KR100983827B1

KR100983827B1 - 구강 및 날숨 가스 성분 분석 장치 및 이에 적합한 방법

Info

Publication number: KR100983827B1
Application number: KR20080080918A
Authority: KR
Inventors: 최용삼; 이창식; 연제영; 강영선
Original assignee: 동양물산기업 주식회사
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2010-09-27
Also published as: US9144396B2; US20110021942A1; JP2010537190A; JP5716194B2; KR20090019717A

Abstract

본 발명은 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치 및 이에 적합한 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 구강 및 날숨 가스 성분 분석 장치는, 장치 외부 공기 내의 극성 분자와 비극성 분자들을 흡착시키고 수분을 제거하기 위하여 실리카겔, 염화칼슘이나 활성탄과 같은 흡착 및 제습 물질로 충진되어 외부의 공기를 운반 기체(carrier gas)로 필터링하는 필터(110)와; 상기 필터(110) 내를 통과한 운반 기체가 유입되도록 일단과 연결되고, 또 하나의 연결포트(121)를 통하여 유입되는 구강 가스 혹은 날숨 가스의 흐름을 제어하는 제1 솔레노이드 밸브(120)와; 상기 제1 솔레노이드 밸브(120)에 채집된 구강 가스 혹은 날숨 가스가 충진되는 샘플링루프(132)가 연결되는 제2 솔레노이드 밸브(150)와; 상기 제2 솔레노이드 밸브(150)의 다른 하나의 포트에는 스피드 콘트롤러가 내장된 상부 바이패스 튜브(161)를 매개로 연결된 제3 솔레노이드 밸브(160)와; 상기 제2 솔레노이드 밸브(150)의 또 다른 포트에 연결되어 상기 구강 가스 혹은 날숨 가스와 운반 기체가 순차적으로 유입되는 컬럼(162)과; 상기 컬럼(162)에 일단이 연결된 센서가 내장된 센서챔버(163)와; 상기 센서챔버(163)의 타단에 연결되고, 다른 단은 상기 제3 솔레노이드 밸브(160)에 연결되어 스피드 콘트롤러가 내장된 하부 바이패스 튜브(164)와; 상기 제3 솔레노이드 밸브(160)와 연결되어 구강 가스 혹은 날숨 가스와 운반 기체를 흡입하여 외부로 배출시키는 펌프(170)와; 상기 제1, 제2 및 제3 솔레노이드 밸브(120, 150, 160), 센서챔버(163) 및 펌프(170)에 연결되어 이들을 제어하는 제어 부(180)와; 상기 제어부(180)에서 신호 및 연산 처리된 가스의 농도를 측정하여 결과를 표시하는 표시장치(190)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

구강가스, 날숨가스, 성분분석장치

Description

구강 및 날숨 가스 성분 분석 장치 및 이에 적합한 방법{Apparatus and method of analyzing constituents of gas in oral cavity and alveolar gas}

본 발명은 구강 및 날숨 가스에 함유된 황화수소(Hydrogen Sulfide)와 메틸멜캅탄(Methyl mercaptan) 등의 휘발성 황화합물과 에탄올, 아세톤 등의 휘발성 유기 화합물 그리고 그 외에 일산화탄소 등 각종 가스들의 성분을 분석하고, 그 가스의 개별 농도를 측정하기 위한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치 및 이에 적합한 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 구강 가스는 인체의 구강 내에서 발생하는 가스를 의미하며, 구강 가스 중에서 구취(口臭)라고도 하는 입 냄새는 주로 인체의 치아 질환, 잇몸 질환, 혀의 설태 등의 구강 내에서 발생하는 휘발성 황화합물이 주성분이며, 그 구취 가스의 종류에는 황화수소(Hydrogen Sulfide)와 메틸멜캅탄(Methyl mercaptan) 그리고 디메틸설파이드(Dimethyl sulfide) 등이 있다. 한편, 인체의 호흡 작용 중, 발생하는 날숨 가스는 구강뿐만 아니라 비강을 통하여 체외로 배출되며, 인체의 신진 대사 및 호흡 작용과 관련된 각종 가스 성분들을 함유하고 있다. 특히, 내과 질환자들은 질병과 염증의 종류에 따라 아세톤, 알콜 등의 휘발성 유기 화합물 및 암 모니아 등의 악취 가스를 발생시킨다. 이와 같이, 인체의 구강에서 발생되거나, 호흡 과정 중에 구강이나 비강을 통해 배출되는 일부 가스의 성분들은 각각 특이한 병증과 연관되어 있다는 사실은 잘 알려져 있다. 일례로, 황화수소는 혀 뒤쪽의 설태에 의한 생리적인 현상이나, 메틸멜캅탄은 잇몸 질환에 의한 병리적인 현상이며, 아세톤은 당뇨병, 암모니아는 신장 질환과 연관되어 있다. 또한, 인체 호기 중, 일산화탄소의 농도 측정은 흡연 상태를 객관적으로 평가할 수 있는 방법으로 인정받고 있다. 그러므로, 구강 내의 가스나 날숨 가스로부터 특정한 가스들의 각각의 성분 및 그 농도를 측정하면, 인체의 구강 질환 및 내과 질환에 대한 개략적인 추정이 가능하게 된다. 아울러, 이러한 진단 방법은 구취 질환자의 내과 질환 유무뿐만 아니라, 환자와 의사소통이 곤란한 영유아나 중환자들의 일차적인 병증 진단에 활용될 수 있으며, 아울러 가축의 병세를 진단하는 데에도 응용될 수 있다.

한편, 인체의 구강 가스나 날숨 가스를 분석하기 위해서는 매우 정밀한 고감도의 측정 장치가 필요하다. 현재, 이러한 가스의 성분을 분리하기 위해서는 기체 크로마토그래피가 사용되고 있으며, 분리된 가스를 정량 분석하기 위해서는 열전도도 검출기, 불꽃 이온화 검출기, 전자 포착 검출기, 불꽃 광전자 검출기, 열 이온 열출기 등의 다양한 검출기가 사용되거나 질량 분석기 등이 요구된다.

위와 같은 분석 장치는 가격이 매우 고가일 뿐만 아니라 관련 장치에 대해 전문적인 지식과 기술을 갖고 있는 인력에 의해 운영되어야 하므로 운영비가 많이 소요되어, 그 활용 범위는 일부 극소수의 연구 단체로 제한되고 있다.

이와 같은 기체 크로마토그래피가 갖는 현실적인 제약을 극복하기 위하여 가 스 측정 분야에서는 일선 임상의들이나 병의원에 제공되는 탁상형 구취측정기들이 고안되었으며, 일례로, 할리미터(미국, 인터스캔사)와 같은 가스 분석 장치가 널리 사용되고 있다.

이러한 종래의 구취측정기는 보통 구취를 감지하는 전기 화학식 가스 센서에 대한 것이 미국특허 제4,017,373호에 개시되어 있는 바, 이 발명에서는 센싱하는 구취 가스 중, 휘발성 황화합물의 총량만을 표시하도록 되어 있어 황화수소(H₂S)와 메틸멜캅탄(CH₃SH)을 구별하지 못하는 문제점이 있다. 즉, 환자의 구취의 원인이 생리적인 요인에 의한 것인지 병리적인 요인에 의한 것인지를 구별하지 못해 환자의 상태를 정확하게 진단하지 못하고, 측정하고자 하는 구취 가스의 양을 500ml 이상을 소비함에 따라 원래의 구취 농도가 측정기 주위의 대기에 의해 희석될 우려가 있어 정확한 구취 가스의 성분을 측정할 수 없으며, 아울러 주변 대기의 여러 가스 성분에 의해 오작동하는 문제점이 있다.

