KR101129043B1 - 휴대용 물질 분석 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 특정 파장 대역별 단색광을 갖는 복수개의 LED(발광 다이오드)을 이용하여 물질이 가지고 있는 성분 측정 및 품질 분석을 제공하는 휴대용 물질 분석 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템은, ⅰ)1차 전지 혹은 2차 전지로 구성되고, 상용 전원을 직류 변환하는 어댑터가 포함되며, 시스템을 구성하는 전기적 부하에 전원을 공급하는 전원부와, ⅱ)시스템의 운용에 따른 제반적인 동작과 물질의 성분 측정 진행과정, 품질 분석 결과를 문자 및 설정된 형식의 그래프로 표출하는 표시부와, ⅲ)금속 소재로 구성되며, 시료가 수용되는 시료 셀을 안착시키는 측정모듈과, ⅳ)서로 다른 파장 대역을 갖는 복수개의 발광 다이오드로 이루어지며, 제어보드의 제어에 따라 순차적으로 점등되어 고유 파장 대역의 단색광을 상기 시료 셀에 조사하는 LED 유닛과, ⅴ)상기 측정모듈에서 시료와 반응한 작용광의 스펙트럼을 검출하여 노이즈를 제거하고, 전기적 신호로 변환시켜 제어보드에 인가하는 검출기와, ⅵ)사용자 인터페이스(UI)의 품질 분석 요구에 따라 LED 유닛을 작동시켜 서로 다른 파장 대역의 단색광을 순차적으로 조사시키고, 상기 검출기로부터 시료와 반응한 작용광의 스펙트럼을 분석하여 성분을 측정하며, 데이터 베이스의 기준 데이터와 비교하여 품질 분석한 다음 결과를 저장하고, 표시부에 설정된 소정의 형식으로 출력하는 제어보드를 포함한다.

성분 측정, 물질 분석, 단색광, LED 유닛, 발광 다이오드

Description

휴대용 물질 분석 시스템{System for material ingredients analysis of portable}

본 발명의 실시예는 휴대용 물질 분석 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 파장 대역별 단색광을 갖는 복수개의 LED(발광 다이오드)를 이용하여 우유와 같은 액상 물질이 가지고 있는 성분 측정 및 품질 분석을 제공하는 휴대용 물질 분석 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 물질이 가지고 있는 성분 및 품질 등의 특성은 다양한 방식의 측정을 통하여 판단하며, 이때 얻어지는 측정 데이터는 해당 물질의 성분과 품질 분석을 위한 기준이 된다.

예를 들어, 우유의 품질을 관리하기 위해서는 다양한 방식의 측정 장비를 이용하여 우유가 가지고 있는 특정 성분, 예컨데 유단백질, 유당, 체세포, 유지방, 요소태질소(Milk Urea Nitrogen : MUN), 총고형분, 항생제, 멜라민 등을 측정하고 그 측정된 결과를 종합 분석하여 해당 우유에 대한 최종 품질을 판단 관리한다.

이와 같이 우유의 품질을 판별하기 위해서 종래에는 적외선 및 근적외선 분광 분석장치를 사용하였다.

종래 기술의 적외선 및 근적외선 분광 분석장치는 텅스텐-할로겐 램프를 광원으로 사용하며, 단색화 유닛으로서 스펙트로-메타(spectro-meter)를 사용한다.

상기 스펙트로-메타를 사용하는 단색화유닛은 대략적으로 400~2500nm의 파장 대역을 스캐닝하기 위해 빛을 분산시키는 회절발(grating)과, 거울의 구동을 이용한 푸리에 변환 단색화 장치가 적용된다.

특히, 상기 분광 분석장치는 광원으로서 고 전류를 소모하는 램프를 사용하고, 그 램프가 적외선 내지는 근적외선만 주사하는 것이 아니라 전체 파장 대역을 모두 주사하므로, 측정에 사용되지 않는 파장 대역의 주사로 인하여 측정에 필요한 전류와 전압 이상의 전력을 소모하게 되는 문제점이 있다.

또한, 전체 파장 대역의 주사를 위해 고용량의 배터리가 사용되어 분광 분석장치의 전체 무게를 증가시켜 장치의 휴대 및 이동에 많은 제약을 발생시키는 문제를 야기시킨다.

그리고, 상기 분광 분석장치는 빛을 분산시키는 회절발이 평형을 유지해야 하고, 외부의 충격이 최소화되어야 하는 문제점을 안고 있다.

따라서, 전체적인 장치를 안정적으로 구동하기 위해 고정된 상태를 유지해야 하므로 이동 중의 측정이 불가능하며, 이동 후 일정 시간이 경과한 이후에 정상적인 측정이 가능하다.

또한, 상기 회절발의 경우 단색광을 얻기 위해 스텝 모터에 의해 구동되는데, 반복적인 구동에 의해 평형 및 대역별 위치의 설정이 쉽게 흐트러져 고장을 발생시키는 문제점이 있다.

그리고, 상술한 바와 같은 분광 분석장치는 고가의 장비로 대부분이 실험실에 접합하도록 구성되어 있어서 실험실용 분석장치로는 이용이 가능하지만, 소형화 및 이동식으로 제작하기가 어렵고, 기기가 매우 민감하여 우유의 생산자, 판매자 및 소비자의 현장용 분석장치로 보급이 이루어지지 못하는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 예를 들어 우유의 특정 성분을 측정하기 위해서는 시료인 우유 샘플을 상기의 분광 분석장치가 설치되어 있는 실험실에 가지고 가야만 성분 분석이 가능하므로, 축산 농가에서의 현장분석이 제공되지 못하며 시료인 우유 샘플의 이동과 시간의 경과에 따라 성분 변질이 발생되어 정확한 성분 및 품질 분석이 제공되지 못하는 문제점이 발생한다.

이러한 회절발을 사용하는 분광 분석장치의 문제점을 보완하기 위해 간섭 필터를 적용하여 단색화 하는 분석장치가 개발되어 사용되고 있다.

상기 간섭 필터를 적용한 단색화 분석장치는 분석하고자 하는 물질인 우유 시료에 할로겐 램프의 빛을 조사하고, 우유 시료를 투과한 빛을 서로 다른 파장 대역을 갖는 다수 개의 간섭 필터들을 통해 단색화하여 추출한 다음, 그 추출된 파장 대역의 스펙트럼 분석을 통해 우유의 특정 성분 및 품질을 분석하는 방식이다.

상기한 분석장치는 우유 시료를 투과한 빛을 파장 대역별로 단색화하기 위해 간섭 필터들을 정밀하게 회전시키기 위한 스텝 모터가 구비된다.

