들어 전술한 바와 같은 리셉터(109)를 코팅함으로써도 구현될 수 있다. 물론 리셉터(109) 없이 복수의 전극부(107) 사이에 형성되는 전기량 차이를 측정함으로써도 가능하다.Here, one heavy metal represents one impedance change, and two heavy metals represents two impedance changes. For example, the presence of mercury may be measured by inserting the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 중금속 측정장치(100)에 의하여 중금속 측정시 중금속의 종류에 따른 전기량을 나타내는 그래프이다. 도시된 바와 같이 중금속 농도에 따라 임피던스 변화율이 비례하여 변화함을 알 수 있다. 여기서 진한 바(bar)는 앞서 설명한 인공 펩타이드와 같은 리셉터(109)를 전극부(107)에 코팅한 상태값이고, 연한 바(bar)는 전극부(107)에 리셉터(109)를 코팅하지 않은 상태값을 나타내며, 리셉터(109)를 코팅한 경우 임피던스 변화율이 좀 더 크게 나타나서 코팅 여부에 따라 측정 감도가 조금 더 좋음을 알 수 있다. 4 is a graph showing the amount of electricity according to the type of heavy metal when the heavy metal is measured by the heavy
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 중금속 측정장치(100)로부터 빅데이터를 수집하여 중금속 측정을 위한 플랫폼까지 완성하는 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 중금속 측정시마다 축적되어온 데이터를 수집하여 빅데이터로 가공하고, 이를 딥러닝을 통하여 경향을 추출해낸 다음, 이를 클라우드에서 운용하도록 클라우드로 전송하며, 단말기에 설치되는 중금속 측정 플랫폼에 제공하여 플랫폼 사업자 또는 개인이 이를 활용하도록 할 수 있다. 5 is a flowchart of collecting big data from the heavy
즉, 국내 뿐 아니라 전세계 각지에서 측정된 중금속 데이터를 수집하여 분석하고 이를 플랫폼을 통해 제공함과 동시에, 중금속 지도로 제작할 수 있어 중금속 오염 현황의 중요한 자료로 활용될 수 있다. 이는 본 발명의 중금속 측정장치(100)가 전문가 뿐 아니라 비전문가라도 액체 또는 고체 등 피측정 대상물의 성상에 관계없이 편리하게 사용될 수 있도록 고안된 것이라는 점에서 가능한 것이다. 아울러, 이러한 편리성으로 인하여 중금속 측정의 기회와 빈도가 많아지고, 통신 시스템이 구축된 지역이면 어디든지 이와 같이 축적된 중금속 오염 정보를 클라우드 등 중앙 서버로 전송할 수 있도록 함으로써, 지역별로 세분화된 정밀한 중금속 오염 분포도를 구성할 수 있다.In other words, it can be used as an important data for heavy metal contamination status by collecting and analyzing heavy metal data measured not only in Korea but also around the world and providing it through the platform, and at the same time, it can be produced as a heavy metal map. This is possible in that the heavy
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 중금속 측정장치(100)를 이용하여 데이터를 수집하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 6 is a flowchart for explaining a process of collecting data using the heavy
본 발명은 측정된 중금속 데이터를 상기 무선 통신 전극에 의하여 전송됨으로써, 클라우드에 저장되도록 하거나, 휴대용 단말기를 경유하여 클라우드에 저장되도록 하는 단계; 상기 데이터가 지역별로 분류되는 단계; 및 상기 지역별로 분류되는 데이터를 기초로 지도상에 중금속 분포가 표시되도록 하는 단계;를 포함한다. 여기서, 상기 중금속 분포는 중금속 데이터 업데이트가 이루어지는 경우 이에 대응하여 실시간으로 업데이트되도록 설계된다.The present invention comprises the steps of transmitting the measured heavy metal data by the wireless communication electrode, so as to be stored in the cloud, or to be stored in the cloud via a portable terminal; classifying the data by region; and displaying a distribution of heavy metals on a map based on the data classified by region. Here, the heavy metal distribution is designed to be updated in real time in response to the heavy metal data update.