한편, 도1에 도시된 바와 같이, 구취 가스를 모니터링하는 장치가 개시되어 있는 바, 마우스 피스(1)를 통하여 구취를 측정하고자 하는 사람이 구취 가스를 불면, 마우스 필터(2)에서 구취 가스의 일부가 흡착되고, 전자석 밸브(3)가 열림과 동시에 펌프(4)가 작동하여 카본필터에서 필터링된 공기와 희석되어 센서(5)에서 구취 가스의 성분을 측정하는 장치가 개시되어 있다. 이러한 장치에 있어서, 상기 마우스 피스(1) 내에 마우스 필터(2)에서 구취 가스 중의 유효한 휘발성 황화합물의 일부가 구취 가스 채집시 흡착되어 정확한 구취 가스의 분석이 어려울 뿐만 아니라 구취 가스의 소모량이 80㎖ 정도가 소요되어 휘발성 황화합물의 세밀한 분석이 어렵고, 이 장치 역시 구취 가스 내의 황화수소나 메틸 멜캅탄과 같은 휘발성 황화합물의 총량만을 표시할 뿐이어서, 환자의 생리적 구취와 병리적 구취에 대한 진단이 불가능하다.

상기한 바와 같은 문제점, 즉 가스의 생리적 구취와 병리적 구취에 대한 진단이 불가능한 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 특허출원 제10-2004-91837호로 출원하였는 바, 이 출원서의 도2에 도시된 바와 같이, 구취 가스의 성분 분석 장치는, 일단에 조절밸브(12a)가 설치되고, 타단에는 사람이 입으로 무는 튜브와 샘플링된 구취 가스를 저장하는 샘플링 루프(11)의 일단이 연결되는 제1 삼방 밸브(12)와, 상기 제1 삼방 밸브(12)의 일단에 연결된 샘플링 루프(11)의 타단에 그 일단이 연결되고, 그 타단에는 체크밸브(13)를 매개로 연결되어 구취 가스를 흡입하여 샘플링 루프(11) 내에 저장하는 주사기(14)와 솔레노이드 밸브(15)가 연결되는 제2 삼방 밸브(16)와, 상기 솔레노이드 밸브(15)가 그 일단에 연결되고, 그 타단에는 필터링된 에어를 유입하는 에어 유입 튜브(17)와 반도체 센서(18)와 연결하는 튜브(19)가 각각 연결된 제3 삼방 밸브(20)와, 상기 에어 유입 튜브(17)의 일단에는 에어를 필터링하도록 연결된 에어 필터(22)와, 상기 반도체 센서(18)의 타단에 연결되어 에어와 희석된 구취 가스가 상기 반도체 센서(18)를 통과하도록 흡입 작동하는 흡입 펌프(21)와, 상기 에어 필터(22)의 일단에 설치되어 상기 솔레노이드 밸브(15)로부터 유입된 구취 가스와 1:1 내지 1:2로 희석되도록 에어의 양을 조절하는 스피드 콘트롤러(23)로 이루어져 있다.

여기에서, 구취 가스와 필터링된 에어와의 혼합 비율이 너무 낮으면, 상대 습도를 낮추는 효과가 미미하게 되고, 반대로 너무 높으면, 구취 가스의 농도를 지나치게 희석시킬 우려가 있으므로, 바람직하게는 1:1 내지 1:2의 비율이 되도록 스피드 콘트롤러(23)를 조정하면 된다.

또한, 에어 필터(22)는 종래 발명에서는 단순히 가스 측정 후, 가스 센서를 회복시키기 위해 에어 필터를 장착하였으나, 상기 발명에서는 이 에어 필터(22)가 채집한 구취 가스의 상대 습도를 낮추기 위해 새로이 발명된 것이다. 특히, 종래의 발명에서는 환자가 입을 연 채로 구취 분석에 응하기 때문에, 공기 중의 여러 가스가 구취 가스에 혼입될 우려가 있다. 그러나, 상기 발명에서는 실리카겔과 활성탄으로 이루어진 필터를 사용하여 공기 중의 미지의 가스 성분들을 걸러 내어 구취 가스와 혼합하게 되므로, 정확한 구취 분석이 가능해진다.

구취 분석의 경우, 구강 내의 수분은 인체의 체온, 36.5도에서 거의 상대 습도 100%에 상당하는 수준을 유지하게 되므로, 실온인 20 ~ 28도의 구취 진단기에 구취 가스가 도입될 경우 센서 표면에 수분이 응축되어 잘못된 센서 신호가 출력될 우려가 있다. 이를 방지하기 위하여, 종래 발명에서는 실리카겔이 포함된 에어 필터(22)를 사용하여, 기기 외부의 공기를 이 필터로 걸러 기기로 도입하여, 구취 가스와 혼합함으로써, 센서 부근의 상대 습도를 낮추어 센서 표면에서 응축이 일어나는 것을 방지하였다.

여기에서, 상기 반도체 센서(18)는 황화수소(Hydrogen Sulfide)에 대해 선택성을 갖는 가스 센서로 이루어진 구취 가스 측정부(18a)와, 메틸멜캅탄(Methyl mercaptan)에 대해 선택성을 갖는 센서로 이루어진 구취 가스 측정부(18b)가 구비되어 있다.

그러나, 상기한 종래의 구성에 있어서, 구취 가스의 성분 분석 장치는 구강(구취) 가스 중, 구취의 원인인 두 가지 가스, 환자의 생리적 구취가스와 병리적 구취가스에 대해서만 측정이 가능한 것으로 구강 가스 내 다른 휘발성 유기 화합물 및 날숨 가스 등의 기타 가스 성분에 대해서는 분석이 불가능하다.

또한, 두 가지 가스를 측정하기 위하여 사용되는 두 종류의 센서는 각각의 센서가 각기 특정한 가스에 대해서만 선택적으로 반응해야 하므로 센서의 선택에 많은 제약이 따르게 되고, 불완전한 센서의 선택성은 측정값에 오차를 올리게 되어 정밀한 분석에는 한계가 있었다.