그러나, 상기 간섭 필터를 적용하는 종래 기술에 따른 분석장치는 기존의 회절발 주사방식과 푸리에 변환방식에 비해서는 이동식과 소형화에 적용이 될 수 있 겠으나, 간섭 필터들과 간섭 필터들을 회전시키기 위한 스텝 모터 등이 구비되어 전체 장치의 구조가 복잡해지고, 제작 원가의 상승을 유발시키는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 간섭 필터를 적용하는 종래의 분석장치는 광원으로서 고 전류의 소모가 발생되는 할로겐 램프의 적용에 따라 대용량 배터리가 채용되므로, 배터리의 무게 등에 의해서 휴대 및 이동이 가능한 소형화의 구현이 어렵고, 전체 장치의 유지 및 보수가 쉽지 않아 유지/보수 비용이 증가하게 된다는 문제점도 내포하고 있다.

본 발명의 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 그 목적은 특정 파장 대역별 단색광을 갖는 복수개의 발광 다이오드를 이용하여 액상 물질이 가지고 있는 특정 성분을 측정하고, 그 측정된 대역별 스펙트럼의 분석으로 품질 분석이 제공되도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예는 휴대와 이동 및 취급이 편리하게 제작되어 실험실이 아닌 현장에서 신속하고 간편하게 물질의 특정 성분을 측정하여 품질 분석이 제공되도록 하며, 내구성과 제작원가의 절감이 제공되도록 하는 것이다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템은, ⅰ)1차 전지 혹은 2차 전지로 구성되고, 상용 전원을 직류 변환하는 어댑터가 포함되며, 시스템을 구성하는 전기적 부하에 전원을 공급하는 전원부와, ⅱ)시스템의 운용에 따른 제반적인 동작과 물질의 성분 측정 진행과정, 품질 분석 결과를 문자 및 설정된 형식의 그래프로 표출하는 표시부와, ⅲ)금속 소재로 구성되며, 시료가 수용되는 시료 셀을 안착시키는 측정모듈과, ⅳ)서로 다른 파장 대역을 갖는 복수개의 발광 다이오드로 이루어지며, 제어보드의 제어에 따라 순차적으로 점등되어 고유 파장 대역의 단색광을 상기 시료 셀에 조사하는 LED 유닛과, ⅴ)상기 측정모듈에서 시료와 반응한 작용광의 스펙트럼을 검출하여 노이즈를 제거하고, 전기적 신호로 변환시켜 제어보드에 인가하는 검출기와, ⅵ)사용자 인터페이스(UI) 의 품질 분석 요구에 따라 LED 유닛을 작동시켜 서로 다른 파장 대역의 단색광을 순차적으로 조사시키고, 상기 검출기로부터 시료와 반응한 작용광의 스펙트럼을 분석하여 성분을 측정하며, 데이터 베이스의 기준 데이터와 비교하여 품질 분석한 다음 결과를 저장하고, 표시부에 설정된 소정의 형식으로 출력하는 제어보드를 포함한다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 제어보드는 LAN 포트, USB 포트, 시리얼 포트를 포함하는 입출력 포트와 연결되어 저장된 물질 분석 정보와 기준 데이터 업데이트 정보의 송수신을 처리하는 인터페이스와, 특정 물질이 갖는 성분 측정과 물질 분석에 대한 제반적인 운용을 처리하는 마이크로 프로세서와, 물질 분석을 위한 기준 데이터가 데이터 베이스로 설정되고, 현장에서 측정되는 품질 분석의 결과가 지정되는 영역에 일자별, 시간별로 저장되는 메모리를 포함할 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 표시부는 터치 스크린 방식의 사용자 인터페이스(UI)가 포함되어 시스템 사용에 따른 기능 선택을 제공할 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 LED 유닛은 적어도 6개 이상의 발광 다이오드를 포함하고, 700~1500nm 범위에서 서로 다른 파장 대역의 단색광을 순차적으로 조사하며, 상기 발광 다이오드의 개수와 파장 대역의 범위는 측정되는 물질의 종류와 특징에 따라 가변 가능하게 구성될 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 측정모듈은 상기 시료 셀이 장착될 수 있는 본체를 포함할 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 본체는 상기 시료 셀에 대한 상기 단색광의 입사(入射) 경로로서 제1 통로를 형성하고, 상기 작용광의 출사(出射) 경로로서 제2 통로를 형성할 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 검출기는 고정 브라켓을 통하여 상기 본체에 고정되게 장착되어 상기 제2 통로를 통과하는 상기 작용광의 스펙트럼을 검출할 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 본체와 상기 검출기 사이에서는 상기 제2 통로를 밀봉하며 상기 본체와 상기 검출기를 일체로 연결하는 링 형태의 연결부재가 구비될 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 본체는 상기 시료 셀이 삽입될 수 있는 장착 공간으로서 장착홈이 상기 본체의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 측정모듈은 상기 시료 셀이 삽입되며 상기 본체에 길이 방향을 따라 장착될 수 있는 홀더를 더욱 포함할 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 홀더는 상기 본체의 제1 및 제2 통로와 상호 연결되는 제3 통로를 형성할 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 본체는 상기 홀더가 삽입될 수 있는 장착 공간으로서 장착홀이 상기 본체의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 홀더는 일단이 개방되고 타단이 폐쇄된 원통 형상으로 이루어지며, 상기 제3 통로가 형성된 부분의 내측면으로 양단이 개방된 유리관이 장착될 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 홀더는 상기 일단부 측의 제1 부분, 상기 타단부 측의 제2 부분, 및 상기 제1 부분과 제2 부분 사이의 제3 부분으로서 나뉘어져 구성될 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 홀더는 상기 제3 부분에 상기 제3 통로가 형성되고, 상기 제3 부분의 내측면으로 상기 유리관이 배치되며, 상기 제1,2,3 부분이 상호 나사 결합되어 이루어질 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 홀더는 상기 타단부 측의 내부에 상기 시료 셀을 지지하는 컵 형태의 완충부재가 설치될 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 측정모듈은 상기 홀더를 지지하며 나사를 통해 상기 본체에 고정되게 설치되는 링 형태의 지지부재를 더욱 포함할 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 지지부재는 나사를 통해 상기 홀더에 고정되게 설치될 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 제1 통로는 상기 각 발광 다이오드가 끼워지며 상기 장착 공간과 연결되는 복수의 홀들로서 이루어질 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 홀들은 상기 본체의 길이 방향을 따라 적어도 일렬로서 형성될 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 제2 통로는 상기 장착 공간과 연결되는 제1 슬롯홀로서 이루어질 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 제1 통로는 상기 본체의 길이 방향을 따라 길게 형성되면서 상기 장착 공간과 연결되고, 상기 발광 다이오드들이 배치될 수 있는 적어도 하나의 제2 슬롯홀로서 이루어질 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 본체는 각형으로서 이루어질 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 본체는 상기 장착 공간을 중앙에 형성하고 있는 오각형의 단면 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 본체는 상기 단면을 기준할 때, 상기 장착 공간의 중심을 지나는 가상 수평선에 수직한 제1,2 면, 및 상기 장착 공간의 중심을 지나는 가상 수직선을 중심으로 상기 제1,2 면과 상호 경사지게 연결되는 제3,4 면에 상기 제1 통로를 각각 형성하고, 상기 가상 수평선과 수평을 이루는 제5 면에 상기 제2 통로를 형성할 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 본체는 상기 가상 수직선과 상기 장착 공간의 중심을 기준할 때, 상기 제1,2 면의 상기 제1 통로가 80~100도를 만족하며 형성되고, 상기 제3,4 면의 상기 제1 통로가 30~45도를 만족하며 형성될 수 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템은, 상기 시스템을 리셋하여 초기값을 설정하기 위한 리셋유닛을 더욱 포함할 수도 있다.