또한 여기서, 측정자들에 의하여 측정된 상기 중금속 데이터의 측정 횟수가 개인별로 카운트될 수 있으며, 해당 측정자에게 상기 측정 횟수에 대응하여 보상을 지급할 수 있도록 보상금액으로 연산할 수 있고, 연산된 보상금액이 월단위 또는 일단위로 측정자에게 지급되도록 할 수 있다. 이로써, 중금속의 측정을 장려하고, 중금속 지도의 신속한 제작 및 업데이트가 가능하게 된다.Also, here, the number of times of measurement of the heavy metal data measured by the measurers may be counted for each individual, and a compensation amount may be calculated so that a compensation can be provided to the measurer in response to the number of measurements, and the calculated compensation amount It can be paid to the measurer on a monthly or daily basis. This encourages the measurement of heavy metals and enables rapid creation and update of heavy metal maps.
즉, 본 발명의 중금속 측정장치(100)가 예를 들어 특정 지역의 주민들에게 배포되고, 1회 중금속 측정시마다 보상이 주어지도록 설계를 하면, 주민들은 다양한 객체들에 대하여 적극적으로 중금속을 측정할 것이고, 이로부터 축적되는 빅데이터를 가공하여 가공된 빅데이터를 기반으로 사업화가 진행되는 경우 이를 측정에 참여한 주민들에게 환원하도록 비즈니스 프로그램을 구성할 수 있다. 이와 같은 비즈니스 프로그램으로부터 보다 많은 참여자를 이끌어낼 수 있으며, 또 다시 양질의 빅데이터를 구축할 수 있는 선순환 구조를 완성할 수 있다. That is, if the heavy
이하에서는 전극을 어레이로 구성하고, 이에 따른 측정방법에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, the electrodes are configured in an array, and a measurement method according thereto will be described.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극부(107) 어레이 패턴을 갖는 중금속 측정장치(100)의 모식도이다. 도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 전극부(107) 어레이 패턴의 여러 실시예를 나타낸다.7 is a schematic diagram of a heavy
도 7에서 도시된 바와 같이, 어레이 형태는 3D 전극 형상이나, 3D 형상 전극은 하나의 실시예일 뿐이고, 2D 형태의 어레이 전극도 적용 가능하게 된다.As shown in FIG. 7 , the array shape is a 3D electrode shape, but the 3D shape electrode is only one embodiment, and a 2D type array electrode is also applicable.
도 8에는 본 발명에서 제시한 어레이 형태의 전극부(107)를 이용한 새로운 측정방법을 설명하는 모식도를 나타내었다. 기존의 측정방법은 2개의 전극간의 정전용량이나 임피던스를 측정하여 중금속 유무에 따른 변화로써 중금속을 검출하는 방법이다. 그러나, 본 발명에서는 도시된 바와 같이, 수많은 어레이 형태의 전극을 사용하고, 주위의 수많은 전극간의 여러 가지 정전용량이나 임피던스를 측정하고 그 변화량을 관찰함으로써 정밀도 및 신뢰도를 획기적으로 높일 수 있도록 하였다.8 is a schematic diagram illustrating a new measurement method using the
본 발명은 다수의 전극부(107)가 기판(103))에 배치되는 중금속 측정장치(100)로서, 기준 전극인 기준 전극부(107) 및 기준 전극부(107)으로부터 서로 다른 동일 거리에 위치한 타 전극부(107)들로 구비된 대응 전극군들이 설정되며, 기준 전극부(107)와 대응 전극군들에서 형성되는 정전용량 또는 임피던스 측정값을 구할 수 있다. 이로써 중금속의 측정이 가능하다.The present invention is a heavy
본 발명은 각 대응 전극군 별로 측정값들의 평균을 구할 수 있으며, 각 대응 전극군 별 측정값들 중 상한값 또는 하한값 중 적어도 하나의 값을 제외한 측정값의 평균을 구하는 것도 가능하다.According to the present invention, it is possible to obtain the average of the measured values for each corresponding electrode group, and it is also possible to obtain the average of the measured values excluding at least one of the upper limit value and the lower limit value among the measured values for each corresponding electrode group.