위와 같은 한계를 극복하기 위하여, 본 출원인은 대한민국 특허출원 제10-2007-83383호를 출원하였는 바, 이 출원서의 도3에 도시된 바와 같이, 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치는, 장치 외부 공기 내의 극성 분자와 비극성 분자들을 흡착시키고 수분을 제거하기 위해 실리카겔, 염화칼슘이나 활성탄과 같은 흡착 및 제습하는 물질로 충진되어 외부의 공기를 운반 기체(carrier gas)로 필터링하는 필터(110)와; 상기 필터(110) 내를 통과한 운반 기체가 유입되도록 일단과 연결되고, 또 하나의 연결포트(121)를 통하여 유입되는 구강 가스 혹은 날숨 가스의 흐름을 제어하는 제1 솔레노이드 밸브(120)와; 상기 제1 솔레노이드 밸브(120)에 연결용 튜브(122)를 매개로 하나의 포트가 연결되고, 다른 하나의 포트에는 각각 제3 솔레노이드 밸브(140)로 운반 기체를 바이패스하는 바이패스 튜브(131)가 연결되고, 또 다른 하나의 포트에는 상기 제3 솔레노이드 밸브(140)로 채집된 구강 가스 혹은 날숨 가스가 충진된 샘플링루프(132)가 연결되는 제2 솔레노이드 밸브(130)와; 상기 제3 솔레노이드 밸브(140)와 연결용 튜브(122)로 연결된 제4 솔레노이드 밸브(150)와; 상기 제4 솔레노이드 밸브(150)의 다른 하나의 포트에는 스피드 콘트롤러가 내장된 상부 바이패스 튜브(161)를 매개로 연결된 제5 솔레노이드 밸브(160)와; 상기 제4 솔레노이드 밸브(150)의 또 다른 포트에 연결되어 상기 구강 가스 혹은 날숨 가스와 운반 기체가 순차적으로 유입되는 컬럼(162)과; 상기 컬럼(162)에 일단이 연결된 센서가 내장된 센서챔버(163)와; 상기 센서챔버(163)의 타단에 연결되고, 다른 단은 상기 제5 솔레노이드 밸브(160)에 연결되어 스피드 콘트롤러가 내장된 하부 바이패스 튜브(164)와; 상기 제5 솔레노이드 밸브(160)와 연결되어 구강 가스 혹은 날숨 가스와 운반 기체를 흡입하여 외부로 배출시키는 펌프(170)와; 상기 제1 내지 제5 솔레노이드 밸브(120, 130, 140, 150, 160), 센서챔버(163) 및 펌프(170)에 연결되어 이들을 제어하는 제어부(180)와; 상기 제어부(180)에서 신호 및 연산 처리된 가스의 농도를 측정하여 결과를 표시하는 표시장치(190)로 이루어져 있다.

상기 종래의 구성에 있어서, 운반 기체를 바이패스하는 바이패스 튜브(131)의 역할은 첫째, 샘플링 루프의 내부가 운반 기체의 잔유물 및 불순물로부터 오염되는 것을 방지하고, 둘째, 샘플링 루프의 내부에 채집된 가스에 의한 잔유물이 남아있는 경우, 이 잔유물들이 컬럼(132)을 오염시키지 않도록 하기 위해 고안된 것이다.

하지만, 상기 종래의 구성에서 운반 기체와 채집된 가스에 의한 샘플링 루프의 오염이 염려되지 않은 경우에는 바이패스 튜브(131)가 없어도 무방하며, 이에 따라 제2 솔레노이드 밸브(130)와 제3 솔레노이드 밸브(140)가 필요 없게 되었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 황화수소와 메틸멜캅탄 등의 휘발성 황화합물뿐만 아니라, 휘발성 유기 화합물 및 일산화탄소 등 기타 가스 성분을 각각 구분 측정하여, 그 결과를 분석함으로써 구강 가스의 분석뿐만 아니라 날숨 가스의 분석을 가능하게 하여, 구강 질환 및 내과 질환에 대한 진단을 가능하게 하도록 한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치 및 이에 적합한 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예가 바이패스 튜브와 5개의 솔레노이드 밸브를 필요로 하는 것에 비해, 본 발명의 제 2실시예는 바이패스 튜브를 제거하고, 3개의 솔레노이드 밸브로서 적절한 결과를 얻을 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치는, 실리카겔, 활성탄과 같은 극성 분자와 비극성 분자를 흡착하는 물질로 충진되어 외부의 운반 기체를 필터링하는 필터와; 상기 필터 내를 통과한 운반 기체가 유입되도록 일단과 연결되고, 또 하나의 연결포트를 통하여 유입되는 구강 가스 혹은 날숨 가스의 흐름을 제어하는 제1 솔레노이드 밸브와; 상기 제1 솔레노이드 밸브에 연결되어 채집된 구강 가스 혹은 날숨 가스가 충진되는 샘플링 루프(132)와; 상기 샘플링 루프의 반대편이 연결되는 제2 솔레노이드 밸브와; 상기 제3 솔레노이드 밸브의 하나의 포트에는 스피드 콘트롤러가 내장된 상부 바이패스 튜브를 매개로 연결된 제3 솔레노이드 밸브와; 상기 3 솔레노이드 밸브의 또 다른 포트에 연결되어 상기 구강 가스 혹은 날숨 가스와 운반 기체가 순차적으로 유입되는 컬럼과; 상기 컬럼에 일단이 연결된 센서가 내장된 센서챔버와; 상기 센서챔버의 타단에 연결되고, 다른 단은 상기 제3 솔레노이드 밸브에 연결되어 스피드 콘트롤러가 내장된 하부 바이패스 튜브와; 상기 제3 솔레노이드 밸브와 연결되어 구강 가스 혹은 날숨 가스와 운반 기체를 흡입하여 외부로 배출시키는 펌프와; 상기 제1, 제2 및 제3 솔레노이드 밸브, 센서챔버 및 펌프에 연결되어 이들을 제어하는 제어부와; 상기 제어부에서 신호 및 연산 처리된 가스의 농도를 측정하여 결과를 표시하는 표시장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 방법은, 구강 가스나 날숨 가스를 인체나 가축의 구강이나 비강으로부터 채취하여 이를 샘플링 루프에 저장하고, 필터로부터 청정한 운반 가스를 발생시키고, 이를 기체 크로마토그래피 컬럼용 충진재가 충진된 컬럼에 샘플링 루프에 채집된 가스와 함께 펌프로 흡입하여 통과시키며, 각각의 가스 성분을 지연 시간에 따라 분리하며, 분리된 가스를 가스 센서를 이용하여 그 농도를 측정하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 구강 및 날숨 가스 성분 분석 장치 및 이에 적합한 방법에 의하면, 인체나 가축의 입으로부터 구강 가스를 채취하거나 코로부터 날숨 가스를 채취하고, 일반적인 소형 모터 펌프로 운반 기체의 이동이 가능하도록 고안된 가스크로마토그래피용 충진재가 충진된 컬럼에 고압의 비활성 가스를 대신하는 필터를 통과한 건조된 청정 공기를 운반 기체(캐리어 가스)로 이용하여 채집된 가스와 함께 컬럼에 통과시키고, 컬럼의 각 가스의 성분별 지연 시간 차이에 따라 각각의 가스 성분을 분리시키며, 분리된 가스 성분을 가스 센서로 그 농도를 측정하여, 구강 내의 구취 가스뿐만 아니라 날숨 가스의 휘발성 유기 화합물 및 일산화탄소 및 기타 가스 성분의 분석이 가능하도록 하여, 구강 질환 및 내과 질환의 진단 및 치료 예후 관찰에의 응용도 가능한 효과가 있다. 그리고, 본 발명의 제 1실시예와 비교하여 바이패스 튜브를 제거하고, 솔레노이드 밸브를 3개만 사용하여 또 다른 효과를 얻도록 하기 위한 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도3은 본 발명의 제1실시예에 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치를 도시한 도면이고, 도4는 본 발명의 구강 가스 샘플링 단계에서의 솔레노이드 밸브의 작동상태를 도시한 상세도이며, 도5는 본 발명의 구강 및 날숨 가스의 샘플링후 측정단계에서의 솔레노이드 밸브의 작동 상태를 도시한 상세도이며, 도6은 본 발명의 제1실시예에 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치를 도시한 도면이며, 도7은 본 발명의 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치의 각종 가스에 대한 센서 출력 신호 결과를 도시한 그래프이다.