상기 휴대용 물질 분석 시스템에 있어서, 상기 리셋유닛은 상기 시료 셀을 대신하여 상기 측정모듈에 장착될 수 있는 투명 소재의 기준 바아(bar)로서 이루어질 수 있다.

전술한 구성에 의하여 본 발명의 실시예는 광원으로 복수개의 LED(발광 다이오드)를 사용하여 시료 셀에 대하여 서로 다른 파장 대역별 단색광을 순차적으로 조사하도록 함으로써, 종래 기술에서와 같은 간섭 필터와 이들 간섭 필터를 회전시키기 위한 고가의 스텝 모터가 배제되어 전체 시스템을 컴팩트하게 구현할 수 있으며, 제작 원가의 절감을 제공하고, 시스템의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 간섭 필터와 스텝 모터의 배제로 시스템의 구조를 단순화하고, 저 전류의 소모가 제공되는 LED(발광 다이오드)의 적용으로 배터리의 무게를 줄여 시스템 전체의 중량을 줄임으로써, 전력 소모량을 줄여 장치의 유지 보수 비용을 절감할 수 있고, 휴대 및 이동이 가능한 소형화 시스템을 제공하며, 현장 보급용 시스템으로 우유와 같은 액상 물질의 성분 분석을 현장에서 신속하고 편리하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 실시예는 측정모듈에 시료 셀을 지지하는 홀더를 구비하고 있으므로, 시료 셀이 파손되더라도 홀더의 내부에서 유리관이 그 홀더의 통로를 막고 있기 때문에, 우유와 같은 액상 물질의 시료가 발광 다이오드들이나 검출기로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 시료 셀의 파손으로 인하여 발광 다이오드들이나 검출기가 액상 물질의 시료에 의해 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 측정모듈의 홀더가 복수 개로서 분리 가능하게 구성되므로, 시료 셀의 파손 등으로 홀더가 액상 물질의 시료에 의해 오염된 경우, 홀더의 세척이 용이하다는 잇점이 있다.

그리고, 본 실시예에서는 리셋유닛을 통해 시스템을 리셋하여 초기화 값을 설정할 수 있기 때문에, 시료의 정확한 측정 데이터를 얻을 수 있어 전체 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

아래에서는 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.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템은 특정한 물질의 성분을 측정하여 그 물질이 가지는 품질을 현장에서 간편하게 분석하는 시스템으로, 바람 직하게는 액체 상태 또는 일정 점도를 갖는 페이스트(paste) 상태의 물질, 예를 들면 원유(原乳)나 유가공품의 성분을 축산 농장의 현장에서 간편하게 측정하여 품질 분석이 제공되도록 하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템은 측정 대상 물질로서 우유나 유가공품과 같은 액상 물질을 포함하는 것에 한정되지 않고, 화석 연료와 같은 원유(原油), 가공 육류 및 성분 분석이 요구되는 어떠한 물질이든지 기준 품질을 관리하기 위한 데이터 베이스의 축적으로 성분 측정 및 품질 분석이 제공될 수 있다.

그러나, 이하의 실시예에서는 우유와 같은 액상 물질의 특정 성분을 측정하여 품질을 분석하는 예를 설명하기로 한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템은 축산 농장의 현장에서 우유의 유단백질, 유당, 체세포, 유지방, 요소태질소, 총고형분, 항생제, 멜라민 등과 같은 성분을 간편하고 신속하게 측정하여 품질 분석을 제공하고, 이를 기반으로 해당 축산 농장에서 생산되는 우유에 대한 품질 관리가 제공될 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템은 휴대 및 이동이 간편하게 소비자 보급형으로 제작되며, 측정하고자 하는 우유를 시료로 채취하여 측정모듈에 안착시키고, 특정 파장 대역별 단색광을 갖는 복수개의 LED(발광 다이오드)을 순차적으로 점등시켜 시료에 빛을 조사하며, 시료를 투과한 빛의 스펙트럼을 검출한 다음 데이터 베이스의 기준 데이터와 비교하여 품질 분석을 실행하며, 품질 분 석의 결과를 액정 표시수단으로 이루어지는 표시부에 출력하여 사용자에게 측정 결과를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템은 전원부(100)와, 표시부(200)와, 제어보드(300)와, LED 유닛(400)과, 측정모듈(501)과, 검출기(600)를 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

전원부(100)는 이동 및 현장에서 간편하게 사용될 수 있도록 하기 위하여 1차 전지 혹은 충방전이 제공되는 2차 전지로 구성되며, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템을 구성하는 모든 전기적인 부하에 동작 전원을 공급한다.

상기 전원부(100)는 현장에서 상용 전원을 직접 연결하여 사용할 수 있도록 어댑터가 포함될 수 있으며, 어댑터를 통해 110~220V의 상용 교류전원을 5~15V의 직류 전압으로 변환시켜 모든 전기적인 부하에 동작 전원으로 공급하고, 2차 전지에 충전 전압으로 공급하여 만충전 상태가 유지되도록 한다.

표시부(200)는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템의 운용에 따른 제반적인 동작과 물질의 성분 측정 진행과정, 측정된 성분의 품질 분석 결과 등에 대하여 문자 및 다양한 형식의 그래프 등으로 출력한다.

상기 표시부(200)는 LCD 표시소자로 이루어지며, 터치 스크린 방식의 사용자 인터페이스(User Interface : UI)가 구비되어 시스템의 사용에 따른 다양한 기능의 선택에 편리성을 제공한다.

제어보드(300)는 사용자 인터페이스(UI)로부터 특정 물질의 성분 측정 및 품질 분석이 요구되면 LED 유닛(400)을 작동시켜 서로 다른 파장 대역의 단색광을 순 차적으로 조사시키고, 시료에서 산란 및/또는 반사되거나 투과한 빛의 스펙트럼을 검출하여 성분 측정하고, 데이터 베이스의 기준 데이터와 비교하여 품질 분석한 다음 그 결과를 저장하며, 표시부(200)에 설정된 소정의 형식으로 출력하는 등의 제반적인 프로세스를 실행한다.

상기 제어보드(300)는 인터페이스(301)와, 마이크로 프로세서(302), 및 메모리(303)를 포함한다.

인터페이스(301)는 LAN 포트, USB 포트, 시리얼 포트 등을 포함하는 외부의 입출력 포트와 연결되어 측정 저장된 각 물질에 대한 특성 및 품질의 정보를 외부로 전송하여 주고, 물질 품질 분석을 위한 업데이트 정보를 마이크로 프로세서로 전송한다.