일반적으로는 측정값의 평균을 구할 것이다. 다만, 상한값 또는 하한값이 오류가 예상될 경우, 이를 제외한 평균을 구하는 것도 가능하다.In general, the measurements will be averaged. However, if an error is expected in the upper or lower limit, it is possible to obtain an average excluding it.
본 발명에 따른 전극부(107)의 어레이 패턴 구조는 다양한 실시예로 구현될 수 있다. The array pattern structure of the
일 실시예로서, 다수의 전극부(107)들은 종방향과 횡방향에 동일 개수로 배치되는 패턴이며, 기준 전극부(107)는 다수의 전극부(107) 중 어느 한 전극부(107)인 것이 바람직하다.As an embodiment, the plurality of
이러한 실시예의 경우, 다수의 전극부(107)들은 종방향과 횡방향에 동일한 홀수 개수로 배치되며(도 8 및 도 9 참조), 기준 전극부(107)는 중앙에 위치한 전극부(107)로 설정되는 것이 바람직하다. 다만, 다수의 전극부(107)들이 종방향과 횡방향에 동일한 짝수 개수로 배치되는 것을 권리범위에서 배제하는 의미는 아니다.In this embodiment, the plurality of
다른 실시예로서, 다수의 전극부(107)들은 종방향과 횡방향에 서로 다른 개수로 배치되는 패턴이며(미도시), 기준 전극부(107)는 다수의 전극부(107) 중 어느 한 전극인 것이 가능하다.In another embodiment, the plurality of
한편, 본 발명에서 언급된 '종방향'과 '횡방향'은 수직방향과 수평방향에 국한되지 않으며, 사선방향으로 배치되는 것도 포함된다. 즉, 방향성에 대한 별도의 제한은 없다.On the other hand, the 'longitudinal direction' and the 'transverse direction' mentioned in the present invention are not limited to the vertical direction and the horizontal direction, and include those disposed in an oblique direction. That is, there is no separate limitation on the directionality.
예를 들어, 수직방향, 수평방향, 사선방향, 랜덤(random)한 방향 등으로 자유로이 전극부(107)가 배치될 수도 있을 것이다. 다만, 기준 전극부(107)와 동일한 거리에 해당되는 타 전극부(107)들이 복수개 구비되도록 패턴이 형성되는 것이 특징인 것이다.For example, the
도 3에는 일 실시예로서, 25개의 전극부(107) 어레이 형태로 구성되어 있는 패턴 구조를 나타내었다. 이 중 중앙의 전극부(107)인 P13을 기준 전극부(107)로 설정하여 설명하면, P13 전극부(107)로부터 가장 가까운 동일 거리의 전극부(107)는 총 4개(P8, P12, P18, P14)이다. 3 shows a pattern structure configured in the form of an array of 25
본 발명에서는 기준 전극부(107)로부터 동일 거리에 위치한 전극부(107)들을 대응 전극군이라고 명명한다. 이에 가장 가까운 동일 거리의 전극부(107) 4개를 제1 대응 전극군으로 명명한다. In the present invention, the
제1 대응 전극군은 도 8의 a1-a2 선 및 a3-a4 선 상에 4개의 전극부(107)들(P8, P12, P18, P14)로 존재하게 되며, 기준 전극부(107)와의 측정값 4개가 존재하게 된다. The first corresponding electrode group exists as four electrode parts 107 ( P8 , P12 , P18 , P14 ) on the lines a1-a2 and a3-a4 of FIG. 8 , and is measured with the
이 경우 기존에는 두 전극부(107)간 정전용량이나 임피던스를 측정값이 1개 존재하게 되나, 본 발명의 경우 가장 가까운 전극부(107)들이 4개 있어, 4개의 측정값이 존재하게 된다. In this case, conventionally, there is one measurement value for capacitance or impedance between the two