상기 도3 내지 도7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치는, 장치 외부 공기 내의 극성 분자와 비극성 분자들을 흡착시키고 수분을 제거하기 위해 실리카겔, 염화칼슘이나 활성탄과 같은 흡착 및 제습하는 물질로 충진되어 외부의 공기를 운반 기체(carrier gas)로 필터링하는 필터(110)와; 상기 필터(110) 내를 통과한 운반 기체가 유입되도록 일단과 연결되고, 또 하나의 연결포트(121)를 통하여 유입되는 구강 가스 혹은 날숨 가스의 흐름을 제어하는 제1 솔레노이드 밸브(120)와; 상기 제1 솔레노이드 밸브(120)에 연결용 튜브(122)를 매개로 하나의 포트가 연결되고, 다른 하나의 포트에는 각각 제3 솔레노이드 밸브(140)로 운반 기체를 바이패스하는 바이패스 튜브(131)가 연결되고, 또 다른 하나의 포트에는 상기 제3 솔레노이드 밸브(140)로 채집된 구강 가스 혹은 날숨 가스가 충진된 샘플링루프(132)가 연결되는 제2 솔레노이드 밸브(130)와; 상기 제3 솔레노이드 밸브(140)와 연결용 튜브(122)로 연결된 제4 솔레노이드 밸브(150)와; 상기 제4 솔레노이드 밸브(150)의 다른 하나의 포트에는 스피드 콘트롤러가 내장된 상부 바이패스 튜브(161)를 매개로 연결된 제5 솔레노이드 밸브(160)와; 상기 제4 솔레노이드 밸브(150)의 또 다른 포트에 연결되어 상기 구강 가스 혹은 날숨 가스와 운반 기체가 순차적으로 유입되는 컬럼(162)과; 상기 컬럼(162)에 일단이 연결된 센서가 내장된 센서챔버(163)와; 상기 센서챔버(163)의 타단에 연결되고, 다른 단은 상기 제5 솔레노이드 밸브(160)에 연결되어 스피드 콘트롤러가 내장된 하부 바이패스 튜브(164)와; 상기 제5 솔레노이드 밸브(160)와 연결되어 구강 가스 혹은 날숨 가스와 운반 기체를 흡입하여 외부로 배출시키는 펌프(170)와; 상기 제1 내지 제5 솔레노이드 밸브(120, 130, 140, 150, 160), 센서챔버(163) 및 펌프(170)에 연결되어 이들을 제어하는 제어부(180)와; 상기 제어부(180)에서 신호 및 연산 처리된 가스의 농도를 측정하여 결과를 표시하는 표시장치(190)로 이루어진다.

상기 제어부(180)는 상기 제1 내지 제5 솔레노이드 밸브(120, 130, 140, 150, 160) 및 펌프(170)에 연결되어 이들의 동작을 제어하는 하드웨어 제어부(181)와, 상기 센서챔버(163) 내의 센서와 연결되어 센서 신호 검출에 필요한 전원을 공급하는 센서제어부(182)와, 상기 센서챔버(163) 내의 센서와 연결되어 센서 신호 수집 후 기체의 종류 및 농도를 판정하는 신호 연산 처리부(183)로 이루어진다.

또한, 본 발명에 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 방법은 구강 가스나 날숨 가스를 인체나 가축의 구강이나 비강으로부터 채취하여 이를 샘플링루프(132)에 저장하고, 필터(110)로부터 청정한 운반 가스를 발생시키고, 이를 기체 크로마토그래피 컬럼용 충진재가 충진된 컬럼(162)에 샘플링루프(132)에 채집된 가스와 함께 펌프(170)로 흡입하여 통과시키며, 각각의 가스 성분을 지연 시간에 따라 분리하며, 분리된 가스를 가스 센서를 이용하여 그 농도를 측정한다.

도6에 도시된 바와 같은 본 발명의 제1실시예에 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치에서, 상기 컬럼(162)을 일정온도를 유지 및 관리하는 히터(162a)를 더 구비하여 이루어지고, 상기 히터(162a)에 연결되어 제어하도록 제어부(180) 내에 설치된 히터 제어부(184)를 더 포함하여 구성된다. 상기 히터 제어부에서는 히터의 온도를 일정하게 유지하는 기능뿐만 아니라, 컬럼의 온도를 일정한 속도로 올리는 기능을 제공하여, 상대적으로 지연 시간이 긴 성분의 지연 시간을 단축하는 효과를 얻는다.

상기 필터(110)에는 장치 외부로부터 공기를 흡입하여, 공기 내의 극성 분자와 비극성 분자들을 흡착시키고 수분을 제거하기 위해 실리카겔, 염화칼슘이나 활성탄과 같은 흡착 및 제습하는 물질로 충진된다.

상기한 운반 기체는 상기 필터(110)를 거친 건조한 청정 공기로서, 채집된 가스와 함께 상기 컬럼(162)으로 운반되며, 아울러 컬럼(162) 내에 흡착된 유효 성분 가스 들이 지연시간에 따라 탈착될 때, 이 성분들을 센서로 이송시키는 역할을 한다.

이러한 필터(110)와 운반 기체는 종래의 가스 크로마토그래피에서의 운반 기체의 역할과 다음과 같은 점에서 차별화된다. 첫째, 종래의 가스 크로마토그래피에서는 헬륨, 질소, 아르곤 등의 비활성 기체가 고압으로 충진된 실린더에서 높은 압력으로 분출되어 운반 기체 역할을 하므로, 고압, 고순도의 가스 실린더 운영에 따른 전문 인력과 장소가 필수적이었다. 그러나, 본 발명에서는 일반적인 대기로부터 필터(110)를 이용하여 운반 기체를 발생시키므로, 종래의 가스 크로마토그래피보다는 훨씬 간편하고 저렴한 방법이 가능하게 되었다. 둘째, 종래의 가스 크로마토그래피에서는 높은 압력의 기체가 컬럼(162)으로 밀려 들어가는 방향으로 운반 기체가 진행하였으나, 본 발명에서는 펌프(170)가 필터(110)로부터 운반 기체를 흡입한다는 점이 새롭다. 만약, 펌프(170)를 가스 크로마토그래피의 경우와 같이 펌프에서 가압된 기체를 필터로 통과시킨다면, 필터(110) 내부의 기체가 일정 수준의 압력에 도달할 때까지 장치의 작동 시간이 지연되고, 압력 수준을 일정하게 하기 위해서는 펌프(110)가 지속적으로 작동해야만 한다. 그러나, 본 발명의 제 1 실시예에서는 펌프(170)가 운반 기체의 흐름에서 최후방에 위치하므로, 이와 같은 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 충진재가 충진된 컬럼(162)은 운반 기체가 통과하기 위해 많은 압력을 필요로 하기 때문에, 펌프(110)가 운반 기체를 컬럼(162) 방향으로 토출한다면 펌프(110)와 컬럼(162) 사이에서 운반 기체는 매우 높은 압력 상태가 된다. 반면에, 본 발명과 같이 펌프(110)가 컬럼(162) 후방에서 운반 기체를 흡입한다면, 높은 압력은 컬럼(162)과 펌프(110) 사이의 튜브에만 작용하게 되고, 필터(170)와 솔레노이드 밸브(120, 130, 140, 150, 160), 샘플링 루프(132) 등에서의 운반 기체는 적정하게 낮은 압력이 유지되므로, 필터의 지연시간이 없이 운반 기체를 이송할 수 있게 되는 것이다. 셋째, 종래의 가스 크로마토그래피는 헬륨, 질소, 아르콘 등 비활성 기체가 사용되나 본 발명의 제 1 실시예에서는 운반 기체로서 산소가 포함된 여과된 대기라는 점이 다르다. 이러한 여과된 운반 기체는 본 발명의 제 2실시예에 사용된 센서가 작동시 필요로 하는 산소를 공급하는 역할을 한다.