마이크로 프로세서(302)는 특정 물질이 갖는 성분 측정과 물질 분석에 대한 제반적인 운용을 제어한다.

메모리(303)는 품질 분석을 위한 각각의 물질에 대한 기준 데이터가 데이터 베이스로 설정되고, 현장에서 측정되는 각 물질에 대한 품질 분석의 결과가 지정되는 어드레스 영역에 일자별, 시간별로 저장되어 품질 관리가 이루어질 수 있도록 한다.

LED 유닛(400)은 서로 다른 파장 대역을 갖는 복수개의 발광 다이오드로 이루어지며, 상기 제어보드(300)의 제어에 따라 순차적으로 점등되어 고유 파장 대역의 단색광을 측정모듈(501)에 안착되는 시료 셀(3)에 조사한다.

상기 LED 유닛(400)을 구성하는 발광 다이오드는 적어도 6개 이상으로 구성 되어 700~1500nm 범위의 단색광을 순차적으로 조사하며, 상기 발광 다이오드의 개수와 파장 대역의 범위는 측정되는 물질의 종류와 특징에 따라 변경 가능하다.

상기 측정모듈(501)은 알루미늄과 같은 금속 소재로 구성되며, 품질 분석을 위한 우유 시료를 수용하는 시료 셀(3)을 안착시킨다.

검출기(600)는 상기 LED 유닛(400)에서 순차적으로 조사되는 고유 파장의 단색광, 즉 입사광이 시료에 의해 확산 및/또는 반사되거나 시료를 투과한 작용광의 스펙트럼을 검출한 다음 노이즈를 제거하고 전기적인 신호로 변환시켜 제어보드(300)에 전송하여 성분 측정과 품질 분석이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 LED 유닛(400)과, 측정모듈(501) 및 검출기(600)의 장착 구조에 대하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제1 예의 측정모듈을 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제1 예의 측정모듈을 도시한 정단면 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제1 예의 측정모듈을 도시한 평단면 구성도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제1 예의 측정모듈을 설명하기 위한 본체의 평단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제1 예에 따른 측정모듈(501)은 시료 셀(3)이 안착될 수 있는 본체(10)를 포함하여 구성된다.

상기 본체(10)는 시스템의 베이스(1) 상에 상하 방향으로 직립되게 배치되 며, 그 베이스(1)의 상면에 나사(SC)와 같은 체결부재를 통해 고정되게 장착된다.

상기 본체(10)는 알루미늄과 같은 금속 소재로서 구성되며, 언급한 바 있듯이 액상 물질의 시료를 수용하는 시료 셀(3)이 장착되는 바, 그 시료 셀(3)이 직접적으로 삽입될 수 있는 장착 공간(11)으로서의 장착홈(12)을 형성한다.

상기 장착홈(12)은 본체(10)의 중앙에 길이 방향을 따라 길게 형성되며, 시료 셀(3)의 단면에 대응하는 형상으로서 형성된다.

여기서, 상기 시료 셀(3)은 상단이 개방되고 하단이 폐쇄된 일정 길이의 유리관으로서, 대략 20mm의 관 직경으로서 제작되어 비교적 많은 양의 시료가 도입될 수 있다.

한편, 상기 본체(10)는 각형으로 이루어지는데, 바람직하게는 중앙에 장착홈(12)을 형성하고 있는 오각형의 단면 형상으로 이루어진다.

즉, 상기 본체(10)는 도 5에서와 같이 장착홈(12)의 중심을 지나는 가상 수평선(L1)에 수직한 제1,2 면(La, Lb), 그 장착홈(12)의 중심을 지나는 가상 수직선(L2)을 중심으로 제1,2 면(La, Lb)에 경사지게 연결되는 제3,4 면(Lc, Ld), 및 가상 수평선(L1)과 수평을 이루는 제5 면(Le)을 형성하고 있다.

한편, LED 유닛(400)은 시료 셀(3)에 대하여 빛을 조사하는 광원으로서, 본체(10)의 적어도 일측에 구성된다. 바람직하게, 상기 LED 유닛(400)은 본체(10)의 제1,2 면(La, Lb) 및 제3,4 면(Lc, Ld)에 각각 장착된다.

상기 각 LED 유닛(400)은 서로 다른 파장 대역의 단색광을 시료 셀(3)에 순차적으로 조사할 수 있는 다수의 발광 다이오드들(31)과, 이들 발광 다이오드(31) 를 지지하며 그 발광 다이오드들(31)에 전기적인 신호를 순차적으로 인가하는 회로 보드(33)를 포함하여 구성된다.

상기 각 발광 다이오드(31)는 700~1500nm의 범위에서 시료 셀(3)에 대하여 서로 다른 파장 대역의 단색광을 순차적으로 조사한다.

이러한 발광 다이오드들(31)은 상기에서 언급한 바 있는 제어보드(300)를 통하여 순차적으로 점등 및 점멸될 수 있다.

그리고, 상기 회로 보드(33)는 발광 다이오드들(31), 및 제어보드(300)와 전기적으로 연결되며, 나사(SC)를 통해 본체(10)의 제1,2 면(La, Lb) 및 제3,4 면(Lc, Ld)에 각각 고정되게 설치된다.

여기서, 상기 발광 다이오드들(31)은 본체(10)의 제1,2 면(La, Lb) 및 제3,4 면(Lc, Ld)에 대하여 길이 방향을 따라 일렬로서 장착되어 시료 셀(3)에 대하여 서로 다른 파장 대역의 단색광을 순차적으로 조사한다.

그리고, 상기 발광 다이오드들(31)로부터 발광되어 시료 셀(3)로 입사되는 단색광(이하에서는 편의상 "입사광" 이러고 한다)은 시료 셀(3) 및 그 시료 셀(3) 내부의 액상 물질 시료에 의해 확산 및/또는 반사되거나 그 액상 물질 시료를 투과하여 본체(10)의 외부로 나오게 된다.

이 때, 상기 시료 셀(3) 및 그 시료 셀(3) 내부의 액상 물질 시료에 의해 확산 및/또는 반사되거나 그 액상 물질 시료를 투과한 빛을 이하에서는 편의 상 "작용광"이라고 한다.

이를 위해 상기 본체(10)는 시료 셀(3)에 대한 입사광의 입사(入射) 경로로 서 발광 다이오드들(31)을 지지하는 제1 통로(13)를 제1,2 면(La, Lb) 및 제3,4 면(Lc, Ld)에 각각 형성하고 있다.

그리고, 상기 본체(10)는 언급한 바 있는 작용광의 출사(出射) 경로로서 제2 통로(15)를 제5 면(Le)에 형성하고 있다.

상기 제1 통로(13)는 본체(10)의 제1,2 면(La, Lb) 및 제3,4 면(Lc, Ld)에 대하여 발광 다이오드들(31)이 끼워지며 그 본체(10)의 장착홈(12)과 상호 연결되는 복수의 홀들(14)로서 이루어진다.