제1 대응 전극군 다음으로 기준 전극부(107)와 가까운 동일 거리에 있는 4개의 전극부(107)들(P7, P9, P17, P19)은 제2 대응 전극군이 된다. 도 8의 b1-b2 선 및 b3-b4 선 상에 4개의 전극부(107)들로 존재하게 되며, 기준 전극부(107)와의 측정값 4개가 존재하게 된다. After the first corresponding electrode group, the four electrode parts 107 ( P7 , P9 , P17 , and P19 ) that are close to the
제2 대응 전극군 다음으로 가까운 동일 거리의 4개의 전극부(107)들(P3, P11, P15, P23)은 제3 대응 전극군이 된다. 도 8의 a1-a2 선 및 a3-a4 선 상의 4개의 전극부(107)들로 존재하게 되며, 기준 전극부(107)와의 측정값 4개가 존재하게 된다. Four
제3 대응 전극군 다음으로 가까운 동일 거리의 8개의 전극부(107)들(P6, P20, P2, P24, P4, P22, P10, P16)은 제4 대응 전극군이 된다. 도 8의 c1-c2선, c3-c4선, c5-c6선 및 c7-c8선 상의 8개의 전극부(107)들로 존재하게 되며, 기준 전극부(107)와의 측정값 8개가 존재하게 된다. Eight electrode parts P6 , P20 , P2 , P24 , P4 , P22 , P10 , and P16 of the same distance next to the third corresponding electrode group become a fourth corresponding electrode group. There are eight
제4 대응 전극군 다음으로 가까운 동일 거리의 4개의 전극부(107)들(P1, P5, P21, P25)은 제5 대응 전극군이 된다. 도 8의 b1-b2선, b3-b4선 상의 4개의 전극부(107)들로 존재하게 되며, 기준 전극부(107)와의 측정값 4개가 존재하게 된다. Four
정리하면, P13 전극을 기준 전극부(107)로 설정하는 경우에, 총 24개의 전극간 정전용량 혹은 임피던스의 변화값을 얻을 수 있게 되어, 기존 측정방식 대비 매우 높은 정밀성과 신뢰성을 갖는 특성값을 얻을 수 있게 되는 것이다.In summary, when the P13 electrode is set as the
도 9에는 예를 들어, 다른 전극위치(P1)를 기준 전극부(107)로 설정하는 실시예를 나타낸다. 이 실시예도 가장 가까운 동일 거리의 대응 전극군부터 가장 먼 동일 거리의 대응 전극군을 설정하고 기준 전극부(107)와의 전극간 정전용량 혹은 임피던스의 변화량을 측정하면, 총 24개의 측정값을 얻을 수 있다. 9 shows an embodiment in which, for example, another electrode position P1 is set as the
이러한 방법으로 총 25개의 전극부(107) 각각 위치에서 인접한 전극부(107) 사이의 변화량 측정값을 얻을 수 있게 되고, 이와 같이 25개 전극부(107)인 경우에는 한번에 총 300개의 측정값이 나오게 된다. 이를 통해 정밀하면서 신뢰성있는 측정값을 얻을 수 있게 되는 것이다.In this way, it is possible to obtain a measurement value of the amount of change between the
전극부(107)의 개수가 n개일 경우, 한번 측정으로 나오게 되는 측정값 개수는 n(n-1)/2 로, 100개의 전극부(107)인 경우에는 한번에 4,950개의 측정값이 나오게 되는 것이다. When the number of
한편, 도 10은 전극부(107) 어레이가 동심원 패턴 구조를 가지는 일 실시예를 나타낸다. 도 10에 도시된 바와 같이, 다수의 전극부(107)들은 복수 개의 동심원의 원중심 및 각 동심원의 원주 상에 배치되고, 기준 전극은 원 중심에 배치된 전극부(107)이며, 대응 전극군은 각 동심원의 원주상에 배치된 전극부(107)들인 것이 가능하다.Meanwhile, FIG. 10 shows an embodiment in which the
도 10의 경우, 기준 전극부(107)(P1)로부터 가장 가까운 동일 거리(d1)의 4개의 전극부(107)들(P2, P3, P4, P5)은 제1 대응 전극군이 된다.In the case of FIG. 10 , four electrode parts 107 ( P2 , P3 , P4 , and P5 ) of the same distance d1 closest to the reference electrode part 107 ( P1 ) become a first corresponding electrode group.