상기 샘플링 루프(132)는 테프론 등 가스가 흡착되기 어려운 재질로 구성되어, 직경 대비 길이를 충분히 길게 한 구조로서, 가스 채집시 그 내부에 이미 존재하는 기체를 순차적으로 밀어내고, 측정시 채집된 가스가 상기 컬럼(162)과 센서챔버(163) 내의 센서에 공급되도록 구성된다. 이 샘플링 루프(132)는 측정을 위해 채집되는 가스가 정확한 부피로 채집될 수 있도록 하는 것으로, 상기 펌프(170)의 흡입 속도를 감안하여 계산된 채집 시간동안 일정한 부피를 갖는 샘플링 루프(132)로 가스를 이동시키며, 계획된 부피를 초과하는 가스들은 정해진 시간에 따라 닫히는 솔레노이드 밸브의 작동으로 정확한 부피의 가스만이 상기 샘플링 루프에 남게 된다. 이와 같이 정확한 가스의 성분 분석을 위해서는 정확한 부피의 가스가 측정 기기에 주입되어야 하는 것이다. 주사기를 이용하는 종래에서는 주사기 실린더의 위치를 매번 정위치에 있도록 조절하기가 까다롭기 때문에 정확한 부피의 가스를 공급함에 있어서 많은 어려움이 있었으나, 본 발명에서는 특정 시간 이상으로 채집 시간을 유지하면, 샘플링 루프(132)로 가스가 주입되고, 정해진 부피를 초과하는 가스는 솔레노이드 밸브와 펌프 작동시 우회 통로를 통해 배출되므로 항상 일정 부피의 가스를 채집할 수 있다.

한편, 본 발명의 샘플링 루프 방식은 기존의 가스 크로마토그래피의 고무 격막 방식과는 차별성을 갖는다. 고무 격막(septum) 방식은 0.5 ㎖나 1.0㎖ 이하의 비교적 소량의 가스 주입에 이용되는 방식으로서, 전문적인 분석용 가스 크로마토그래피에 많이 사용되고 있다. 하지만, 구강의 체적이 수십 ㎖라는 점을 고려하면, 구강 가스 분석에 있어서는 샘플링 가스의 부피가 5 - 20 ㎖ 범위에 있는 것이, 0.5나 1 ㎖인 경우보다 구강 상태를 더 잘 대표한다. 또한, 본 발명과 같이 구강 가스를 검출하는 경우에는 1 ppm 이하의 극미량의 가스 원소도 분석하여야 하므로, 보다 많은 부피의 분석 가스는 더 신뢰성 있는 정확한 측정을 가능하게 한다.

또한, 일반적으로 측정시 센서의 초기값인 베이스 라인이 주위의 환경과 측정 상태에 따라서 변동하게 되는데, 이 경우에도 본 발명과 같이 샘플링 루프를 사용하는 경우에는 고무 격막 경우보다 일반적으로 열 배 이상 많은 대상 가스를 확보하므로, 신호대 잡음비에서 유리하여 보다 높은 출력 신호를 얻을 수 있다.

상기 컬럼(162)에는 휘발성 황화합물이나 휘발성 유기 화합물 및 기타 대상 기체들을 분리하기에 적합한 분리 단수를 갖는 충진재가 충진되어 있다. 이 필터는 충진재와 운반 기체간에 친화력의 차이에 따라 발생하는 지연 시간을 이용하여 채집된 가스 내의 대상 성분들을 분리하는 역할을 한다. 특히, 기존의 기체 크로마토그래피에서는 컬럼 내의 기체들이 고압의 운반 기체에 의해 이송되지만, 본 발명에서는 소형 진공 펌프에 의해 흡입되는 운반 기체에 의해 컬럼 내의 기체들이 이송되므로, 컬럼의 사양은 컬럼의 내경, 길이 및 충진재의 입도와 충진 밀도 등에서 기존의 기체 크로마토그래피의 컬럼과는 차별화된다.

상기 센서챔버(163) 내의 센서는, 기존의 기체 가스크로마토그래피에서 필수적인 각종 검출기를 대신하는 것으로, 센서 히터와 가스 감지막으로 구성된 반도체식의 고감도 가스 센서로서, 지연시간에 대하여 충분한 고감도와 빠른 반응 및 회복 속도를 갖는다. 폴리머 센서는 반도체식 센서에 비해 내구성이 약하고 수명이 짧으며, 전기화학식은 감도가 상대적으로 낮기 때문이다.

이하, 본 발명에 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 및 성분 분석 장치의 작동 및 효과를 설명하면, 도3 및 도4와 같이 농도를 측정하고자 하는 구강 및 날숨 가스를 샘플링하는 단계시의 가스의 흐름은 실선으로 표시하였다. 이 샘플링 단계시에는 상기 하드웨어 제어부(181)에서 제1 솔레노이드 밸브(120)를 제어하여 상기 필터(110)에서 공기가 유입되지 않도록 상부의 포트를 차단한다. 구강 및 날숨 가스는 제1 솔레노이드 밸브(120)의 좌우측 포트를 통하여 제2 솔레노이드 밸브(130)로 유입되고, 제2 솔레노이드 밸브(130)와 제3 솔레노이드 밸브(140)의 하부 포트에 양단이 연결된 샘플링 루프(132)로 채집 가스가 유입된다. 여기에서, 제2 및 제3 솔레노이드 밸브(130, 140)의 상부 포트는 폐쇄되어 바이패스 튜브(131)로는 가스의 흐름이 차단된다. 이와 같이 샘플링 루프(132) 내로의 가스의 유입이나 필터(110)를 통과하는 공기의 유입은 펌프(170)의 작동에 의해 이루어진다.