이 경우, 상기 홀들(14)은 본체(10)의 제1,2 면(La, Lb) 및 제3,4 면(Lc, Ld)에 대하여 그 본체(10)의 길이 방향을 따라 일렬로서 일정 간격 이격되게 형성된다.

여기서, 상기 제1 통로(13)는 도 5에서와 같이 가상 수직선(L2)과 장착홈(12)의 중심을 기준할 때, 본체(10)의 제1,2 면(La, Lb)에 대하여 80~100도(바람직하게는 90도)를 만족한다.

또한, 상기 제1 통로(13)는 제3,4 면(Lc, Ld)에 대하여 30~45도(바람직하게는 35도)를 만족한다.

이는 발광 다이오드들(31)로부터 제1 통로(13)를 통해 시료 셀(3)로 입사되는 입사광의 입사 각도를 조절하여, 시료 셀(3) 및 그 시료 셀(3) 내부의 액상 물질 시료에 대한 입사광의 투과 및 확산/반사를 동시에 구현함으로써 액상 물질 시료에 대한 신호 대 잡음비를 증대시키기 위함이다.

그리고, 상기 제2 통로(15)는 제1 통로(13)에 대응하여 본체(10)의 제5 면(Le)에 길이 방향을 따라 길게 형성된 장공으로서의 제1 슬롯홀(16)로 이루어진다.

다른 한편으로, 본 발명의 실시예에서 검출기(600)는 본체(10)의 제2 통로(15)를 통과하는 발광 다이오드들(31)의 작용광을 검출하고, 그 검출 신호를 전기적인 신호로 변환하기 위한 것이다.

즉, 상기 검출기(600)는 시료 셀(3) 및 그 시료 셀(3) 내부의 액상 물질 시료에 의해 확산/반사되거나 그 시료를 투과한 작용광의 스펙트럼을 검출하며, 그 검출 신호를 일정하게 증폭하여 전기적인 신호로 변환하고, 그 전기적인 신호를 언급한 바 있는 액상 물질 성분 분석장치의 연산 처리부로 전송하는 기능을 하게 된다.

상기 검출기(600)는 고정 브라켓(70)을 통하여 본체(10)의 제5 면(Le)에 고정되게 장착되는 바, 제5 면(Le)에 실질적으로 밀착되면서 제2 통로(15)와 상호 연결된다.

이러한 고정 브라켓(70)은 나사(SC)와 같은 체결부재를 통해 본체(10)의 제5 면(Le) 및 검출기(600)에 각각 고정된다.

여기서, 상기 본체(10)와 검출기(600) 사이에는 본체(10)의 제2 통로(15)를 밀봉하며 본체(10)와 검출기(600)를 상호 연결하기 위한 연결부재(90)가 개재된다.

상기 연결부재(90)는 외부 빛에 대한 차폐를 제공하여 작용광의 검출에 신뢰성을 높여주기 위한 것으로서, 검출기(600)의 수광부(601)와, 본체(10)의 제2 통로(15)를 밀봉하며 이들을 상호 연결하는 링 형태로서 이루어진다.

상기한 구성의 본 발명에서 임의의 물질 성분을 측정하여 품질을 판단하는 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 품질 분석을 위한 물질의 시료를 시료 셀(3)에 수용한 다음, 그 시료 셀(3)을 측정모듈(501)에 있어 본체(10)의 장착홈(12)에 결합하여 안착시키고, 미도시된 커버로 장착홈(12)에 결합된 시료 셀(3)을 폐쇄하여 외부의 빛에 시료에 노이즈로 작용되는 것을 방지한다.

이후, 표시부(200)에 터치 패널로 구성되는 사용자 인터페이스(UI)를 이용하여 측정하고자 하는 물질의 종류와 특성, 측정 조건 등 품질 판단을 위한 제반조건을 설정하면 제어보드(300)에 구성되는 마이크로 프로세서(302)는 사용자 인터페이스(UI)로 설정되는 조건에 따라 물질의 성분 측정과 품질 분석을 위한 제반 동작을 실행한다.

따라서, 마이크로 프로세서(302)는 설정된 조건에 따라 LED 유닛(400)을 작동시켜 설정된 시간 간격으로 발광 다이오드(31)를 순차적으로 점등시켜 시료 셀(3)에 대하여 700~1500nm의 범위에서 서로 다른 파장 대역의 단색광을 순차적으로 조사한다.

즉, 상기 발광 다이오드들(31)은 시료 셀(3)에 대하여 서로 다른 파장 대역의 단색광을 본체(10)의 제1 통로(13)를 통해 순차적으로 조사한다.

이 경우, 상기 발광 다이오드들(31)은 본체(10)의 여러 방향에서 서로 다른 파장 대역의 단색광을 조사하게 되므로, 시료 셀(3)에 대한 시료 대표성 등을 높일 수 있게 된다.

상기 발광 다이오드(31)에서 순차적으로 조사되는 단색광은 시료 셀(3)에 입사되며, 입사광은 시료 셀(3)에 수용된 물질에 의해 확산 및/또는 반사되거나 물질을 투과한다.

그러면, 시료 셀(3) 및 그 시료 셀(3) 내부의 액상 물질에 의해 확산 및/또는 반사되거나 그 액상 물질을 투과한 작용광은 본체(10)의 제2 통로(15)를 통과하여 검출기(600)로 입사된다.

상기와 같이 시료 셀(3)에 수용된 시료와 작용한 작용광은 본체(10)의 제2 통로(15)에 결합되어 있는 검출기(600)로 입사되므로, 그 검출기(600)는 시료와 작용한 작용광의 스펙트럼을 검출한 다음 노이즈를 제거하고, 설정된 레벨로 증폭하여 전기적 신호로 변환한 다음 제어보드(300)에 인가한다.

여기서, 상기 각 발광 다이오드(31)는 검출기(600)가 작용광을 검출할 때까지 점등된 상태를 유지하며, 그 검출기(600)를 통해 작용광의 검출이 완료된 때 점멸된다.

따라서, 제어보드(300) 내의 마이크로 프로세서(302)는 검출기(600)에서 아날로그 상태의 전기적 신호로 인가되는 작용광의 스펙트럼 정보를 디지털 신호로 변환한 다음 데이터 베이스의 기준 데이터와 비교하여 품질 분석한 다음 그 결과를 메모리(303)의 지정되는 어드레스 영역에 일자별, 시간별로 저장하여 해당 물질에 대하여 지속적인 품질 관리가 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 품질 분석 결과를 문자나 그래프 등 설정된 소정의 형식으로 표시부(200)에 출력하여 측정된 물질에 대한 품질 분석 결과를 사용자에게 표출시킨다.