제1 대응 전극군(d1) 다음으로 가까운 동일 거리(d2)의 4개의 전극부(107)들(P6, P7, P8, P9)은 제2 대응 전극군이 된다.Four electrode parts 107 ( P6 , P7 , P8 , P9 ) of the same distance d2 that are next to the first corresponding electrode group d1 become a second corresponding electrode group.
제2 대응 전극군(d2) 다음으로 가까운 동일 거리(d3)의 4개의 전극부(107)들(P10, P11, P12, P13)은 제3 대응 전극군이 된다.Four
제3 대응 전극군(d3) 다음으로 가까운 동일 거리(d4)의 8개의 전극부(107)들(P14, P15, P16, P17, P18, P19, P20, P21)은 제4 대응 전극군이 된다.Eight
본 발명은 이와 같은 다양한 실시예에 제시된 바와 같이, 수많은 측정값으로 측정값의 분포도를 나타낼 수 있고, 측정 대상 중금속에 따른 전극간 변화량을 더욱 정밀하게 비교하는 것이 가능하여, 정밀한 중금속 검출이 가능하다.As shown in the various examples, the present invention can represent the distribution of measured values with numerous measured values, and it is possible to more precisely compare the amount of change between electrodes according to the heavy metal to be measured, so that it is possible to accurately detect heavy metals .
도 11에는 본 발명에서 제시한 방법으로 특성 측정한 결과의 비교 데이터를 나타내었다. 도 11a는 기존 방식과 같이 2개의 전극간 측정된 데이터를 나타낸다. 도 11b는 본 발명에서 제시한 어레이 전극 및 동시측정 방법 활용한 측정 데이터를 나타낸다. 11 shows comparative data of the result of measuring characteristics by the method presented in the present invention. 11A shows data measured between two electrodes as in the conventional method. 11B shows measurement data using the array electrode and the simultaneous measurement method proposed in the present invention.
도 11에서 적색 사각형상 도형 표식은 중금속이 없는 기준(reference) 상태에서의 전극간 임피던스(impedance) 또는 캐피시턴스(capacitance) 측정값을 나타낸다. 도 11에서 청색 원형 도형 표식은 중금속이 있는 상태에서의 측정값으로서, 이 둘 간의 변화량으로 중금속 유무를 예측할 수 있게 되는 것이다.In FIG. 11 , a red square-shaped mark indicates a measurement value of impedance or capacitance between electrodes in a reference state without heavy metals. The blue circle mark in FIG. 11 is a measurement value in the presence of heavy metals, and it is possible to predict the presence or absence of heavy metals by the amount of change between the two.
도 11a와 같은 기존 방법으로는 전극이 2개 이므로, 전극간 측정 데이터는 1개 뿐이다. 즉, 기준(reference) 상태에서의 측정값이 1개이고, 변화된 측정값도 1개 이므로, 변화량은 1개의 상수 데이터 값만 얻을 수 있게 된다.In the conventional method as shown in FIG. 11A, since there are two electrodes, there is only one inter-electrode measurement data. That is, since there is one measured value in the reference state and one changed measured value, only one constant data value can be obtained for the amount of change.
그러나, 실제 상태에서는 전극의 형태가 완전히 일정하지는 않기 때문에 1개의 데이터 변화값만으로 정확한 진단을 하는 것은 한계가 있게 된다. However, in an actual state, since the shape of the electrode is not completely constant, there is a limit to making an accurate diagnosis with only one data change value.