도3 및 도5와 같이, 가스의 농도를 측정하는 단계는 점선으로 표시하였다. 즉, 상기한 바와 같은 상태에서, 상기 제1 솔레노이드 밸브(120)의 전측 포트(121)가 폐쇄되고, 필터(110)와 연결된 상부 포트로 운반 기체가 유입되고, 이 운반 기체는 제2 솔레노이드 밸브(130)로 유입되고, 이 운반 기체는 제2 및 제3 솔레노이드 밸브(130, 140)의 하부 포트에 양단이 연결된 샘플링 루프(132) 내의 채집 가스, 즉 구강 및 날숨 가스를 제4 솔레노이드 밸브(150)의 하단포트에 연결된 컬럼(162) 내로 흡입시킨다. 이 컬럼(162) 내에서 유효 성분 가스가 흡착되고, 이 유효 성분 가스는 지연 시간에 따라 운반 기체에 의해 센서 챔버(163) 내의 센서로 이송된다.

상기 센서와 연결된 상기 신호 연산처리부(183)에서는 가스의 상태를 감지하는 센서 신호를 수집 후 기체의 종류 및 농도를 판정하여 표시장치(190)에서 디스플레이한다.

측정 후 다음 단계의 측정을 위한 회복 단계시의 가스의 흐름은 일점쇄선으로 표시하였다.

도7의 그래프는 각종 가스에 대한 센서의 출력 신호 결과를 도시한 그래프로서, 황화수소, 메틸멜캅탄, 아세톤, 에탄올 등의 가스 성분들이 각각 다른 지연 시간을 갖는 것을 나타낸다. 즉, 가스의 성분을 정성 분석할 수 있음을 입증하는 것 이다. 또한, 신호들이 센서에 의해 적절히 감지되어 유의한 수준의 신호 출력 크기를 나타내므로, 가스 성분을 정량 분석할 수 있음을 보여 주는 것이다. 한편, 종래의 가스 크로마토그래피에서는 구강내 가스를 분석하기 위해서는 황필터를 부착한 고감도의 불꽃광도검출기(flame photometric detector, FPD)가 주로 사용되고, 이때는 황화수소와 메틸멜캅탄 등 황화합물만 분석이 가능하였다. 하지만, 본 발명에서는 구강 및 호기 중 극미량의 황화합물의 분석이 가능할 뿐만 아니라, 유기 화합물의 분석도 동시에 가능하다.

한편, 인체의 호기 중 일산화탄소 측정은 체내의 헤모글로빈의 일산화탄소 농도와 상관 관계가 있다는 사실은 잘 알려져 있으며, 이 방법으로 흡연자의 흡연 상태와 흡연량을 객관적으로 평가할 수 있다. 본 발명에 의하면, 이러한 체내의 일산화탄소도 측정이 가능하다. 종래의 기술로는 분석용 가스 크로마토그래피를 이용하거나 전기화학식 센서를 이용한 간이 측정 방법이 있다. 전자의 경우, 앞서 구취의 가스 크로마토그래피 측정과 마찬가지로, 전문 인력과 고가의 전문 장비를 요구하며, 높은 유지 비용을 필요로 하여 일반적인 병원 및 의원에서 사용하기에는 불편함이 있었다. 후자의 경우에는 간편하다는 장점이 있지만, 전기화학식 센서를 사용하여서 정량적인 측정에 한계가 있으며, 다른 가스와의 간섭에 의해 잘못된 신호가 출력될 수도 있다. 그러나 본 발명에서는 구취와 호기 측정시 황화합물 및 각종 유기화합물과 함께 일산화탄소가 정밀하게 측정되는 새로운 기술이 가능하다.

일례로, 도8에는 일반적인 구취 환자에 대해 본 발명에 의해 분석한 결과이다. 구취 측정시에는 황화수소와 메틸멜캅탄 그리고 미량의 일산화탄소가 검출되었다. 호기 분석에서는 별다른 피크 신호가 검출되지 않았다. 이로 미루어 보아, 이 환자는 구강에서 황화합물이 발생한 전형적인 구취 환자임을 알 수 있으며, 메틸멜캅탄 측정 결과로부터 병리적인 구취요인을 지니고 있고, 낮은 일산화탄소 농도로 미루어 비흡연자임을 확인할 수 있다.

도9에는 구취가스에서는 일산화탄소와 함께 황화수소가 측정되었고 호기 가스에서는 일산화탄소만이 측정되었다. 이를 근거로 이 환자는 중증의 흡연자이며, 황화수소만 나타나는 생리적 구취 상태인 것으로 판단할 수 있다.

도10에서는 구취 가스에서는 일산화탄소만이 관찰되고 호기 측정시에도 일산화탄소만이 관찰되나 피크의 높이는 상대적으로 높게 나타났다. 이를 바탕으로 이 환자는 구취는 없으나 상당한 흡연자인 것을 알 수 있게 된다.

위의 사례에서는 편의상 각 성분의 정량적인 농도 표기를 생략하였으나, 각 피크의 높이를 측정하면, 각 성분의 농도를 정확하게 정량 분석할 수 있다. 이는 도7에 이미 나타낸 바와 같다.

도11에는 본 발명의 제2실시예에 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치를 도시한 도면이고, 도12는 본 발명에 의한 제2실시예에 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치를 도시한 도면이다. 도13은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 의해 얻어진 센서의 출력을 비교한 그래프이다.

상기한 도11 내지 도12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치는, 장치 외부 공기 내의 극성 분자와 비극성 분자들을 흡착시키고 수분을 제거하기 위하여, 실리카겔, 염화칼슘이나 활성탄과 같은 흡착 및 제습 물질로 충진되어 외부의 공기를 운반 기체(carrier gas)로 필터링하는 필터(110)와; 상기 필터(110) 내를 통과한 운반 기체가 유입되도록 일단과 연결되고, 또 하나의 연결포트(121)를 통하여 유입되는 구강 가스 혹은 날숨 가스의 흐름을 제어하는 제1 솔레노이드 밸브(120)와; 상기 제1 솔레노이드 밸브(120)에 연결되어 채집된 구강 가스 혹은 날숨 가스가 충진되는 샘플링 루프(132)와; 상기 샘플링 루프에 연결되는 제2 솔레노이드 밸브(150')와; 상기 제2 솔레노이드 밸브(150')의 다른 하나의 포트에는 스피드 콘트롤러가 내장된 상부 바이패스 튜브(161)를 매개로 연결된 제3 솔레노이드 밸브(160')와; 상기 제2 솔레노이드 밸브(150')의 또 다른 포트에 연결되어 상기 구강 가스 혹은 날숨 가스와 운반 기체가 순차적으로 유입되는 컬럼(162)과; 상기 컬럼(162)에 일단이 연결된 센서가 내장된 센서챔버(163)와; 상기 센서챔버(163)의 타단에 연결되고, 다른 단은 상기 제3 솔레노이드 밸브(160')에 연결되어 스피드 콘트롤러가 내장된 하부 바이패스 튜브(164)와; 상기 제3 솔레노이드 밸브(160')와 연결되어 구강 가스 혹은 날숨 가스와 운반 기체를 흡입하여 외부로 배출시키는 펌프(170)와; 상기 제1 내지 제3 솔레노이드 밸브(120, 150', 160'), 센서챔버(163) 및 펌프(170)에 연결되어 이들을 제어하는 제어부(180)와; 상기 제어부(180)에서 신호 및 연산 처리된 가스의 농도를 측정하여 결과를 표시하는 표시장치(190)로 이루어진다.