이외에 LAN 포트, USB 포트, 시리얼 포트 등을 포함하는 외부의 입출력 포트에 외부의 장치가 연결되는 경우 현재 측정되는 물질의 품질 분석 결과 혹은 메모리(303)에 측정 저장된 각 물질에 대한 특성 및 품질의 정보를 외부로 전송한다

상기한 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템은, 전체 파장 대역의 빛을 조사하는 할로겐 램프를 사용하고, 시료 셀을 투과한 빛에서 특정의 파장 대역을 추출하기 위한 다수개의 간섭 필터를 사용하는 종래 기술에 비하여 각별한 작용 효과가 기대된다.

본 발명은 복수개의 발광 다이오드(31)를 이용하여 시료 셀(3)에 서로 다른 파장 대역의 단색광을 순차적으로 조사하도록 하고, 각각의 단색광의 스펙트럼을 검출하여 물질의 성분을 측정하고 이로부터 품질을 측정하도록 함으로써, 종래 기술에 사용된 간섭 필터와 간섭 필터를 회전시키기 위한 스텝 모터가 삭제되어 시스템의 구조를 단순화하고, 저전력의 발광 다이오드의 적용으로 배터리의 용량을 최소화하여 전체 시스템의 중량을 혁신적으로 줄일 수 있다.

또한, 시스템 구조의 단순화로 제작 원가가 최소화되고 휴대 및 이동이 가능한 소형화로 넓은 현장 보급을 제공하고, 쉽게 변질될 수 있는 우유와 같은 물질의 특정 성분을 현장에서 신속하고 간편하게 측정할 수 있는 특징이 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제2 예의 측정모듈을 도시한 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제2 예의 측정모듈을 도시한 평단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 제2 예의 측정모듈(502)은 전기 제1 예 의 구조를 기본으로 하면서, 제1 통로(213)의 홀들(214)이 길이 방향을 따라 2열로서 형성되는 본체(210)를 구성할 수 있다.

상기 홀들(214)은 본체(210)의 제1,2 면(La, Lb) 및 제3,4 면(Lc, Ld)에 그 본체(210)의 길이 방향을 따라 2열로서 일정 간격 이격되게 형성되며, 그 본체(210)의 장착홈(212)과 상호 연결된다.

여기서, 상기 홀들(214)에 대응하여 각 LED 유닛(402)의 발광 다이오드들(231)이 회로 보드(233)에 길이 방향을 따라 2열로서 배치되는 것은 자명한 사실이다.

이로써, 본 실시예에서는 상기한 제1 통로(213)를 통해 본체(210)의 제1,2 면(La, Lb) 및 제3,4 면(Lc, Ld)에 대하여 발광 다이오드들(231)을 2열로서 장착할 수 있으므로, 본체(210)의 길이를 줄일 수 있고, 이로 인해 전체 시스템의 크기를 더욱 컴팩트하게 구현할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 상기 제2 예에 따른 측정모듈(502)의 나머지 구성 및 작용은 전기 제1 예에서와 같으므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제3 예의 측정모듈을 도시한 분해 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제3 예의 측정모듈을 도시한 정단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 제3 예의 측정모듈(503)은 전기 제1 예의 구조를 기본으로 하면서, 제1 통로(313)가 단일의 제2 슬롯홀(314)로서 이루어 지는 본체(310)를 구성할 수 있다.

상기 제2 슬롯홀(314)은 본체(310)의 제1,2 면(La, Lb) 및 제3,4 면(Lc, Ld)에 각각 길이 방향을 따라 장공 형태로서 길게 형성되고, LED 유닛(403)의 발광 다이오드들(331)이 끼워지며 그 본체(310)의 장착홈(312)과 상호 연결된다.

여기서, 상기 제2 슬롯홀(314)에 대응하여 각 LED 유닛(403)의 발광 다이오드들(331)이 회로 보드(333)에 길이 방향을 따라 일렬로서 배치되는 것은 자명한 사실이다.

본 발명의 실시예에서 상기 제3 예에 따른 측정모듈(503)의 나머지 구성 및 작용은 전기 제1 예에서와 같으므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제4 예의 측정모듈을 도시한 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 제4 예의 측정모듈(504)은 전기 제3 예의 구조를 기본으로 하면서, 제1 통로(413)의 제2 슬롯홀(414)이 길이 방향을 따라 2열로서 형성되는 본체(410)를 구성할 수 있다.

상기 제2 슬롯홀(414)은 본체(410)의 제1,2 면(La, Lb) 및 제3,4 면(Lc, Ld)에 그 본체(410)의 길이 방향을 따라 2열로서 일정 간격 이격되게 형성되며, 그 본체(410)의 장착홈(미도시)과 상호 연결된다.

여기서, 상기 제2 슬롯홀(414)에 대응하여 각 LED 유닛(404)의 발광 다이오드들(431)이 회로 보드(433)에 길이 방향을 따라 2열로서 배치되는 것은 자명한 사 실이다.

이로써, 본 실시예에서는 상기한 제1 통로(413)를 통해 본체(410)의 제1,2 면(La, Lb) 및 제3,4 면(Lc, Ld)에 대하여 발광 다이오드들(431)을 2열로서 장착할 수 있으므로, 본체(410)의 길이를 줄일 수 있고, 이로 인해 전체 분석장치의 크기를 더욱 컴팩트하게 구현할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 상기 제4 예에 따른 측정모듈(504)의 나머지 구성 및 작용은 전기 제1 예에서와 같으므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제5 예의 측정모듈을 도시한 분해 사시도이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제5 예의 측정모듈을 도시한 정단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 제5 예의 측정모듈(505)은 전기 예들의 구조를 기본으로 하면서, 본체(510)에 대하여 시료 셀(3)을 지지할 수 있는 홀더(520)를 더욱 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제5 예는 지금까지 설명한 바와 같은 전기 예들의 구조를 기본으로 하는데, 이하에서는 편의상 전기 제2 예의 구조를 예로 들어 상기 측정모듈(505)의 구성을 자세하게 설명하기로 한다.

상기 홀더(520)는 액상 물질의 시료가 담긴 시료 셀(3)이 삽입될 수 있는 것으로, 본체(510)에 길이 방향을 따라서 장착될 수 있다.

이를 위해 상기 본체(510)는 홀더(520)가 삽입될 수 있는 장착 공간(511)으 로서의 장착홀(512)을 형성한다.

상기 장착홀(512)은 본체(510)의 중앙에 길이 방향을 따라 길게 관통 형성되며, 홀더(520)의 단면에 대응하는 형상으로서 형성된다.

한편, 상기 홀더(520)는 알루미늄과 같은 금속 소재로서 구성되고, 일정 길이를 지니며 일단(도면을 기준으로 상단)이 개방되고 타단(도면을 기준으로 하단)이 폐쇄된 원통 형상으로 이루어진다.

상기 홀더(520)는 본체(510)의 제1 및 제2 통로(513, 515)에 대응하는 부분에 이들 통로(513, 515)와 상호 연결되는 복수의 제3 통로들(521)을 형성하고 있다.