그러나, 본 발명에서는 다수의 어레이 전극을 사용하고 있으므로, 하나의 기준 전극부(107)로부터 가장 가까운 위치의 전극부(107)들(제1 대응 전극군)이 다수 존재하므로, 측정된 값도 여러 개의 평균값으로 더욱 신뢰도 높은 값을 얻을 수 있다.However, in the present invention, since a plurality of array electrodes are used, a plurality of electrode parts 107 (the first corresponding electrode group) closest to one
또한, 어레이 전극이므로 도 7 내지 도 10에서 예시된 바와 같이, 기준 전극부(107)로부터 서로 다른 동일한 거리에 위치하는 전극부(107)들(대응 전극군)의 위치가 다수 존재하므로, 도 11b와 같이 동일 거리의 다양한 위치(position B, C, D, E, F)에서 여러 대응 전극군의 평균 측정값을 얻을 수 있게 된다. 이로써, 기준(reference) 상태와의 비교 모수가 늘어나서 더욱 정밀한 비교로 정확한 진단이 가능하다. In addition, since it is an array electrode, as illustrated in FIGS. 7 to 10 , a plurality of positions of the electrode parts 107 (corresponding electrode groups) located at the same distance from the
그리고, 각 위치에 따른 임피던스(impedance) 또는 캐피시턴스(capacitance) 값의 변화량을 그래프로 나타낼 수 있어, 단순 상수의 변화량이 아닌, 그래프의 기울기간 변화로 변화량을 나타낼 수도 있게 된다.In addition, the amount of change in impedance or capacitance value according to each position can be represented in a graph, so that the amount of change can be expressed by the change in the slope period of the graph rather than by the change in a simple constant.
도 11에서는 기준(reference) 상태 대비 중금속이 있는 상태에서의 임피던스(impedance) 또는 캐피시턴스(capacitance) 측정값이 감소하는 예를 나타내었다. 그러나 중금속의 종류에 따라서는 이러한 측정값이 증가할 수도 있고, 이러한 경우에서도 상술한 바와 같이 변화량을 비교하는 것은 동일하게 적용할 수 있게 된다.11 shows an example in which the measured value of impedance or capacitance is decreased in the presence of heavy metal compared to the reference state. However, depending on the type of heavy metal, such a measured value may increase, and even in this case, comparing the amount of change as described above can be equally applied.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라서 어레이 패턴이 복수로 구획되는 실시예를 나타낸다. 구체적으로, 도 12는 1개의 어레이 전극구조에서 1개의 중금속이 아닌 다수의 중금속을 한번에 검출하는 방법을 나타내는 모식도를 나타내었다. 12 shows an embodiment in which an array pattern is divided into a plurality according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 12 is a schematic diagram showing a method of detecting a plurality of heavy metals at once instead of one heavy metal in one array electrode structure.
전술한 바와 같이, 중금속 종류에 따라 임피던스(impedance) 또는 캐피시턴스(capacitance) 측정값이 달라지게 되는데, 어레이 전극에서 임의의 구간으로 구획을 나누어 구분하고, 각 구획에 각각 다른 중금속을 검출하도록 전극 구조 혹은 전극에 붙는 리셉터(109)를 조절하여, 한번에 다양한 중금속을 한꺼번에 검출하도록 하는 것이다.As described above, the impedance or capacitance measured value varies depending on the type of heavy metal. The array electrode is divided into sections to be divided into arbitrary sections, and the electrodes are configured to detect different heavy metals in each section. By controlling the
도 12에는 임의의 실시예로 어레인 전극 구조를 4개의 구역(section-A, B, C, D)으로 구분하고, 각각의 구역에 서로 다른 중금속을 검출할 수 있도록 구성할 수 있다.In FIG. 12 , the arrangement electrode structure is divided into four sections (section-A, B, C, and D) in an arbitrary embodiment, and can be configured to detect different heavy metals in each section.