상기 제어부(180)는 상기 제1 내지 제3 솔레노이드 밸브(120, 150', 160') 및 펌프(170)에 연결되어 이들의 동작을 제어하는 하드웨어 제어부(181)와, 상기 센서챔버(163) 내의 센서와 연결되어 센서 신호 검출에 필요한 전원을 공급하는 센서제어부(182)와, 상기 센서챔버(163) 내의 센서와 연결되어 센서 신호 수집 후 기체의 종류 및 농도를 판정하는 신호 연산 처리부(183)로 이루어진다.

본 발명의 제 2 실시예는 본 발명의 제 1 실시예의 바이패스 튜브(131)를 사용하지 않고, 본 발명의 제 1 실시예의 제2 및 제3 솔레노이드 밸브를 사용하지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 실시예가 본 발명의 제 1 실시예의 것과 적절하게 적용되는 사례가 다르게 되고, 그 결과, 발명의 효과도 달라진다. 즉, 본 발명의 제 1 실시예는, 외부로부터 필터를 통해 유입된 운반 기체가 충분히 정화되지 않은 가스 성분들이 많아 샘플링 루프를 오염시킬 경우, 운반 기체를 바이패스 튜브로 이송시켜 운반 기체에 의한 샘플링 루프 오염을 최소화하기에 적합한 발명이다.

반면에, 본 발명은 샘플링 루프에 잔존해 있을 수 있는 잔류물들을 운반 기체로 제거할 수 있는 이점이 있다. 상세하게 설명하면, 채집된 가스의 종류 및 그 구성 성분에 따라서, 샘플링 루프 내부 표면에 잔류물들이 응축되거나 부착되어 남아있는 경우가 있다. 상기한 경우에는 운반 기체를 바이패스 튜브로 거치게 하지 않고, 연속적으로 샘플링 루프로 통과시켜 샘플링 루프의 휘발성 잔류물들을 충분 히 제거하는 방법이 바람직하다. 이를 위해 본 발명이 발명되었으며, 본 발명에서의 운반 기체는 필터에 의해 충분히 정화되도록 필터의 성능을 강화시키는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 제 1, 제 2실시예는 서로 우열의 관계가 있는 것이 아니라, 적절한 사례에 따라 선택하여 사용하게 되면 각각 다른 발명의 효과를 얻을 수 있는 상호 보완 관계에 있다. 일반적으로, 채집된 가스 내부에 수분이 적고, 가스 성분이 샘플링 루프 내부에 부착되려는 경향이 약하고, 휘발성이 좋은 가스 성분이 주류인 경우에는 제 1 실시예의 것이 적합하다.

하지만, 채집된 가스 내부에 수분이 많거나 휘발성이 낮은 성분들이 많은 분석 분야의 경우에는 잔류물들이 모두 휘발되고, 수분이 제거되기 위해 보다 낮은 습도의 청정 운반 기체가 요구되며, 샘플링 루프가 이 청정 운반 기체에 노출되는 시간이 더 길어져야 하기 때문에 본 발명의 제2 실시예의 것이 적용되는 것이 더 바람직하다.

도13에는 습도가 높은 구취 측정에 대하여, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예를 비교하여 도시하였다. 이 그래프에서는 황화수소와 메틸멜캅탄의 신호 출력이 차례로 나타나는 것으로서, 본 발명의 제 2 실시예의 신호 출력이 제 1 실시예보다, 두 피크간 분리가 우수하고 각각의 피크 형태도 더 양호하다.

도1은 본 발명의 구취 가스를 모니터링하는 장치를 도시한 개략적인 시스템도이고,

도2는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 구취 가스의 성분 분석 장치를 도시한 시스템도이며,

도3은 본 발명의 제1실시예에 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치를 도시한 도면이며,

도4는 본 발명의 구강 가스 샘플링 단계에서의 솔레노이드 밸브의 작동상태를 도시한 상세도이며,

도5는 본 발명의 구강 및 날숨 가스의 샘플링 후 측정단계에서의 솔레노이드 밸브의 작동 상태를 도시한 상세도이며,

도6은 본 발명의 제1실시예에 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치를 도시한 도면,

도7은 본 발명의 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치의 각종 가스에 대한 센서 출력 신호 결과를 도시한 그래프,

도8은 본 발명에 의한 병리적 구취환자의 구강 가스 및 호기 가스를 분석한 결과를 도시한 그래프,

도9는 본 발명에 의한 생리적 구취환자의 구강 가스 및 호기 가스를 분석한 결과를 도시한 그래프,

도10은 본 발명에 의한 흡연자의 구강 가스 및 호기 가스를 분석하여 일산화탄소 농도를 측정한 결과를 도시한 그래프.

도11은 본 발명의 제2실시예에 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치를 도시한 도면.

도12는 본 발명에 의한 제2실시예의 의한 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치를 도시한 도면.

도13은 본 발명의 제 1 실시예에 의해 얻어진 센서의 출력과 제 2 실시예에 의해 얻어진 센서의 출력을 비교한 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 필터 121 : 연결포트

120, 130, 140, 150, 160 : 제1 내지 제5 솔레노이드 밸브

122 : 연결용 튜브 131 : 바이 패스 튜브

132 : 샘플링 루프 161 : 상부 바이패스 튜브

162 : 컬럼 162a : 히터

163 : 센서챔버 164 : 하부 바이패스 튜브

170 : 펌프 180 : 제어부

181 : 하드웨어 제어부 182 : 센서제어부

183 : 신호 연산 처리부 184 : 히터 제어부

190 : 표시장치

Claims

실리카겔, 활성탄과 같은 극성 분자와 비극성 분자를 흡착하는 물질로 충진되어 외부의 운반 기체를 필터링하는 필터(110)와;

상기 필터(110) 내를 통과한 운반 기체가 유입되도록 일단과 연결되고, 또 하나의 연결포트(121)를 통하여 유입되는 구강 가스 혹은 날숨 가스의 흐름을 제어하는 제1 솔레노이드 밸브(120)와;

상기 제1 솔레노이드 밸브(120)에 연결되는 샘플링 루프(132)와;

상기 샘플링 루프(132)에 연결되는 제2 솔레노이드 밸브(150)와;

상기 제2 솔레노이드 밸브의 다른 하나의 포트에는 스피드 콘트롤러가 내장된 상부 바이패스 튜브(161)를 매개로 연결된 제3 솔레노이드 밸브(160)와;

상기 제2 솔레노이드 밸브(150)의 또 다른 포트에 연결되어 상기 구강 가스 혹은 날숨 가스와 운반 기체가 순차적으로 유입되는 컬럼(162)과;

상기 컬럼(162)에 일단이 연결된 센서가 내장된 센서챔버(163)와;

상기 센서챔버(163)의 타단에 연결되고, 다른 단은 상기 제3 솔레노이드 밸브(160)에 연결되어 스피드 콘트롤러가 내장된 하부 바이패스 튜브(164)와;

상기 제3 솔레노이드 밸브(160)와 연결되어 구강 가스 혹은 날숨 가스와 운반 기체를 흡입하여 외부로 배출시키는 펌프(170)와;

상기 제1 내지 제3 솔레노이드 밸브(120, 150, 160), 센서챔버(163) 및 펌프(170)에 연결되어 이들을 제어하는 제어부(180)와;