이 경우, 상기 제3 통로들(521)은 전기 실시예들에서와 같은 제1 및 제2 통로(513, 515)에 상응하는 형상으로서 형성되는 바, 홀더(520)의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격된 복수의 홀들로서 이루어질 수 있으며, 그 홀더(520)의 길이 방향을 따라 길게 개방된 장공 형태의 슬롯홀로서 이루어질 수도 있다.

그러나, 도면에서는 상기 제3 통로들(521)이 제3 슬롯홀(523)로서 이루어지는 예를 도시하고 있다.

또한, 상기 홀더(520)에는 제3 통로들(521)이 형성된 부분의 내측면으로 양단(도면을 기준으로 상하단)이 개방된 유리관(525)이 장착된다.

상기 유리관(525)은 홀더(520)의 내부에서 그 홀더(520)의 제3 통로(521)들을 막기 위한 것으로, 제3 통로들(521)을 막을 수 있는 길이를 지닌 투명 강화유리로서 이루어진다.

이러한 유리관(525)은 시료 셀(3)이 삽입될 수 있는 원형의 단면 형상으로 이루어지고, 홀더(520)의 제3 통로들(521)이 형성된 부분의 내측면으로 끼워지며 장착된다.

그리고, 상기 홀더(520)는 타단부(도면에서의 하단부) 측에 시료 셀(3)을 지지하는 완충부재(527)가 장착된다.

상기 완충부재(527)는 홀더(520)의 내부로 시료 셀(3)이 삽입되는 경우 그 홀더(520)를 통해 시료 셀(3)에 가해지는 충격을 완화시키기 위한 것으로, 홀더(520)의 내부에서 바닥면 측에 설치된다.

여기서, 상기 완충부재(527)는 일단(상단)이 개방되고 타단(하단)이 폐쇄되며 시료 셀(3)의 하단부가 끼워질 수 있는 컵 형태로서 구성되고, 우레탄과 같은 합성수지 소재로서 이루어진다.

이에 더하여, 상기 측정모듈(505)은 본체(510)에 대하여 홀더(520)를 지지하기 위한 지지부재(540)가 더욱 제공된다.

상기 지지부재(540)는 본체(510)의 장착홀(512)에 대하여 홀더(520)를 용이하게 삽입 및 인출시킬 수 있도록 하기 위한 것으로서, 알루미늄과 같은 금속 소재로 이루어지며, 나사(SC)를 통해 본체(510)의 상부면, 및 홀더(520)의 상단부 측에 고정되게 장착된다.

이러한 지지부재(540)는 홀더(520)의 상단부에 끼워질 수 있는 구멍(541)을 중앙에 형성하고 있는 원형의 링 형태로서 이루어진다.

또한, 상기 지지부재(540)는 나사(SC)를 본체(510)의 상부면으로 체결하기 위한 한 쌍의 제1 체결공(543)을 형성하고 있다. 이들 제1 체결공(543)은 지지부재(540)의 구멍(541)을 중심으로 상호 대칭하며 그 구멍(541)의 가장자리 측에 각각 형성된다.

그리고, 상기 지지부재(540)는 나사(SC)를 홀더(520)의 상단부 측에 체결하기 위한 한 쌍의 제2 체결공(545)을 형성하고 있다. 이들 제2 체결공(545)은 지지부재(540)의 구멍(541)을 중심으로 상호 대칭하며 지지부재(540)의 외주면에 그 구멍(541)과 상호 연결되게 형성된다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 제5 예에 따른 측정모듈(505)에 의하면, 시료 셀(3)이 홀더(520)에 장착된 상태에서 LED 유닛(405)의 발광 다이오드들(531)은 시료 셀(3)에 대하여 서로 다른 파장 대역의 단색광을 조사한다.

그러면, 상기 발광 다이오드들(531)로부터 순차적으로 조사되는 빛은 홀더(520)의 제3 통로들(521), 및 유리관(525)을 통하여 시료 셀(3)로 입사된다.

이로써, 본 실시예에서는 상기 시료 셀(3)이 홀더(520)에 의해 지지되므로, 본체(510)에 외력이 가해지더라도 그 외력에 의해 시료 셀(3)이 파손될 염려가 없다.

또한, 본 실시예에서는 만약 상기 시료 셀(3)이 파손되더라도 홀더(520)의 내부에서 유리관(525)이 그 홀더(520)의 제3 통로들(521)을 막고 있기 때문에, 액상 물질의 시료가 본체(510)의 제1 통로(513)를 통해서 발광 다이오드들(531)로 유입되거나 제2 통로(515)를 통해서 검출기(600)로 유입되는 것을 차단할 수 있게 된다.

따라서, 이 경우는 시료 셀(3)이 파손되는 경우, 액상 물질의 시료가 LED 유닛(405)의 발광 다이오드들(531)과 검출기(600)로 유입되는 것을 유리관(525)을 통하여 차단할 수 있으므로, 발광 다이오드들(531)과 검출기(600)가 액상 물질 시료에 의해 손상되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

그리고, 이 경우는 홀더(520) 내부의 바닥면 측에 시료 셀(3)의 하단부가 끼워질 수 있는 완충부재(527)가 설치되어 있으므로, 시료 셀(3)이 홀더(520) 내부로 삽입되는 때 그 홀더(520)를 통해 시료 셀(3)에 가해지는 충격을 완충부재(527)로서 완화시킬 수 있게 된다.

이로써 상기 홀더(520)의 내부로 시료 셀(3)을 삽입하는 경우, 그 시료 셀(3)에 가해지는 충격을 완충부재(527)를 통해 완화시킬 수 있으므로, 시료 셀(3)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이 경우는 홀더(520)의 상단부 측에 고정되면서 본체(510)의 상부면에 고정될 수 있는 지지부재(540)를 구비함에 따라, 본체(510)의 장착홀(512)에 대하여 홀더(520)를 더욱 용이하게 삽입 및 인출시킬 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에서 상기 제5 예에 따른 측정모듈(505)의 나머지 구성 및 작용은 전기 실시예들에서와 같으므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제6 예의 측정모듈을 도시한 분해 사시도이고, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제6 예의 측정모듈을 도시한 정단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제6 예의 측정모듈(506)은 전기 제5 예의 구조를 기본으로 하면서, 홀더(620)가 적어도 2 개소, 바람직하게는 3 개소로서 분리 및 결합 가능하게 구성될 수 있다.

상기 홀더(620)는 일단부(도면에서의 상단부) 측의 제1 부분(661)과, 타단부(도면에서의 하단부) 측의 제2 부분(662)과, 제1 부분(661)과 제2 부분(662) 사이의 제3 부분(663)으로 나뉘어져 구성된다.

이 경우, 상기 제1 부분(661) 및 제3 부분(663)은 양단(상하단)이 개방된 형태로 이루어지며, 제2 부분(662)은 일단(상단)이 개방되고 타단(하단)이 폐쇄된 형태로 이루어진다.

여기서, 상기 제1 부분(661)에는 전기 예에서와 같은 지지부재(640)가 장착되며, 제2 부분(662)에는 전기 실시예에서 언급한 바 있는 완충부재(627)가 장착되고, 제3 부분(663)에는 전기 실시예에서와 같은 제3 통로들(621)이 형성된다.