도 12를 예로 들면, 구역A(section-A) 에는 수은을 검출하도록 하고, 구역B(section-B)에는 납, 구역C(section-C)에는 카드뮴, 구역D(section-D)에는 비소를 검출하도록 설정하면, 한번에 여러 종류의 중금속들을 모두 검출할 수 있게 된다.12, for example, mercury is detected in section A (section-A), lead in section B (section-B), cadmium in section C (section-C), and arsenic in section D (section-D). If it is set to detect, it is possible to detect all kinds of heavy metals at once.
그리고, 도 12의 실시예의 경우, 각 구역이 4개의 전극부(107)로 구성되어 있다. 따라서, 도 8 및 도 9의 실시예에서 설명한 바와 같이, 각 구역당 6개의 측정 데이터를 얻을 수 있다. 이로써, 여러개의 중금속 검출 측정임에도 높은 정밀도와 신뢰도를 확보할 수 있게 되는 것이다. And, in the case of the embodiment of FIG. 12 , each region is composed of four
이와 같이, 본 발명에 따른 중금속 측정장치(100)는 높은 정밀도 및 신뢰도 있는 데이터를 얻을 수 있고, 또한 한번의 측정으로 다양한 중금속은 한꺼번에 검출할 수 있는 중금속 측정장치(100) 및 측정방법을 구현할 수 있다. In this way, the heavy
상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.It should be noted that the above-described embodiment is for illustrative purposes only, and not for its limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
100 : 측정장치
101 : 제어부
103 : 기판
105 : 베이스 기판
107 : 전극부
109 : 리셉터100: measuring device 101: control unit
103: substrate 105: base substrate
107: electrode part 109: receptor
Claims (10)
중금속 측정시 전극에서 측정된 전기적 변화량을 무선으로 전달하기 위한 무선 통신 전극이 탑재된 기판;
중금속 측정을 위한 전기적 신호를 전달하는 전극 소자; 및
상기 전극 소자에 대한 전류 인가를 제어하고, 중금속에 오염된 피측정체로부터 측정되는 전극간 전기량을 감지하거나, 기준 전기량과 측정된 전기량간의 변위를 연산하기 위한 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 측정을 위한 전극 소자가 탑재된 측정장치.In the measuring device for measuring heavy metals,
a substrate on which a wireless communication electrode is mounted for wirelessly transmitting the amount of electrical change measured at the electrode during heavy metal measurement;
an electrode element that transmits an electrical signal for heavy metal measurement; and
a control unit for controlling the application of current to the electrode element, detecting an inter-electrode electric quantity measured from a target object contaminated with heavy metal, or calculating a displacement between a reference electric quantity and the measured electric quantity;
A measuring device equipped with an electrode element for measuring heavy metals, characterized in that it comprises a.
상기 전극 소자는,
베이스 기판;
상기 베이스 기판 상에 돌출된 적어도 하나의 기둥 형태이거나, 평면형태인 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 측정을 위한 전극 소자가 탑재된 측정장치.According to claim 1,
The electrode element is
base substrate;
At least one column-shaped or planar electrode portion protruding from the base substrate, wherein the electrode element for measuring heavy metals is mounted.
상기 전극부에는 중금속별로 반응하는 리셉터가 코팅되는 것을 특징으로 하는 중금속 측정을 위한 전극 소자가 탑재된 측정장치.3. The method of claim 2,
A measuring device equipped with an electrode element for measuring heavy metals, characterized in that the electrode part is coated with a receptor that reacts with each heavy metal.
상기 전극부는 다수의 미세전극으로 이루어지며,
기준 전극인 일 미세전극 및 기준 전극으로부터 서로 다른 동일 거리에 위치한 타 미세전극들로 구비된 대응 전극군들이 설정되며,
기준 전극과 대응 전극 군들의 각 미세 전극과의 정전용량 또는 임피던스 측정값을 구하는 것을 특징으로 하는 미세전극 어레이 패턴을 갖는 중금속 측정장치.3. The method of claim 2,
The electrode part consists of a plurality of microelectrodes,
Corresponding electrode groups including one microelectrode as a reference electrode and other microelectrodes located at the same distance from each other are set,
A heavy metal measuring device having a microelectrode array pattern, characterized in that the measurement value of capacitance or impedance between the reference electrode and each microelectrode of the corresponding electrode groups is obtained.