상기 제어부(180)에서 신호 및 연산 처리된 가스의 농도를 측정하여 결과를 표시하는 표시장치(190)로 이루어진 것을 특징으로 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부(180)는 상기 제1 내지 제3 솔레노이드 밸브(120, 150, 160) 및 펌프(170)에 연결되어 이들의 동작을 제어하는 하드웨어 제어부(181)와;

상기 센서챔버(163) 내의 센서와 연결되어 센서 신호 검출에 필요한 전원을 공급하는 센서제어부(182)와;

상기 센서챔버(163) 내의 센서와 연결되어 센서 신호 수집 후 기체의 종류 및 농도를 판정하는 신호 연산 처리부(183)로 이루어진 것을 특징으로 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치.
제1항에 있어서,

상기 컬럼(162)을 일정온도로 유지 및 제어하는 히터(162a)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치.
제3항에 있어서,

상기 제어부(180) 내에는 상기 히터(162a)에 연결되어 제어하도록 설치된 히터 제어부(184)를 더 포함하여, 히터의 온도를 일정 속도로 승온 및 강온시키도록 프로그램 및 제어가 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치.
제2항에 있어서,

상기 신호 연산 처리부(183)에서 구강에서 채집된 구강 가스를 측정한 데이터와 코에서 채집된 날숨 가스를 측정한 데이터를 비교하고, 그 차이를 미리 입력된 패턴과 비교하여 입 냄새의 근원이 구강인지 내과 질환인지의 구분을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치.
청구항 1 기재의 장치를 이용하여, 구강 가스나 날숨 가스를 인체나 가축의 구강이나 비강으로부터 채취하여 이를 샘플링루프(132)에 저장하고, 필터(110)로부터 청정한 운반 가스를 발생시키고, 이를 기체 크로마토그래피 컬럼용 충진재가 충진된 컬럼(162)에 샘플링루프(132)에 채집된 가스와 함께 펌프(170)로 흡입하여 통과시키며, 각각의 가스 성분을 지연 시간에 따라 분리하며, 분리된 가스를 가스 센서를 이용하여 그 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 방법.
제6항에 있어서,

구강에서 채집된 구취 가스와 코에서 채집된 날숨 가스를 비교하여, 입 냄새의 근원이 구강인지 내과 질환인지 구분이 가능하게 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 방법.
제6항에 있어서,

상기 날숨 및 구강 가스 중에 포함된 일산화탄소의 농도를 가스센서로 측정하는 것을 특징으로 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 방법.
실리카겔, 활성탄과 같은 극성 분자와 비극성 분자를 흡착하는 물질로 충진되어 외부의 운반 기체를 필터링하는 필터(110)와;

상기 필터(110) 내를 통과한 운반 기체가 유입되도록 일단과 연결되고, 또 하나의 연결포트(121)를 통하여 유입되는 구강 가스 혹은 날숨 가스의 흐름을 제어하는 제1 솔레노이드 밸브(120)와;

상기 제1 솔레노이드 밸브(120)에 연결용 튜브(122)를 매개로 하나의 포트가 연결되고, 다른 하나의 포트에는 각각 제3 솔레노이드 밸브(140)로 운반 기체를 바이패스하는 바이패스 튜브(131)가 연결되고, 또 다른 하나의 포트에는 상기 제3 솔레노이드 밸브(140)로 채집된 구강 가스 혹은 날숨 가스가 충진된 샘플링루프(132)가 연결되는 제2 솔레노이드 밸브(130)와;

상기 제3 솔레노이드 밸브(140)와 연결용 튜브(122)로 연결된 제4 솔레노이드 밸브(150)와;

상기 제4 솔레노이드 밸브(150)의 다른 하나의 포트에는 스피드 콘트롤러가 내장된 상부 바이패스 튜브(161)를 매개로 연결된 제5 솔레노이드 밸브(160)와;

상기 제4 솔레노이드 밸브(150)의 또 다른 포트에 연결되어 상기 구강 가스 혹은 날숨 가스와 운반 기체가 순차적으로 유입되는 컬럼(162)과;

상기 컬럼(162)에 일단이 연결된 센서가 내장된 센서챔버(163)와;

상기 센서챔버(163)의 타단에 연결되고, 다른 단은 상기 제5 솔레노이드 밸브(160)에 연결되어 스피드 콘트롤러가 내장된 하부 바이패스 튜브(164)와;

상기 제5 솔레노이드 밸브(160)와 연결되어 구강 가스 혹은 날숨 가스와 운반 기체를 흡입하여 외부로 배출시키는 펌프(170)와;

상기 제1 내지 제5 솔레노이드 밸브(120, 130, 140, 150, 160), 센서챔버(163) 및 펌프(170)에 연결되어 이들을 제어하는 제어부(180)와;

상기 제어부(180)에서 신호 및 연산 처리된 가스의 농도를 측정하여 결과를 표시하는 표시장치(190)로 이루어진 것을 특징으로 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치.
제9항에 있어서,

상기 제어부(180)는 상기 제1 내지 제5 솔레노이드 밸브(120, 130, 140, 150, 160) 및 펌프(170)에 연결되어 이들의 동작을 제어하는 하드웨어 제어부(181)와;

상기 센서챔버(163) 내의 센서와 연결되어 센서 신호 검출에 필요한 전원을 공급하는 센서제어부(182)와;

상기 센서챔버(163) 내의 센서와 연결되어 센서 신호 수집 후 기체의 종류 및 농도를 판정하는 신호 연산 처리부(183)로 이루어진 것을 특징으로 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치.
제9항에 있어서, 상기 컬럼(162)을 일정온도로 유지 및 제어하는 히터(162a)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치.
제11항에 있어서, 상기 제어부(180) 내에는 상기 히터(162a)에 연결되어 제어하도록 설치된 히터 제어부(184)를 더 포함하여, 히터의 온도를 일정 속도로 승온 및 강온시키도록 프로그램 및 제어가 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치.
제10항에 있어서, 상기 신호 연산 처리부(183)에서 구강에서 채집된 구강 가스를 측정한 데이터와 코에서 채집된 날숨 가스를 측정한 데이터를 비교하고, 그 차이를 미리 입력된 패턴과 비교하여 입 냄새의 근원이 구강인지 내과 질환인지의 구분을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 장치.
청구항 9 기재의 장치를 이용하여, 구강 가스나 날숨 가스를 인체나 가축의 구강이나 비강으로부터 채취하여 이를 샘플링루프(132)에 저장하고, 필터(110)로부터 청정한 운반 가스를 발생시키고, 이를 기체 크로마토그래피 컬럼용 충진재가 충진된 컬럼(162)에 샘플링루프(132)에 채집된 가스와 함께 펌프(170)로 흡입하여 통과시키며, 각각의 가스 성분을 지연 시간에 따라 분리하며, 분리된 가스를 가스 센서를 이용하여 그 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 방법.
제14항에 있어서, 구강에서 채집된 구취 가스와 코에서 채집된 날숨 가스를 비교하여, 입 냄새의 근원이 구강인지 내과 질환인지 구분이 가능하게 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 방법.
제14항에 있어서, 상기 날숨 및 구강 가스 중에 포함된 일산화탄소의 농도를 가스센서로 측정하는 것을 특징으로 하는 구강 및 날숨 가스의 성분 분석 방법.