각 대응 전극군 별로 측정값들의 평균값을 구하거나, 각 대응 전극군 별 측정값들 중 상한값 또는 하한값 중 적어도 하나의 값을 제외한 측정값의 평균값을 구하는 것을 특징으로 하는 미세전극 어레이 패턴을 갖는 중금속 측정장치.5. The method of claim 4,
Heavy metal measurement having a microelectrode array pattern, characterized in that the average value of the measured values for each corresponding electrode group is obtained, or the average value of the measured values excluding at least one of the upper limit value and the lower limit value among the measured values for each corresponding electrode group Device.
다수의 미세전극들은 종방향과 횡방향에 동일 개수 또는 다수 개수로 배치되는 패턴이며, 기준 전극은 다수의 미세전극 중 어느 한 전극인 것을 특징으로 하는 미세전극 어레이 패턴을 갖는 중금속 측정장치.5. The method of claim 4,
A heavy metal measuring apparatus having a microelectrode array pattern, characterized in that the plurality of microelectrodes is a pattern disposed in the same number or in plurality in the longitudinal and lateral directions, and the reference electrode is any one of the plurality of microelectrodes.
다수의 미세전극들은 복수 개의 동심원의 원중심 및 각 동심원의 원주 상에 배치되고, 기준 전극은 원 중심에 배치된 미세 전극이며, 대응 전극군은 각 동심원의 원주상에 배치된 미세전극들인 것을 특징으로 하는 미세전극 어레이 패턴을 갖는 중금속 측정장치.5. The method of claim 4,
The plurality of microelectrodes are disposed on the circle center of the plurality of concentric circles and the circumference of each concentric circle, the reference electrode is a microelectrode disposed at the center of the circle, and the corresponding electrode group is microelectrodes disposed on the circumference of each concentric circle A heavy metal measuring device having a microelectrode array pattern.
상기 기판상에 배치된 다수의 미세전극을 기 설정된 복수의 구역으로 구획하고,
각 구역의 미세전극들은 상호 상이한 물질을 검출하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 미세전극 어레이 패턴을 갖는 중금속 측정장치.5. The method of claim 4,
partitioning a plurality of microelectrodes disposed on the substrate into a plurality of preset zones;
A heavy metal measuring device having a microelectrode array pattern, characterized in that the microelectrodes in each zone are set to detect mutually different substances.
측정된 중금속 데이터를 상기 무선 통신 전극에 의하여 전송됨으로써, 클라우드에 저장되도록 하거나, 휴대용 단말기를 경유하여 클라우드에 저장되도록 하는 단계;
상기 데이터가 지역별로 분류되는 단계; 및
상기 지역별로 분류되는 데이터를 기초로 지도상에 중금속 분포가 표시되도록 하는 단계;
를 포함하며, 상기 중금속 분포는 중금속 데이터 업데이트시 실시간으로 업데이트되는 것을 특징으로 하는 중금속 측정 및 실시간 업데이트 방법.It is measured by the measuring device of claim 1,
by transmitting the measured heavy metal data by the wireless communication electrode to be stored in the cloud or to be stored in the cloud via a portable terminal;
classifying the data by region; and
displaying a heavy metal distribution on a map based on the data classified by region;
Including, the heavy metal distribution is heavy metal measurement and real-time update method, characterized in that it is updated in real time when the heavy metal data update.
상기 중금속 데이터의 측정 횟수가 카운트되는 단계;
상기 측정 횟수에 대응하여 측정자에 대한 보상으로 환산되도록 연산하는 단계; 및
상기 보상이 측정자에게 공급되는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 측정 및 실시간 업데이트 방법.10. The method of claim 9,
counting the number of times the heavy metal data is measured;
calculating the number of measurements to be converted into a compensation for the measurer; and
supplying the compensation to the measurer;
Heavy metal measurement and real-time update method comprising a.
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