그리고, 상기 제3 부분(663)의 내측면에는 전기 실시예에서와 같은 유리관(625)이 배치된다.

이러한 제1,2,3 부분(661, 662, 663)은 상호 나사 결합되면서 홀더(620)를 구성하게 되는 바, 이를 위해 제1 부분(661)의 하단부에는 수나사부(664)가 형성되며, 제2 부분(662)의 상단부 또한 수나사부(665)가 형성되고, 제3 부분(663)의 상,하단부에는 암나사부(666)가 각각 형성된다.

이에, 상기 제6 예에서는 제1 부분(661)의 수나사부(664)와 제3 부분(663)의 상단부측 암나사부(666)가 암수식으로 상호 나사 결합되고, 제2 부분(662)의 수나 사부(665)와 제3 부분(663)의 하단부측 암나사부(666)가 암수식으로 상호 나사 결합됨으로써 상기 홀더(620)를 구성할 수 있다.

따라서, 상기와 같은 제6 예에 따른 측정모듈(506)에 의하면, 시료 셀(3)의 파손 등으로 홀더(620)가 액상 물질 시료에 의해 오염된 경우, 홀더(620)가 제1,2,3 부분(661, 662, 663)으로서 상호 분리 및 결합이 가능하므로 그 홀더(620)의 세척이 용이하다는 잇점이 있다.

본 발명의 실시예에서 상기 제6 예에 따른 측정모듈(506)의 나머지 구성들 및 작용은 전기 제5 예에서와 같으므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에 있어, 측정모듈의 구성을 도시한 분해 사시도이고, 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에 있어, 측정모듈의 정단면 구성을 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템은 전기 예들의 측정모듈의 구조를 기본으로 하면서, 액상 물질의 성분 측정 시, 시스템을 리셋하여 그 시스템의 초기화 값을 설정하기 위한 리셋유닛(780)이 제공되는 측정모듈(507)을 구성할 수 있다.

즉, 이 경우는 본 시스템을 통한 이전 액상 물질 시료의 성분 측정 데이터를 리셋하여 그 장치의 초기화 값을 설정(당 업계에서는 통상적으로 "영점 조절" 이라고도 한다)하기 위한 것이다.

여기서는 지금까지 전기 예들의 측정모듈 구조를 기본으로 하는데, 이하에서 는 편의상 전기 제6 예에 따른 측정모듈의 구조를 예로 들어 본 실시예에 따른 측정모듈(507)의 구성을 자세하게 설명하기로 한다.

본 실시예에서, 상기 리셋유닛(780)은 시료 셀(도시하지 않음)을 대신하여 본체(710)의 장착 공간, 즉 홀더(720)에 삽입될 수 있는 투명 소재의 기준 바아(bar)(781)로서 이루어진다.

상기 기준 바아(781)는 홀더(720)의 내부에 삽입 가능한 일정 길이의 원형 봉으로서 이루어지며, 아크릴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 투명한 합성수지 소재로서 형성된다.

그리고, 상기 기준 바아(781)의 상단부에는 손잡이로서의 헤드(783)를 구비하는 바, 이 헤드(783)는 나사(SC)를 통해 기준 바아(781)의 상단부에 고정되게 설치된다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템은 리셋유닛(780)의 기준 바아(781)를 측정모듈(507)의 홀더(720)에 끼우고, 앞서 설명한 바와 같은 작용을 통해 이전 액상 물질 시료의 성분 측정 데이터를 리셋함으로써 전체 시스템의 초기화 값을 설정할 수 있게 된다.

이로써, 본 실시예에서는 액상 물질의 성분 측정 시, 리셋유닛(780)을 통하여 액상 물질 성분 분석장치의 초기값을 설정할 수 있기 때문에, 액상 물질 시료의 정확한 측정 데이터를 얻을 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템의 나머지 구성들 및 작용은 앞서 설명한 바 있으므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제1 예의 측정모듈을 도시한 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제1 예의 측정모듈을 도시한 정단면 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제1 예의 측정모듈을 도시한 평단면 구성도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제1 예의 측정모듈을 설명하기 위한 본체의 평단면 구성도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제2 예의 측정모듈을 도시한 분해 사시도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제2 예의 측정모듈을 도시한 평단면 구성도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제3 예의 측정모듈을 도시한 분해 사시도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제3 예의 측 정모듈을 도시한 정단면 구성도이다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제4 예의 측정모듈을 도시한 분해 사시도이다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제5 예의 측정모듈을 도시한 분해 사시도이다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제5 예의 측정모듈을 도시한 정단면 구성도이다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제6 예의 측정모듈을 도시한 분해 사시도이다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에서 제6 예의 측정모듈을 도시한 정단면 구성도이다.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에 있어, 측정모듈의 구성을 도시한 분해 사시도이다.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 물질 분석 시스템에 있어, 측정모듈의 정단면 구성을 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10... 본체 12... 장착홈

13... 제1 통로 15... 제2 통로

30... 라이트유닛 31... 발광 다이오드

33... 회로 보드 50... 검출기

70... 고정 브라켓 90... 연결부재

100... 전원부 200... 표시부

300... 제어보드

400, 402, 403, 404, 405 : LED 유닛

501, 502, 503, 504, 505, 506, 507... 측정모듈

600 : 검출기

Claims (22)

1차 전지 혹은 2차 전지로 구성되고, 상용 전원을 직류 변환하는 어댑터가 포함되며, 시스템을 구성하는 전기적 부하에 전원을 공급하는 전원부;

시스템의 운용에 따른 제반적인 동작과 물질의 성분 측정 진행과정, 품질 분석 결과를 문자 및 설정된 형식의 그래프로 표출하는 표시부;

금속 소재로 구성되며, 시료가 수용되는 시료 셀을 안착시키는 측정모듈;

서로 다른 파장 대역을 갖는 복수개의 발광 다이오드로 이루어지며, 제어보드의 제어에 따라 순차적으로 점등되어 고유 파장 대역의 단색광을 상기 시료 셀에 조사하는 LED 유닛;

상기 측정모듈에서 시료와 반응한 작용광의 스펙트럼을 검출하여 노이즈를 제거하고, 전기적 신호로 변환시켜 제어보드에 인가하는 검출기; 및

사용자 인터페이스(UI)의 품질 분석 요구에 따라 LED 유닛을 작동시켜 서로 다른 파장 대역의 단색광을 순차적으로 조사시키고, 상기 검출기로부터 시료와 반응한 작용광의 스펙트럼을 분석하여 성분을 측정하며, 데이터 베이스의 기준 데이터와 비교하여 품질 분석한 다음 결과를 저장하고, 표시부에 설정된 소정의 형식으로 출력하는 제어보드를 포함하며,

상기 LED 유닛은 적어도 6개 이상의 발광 다이오드를 포함하고, 700~1500nm 범위에서 서로 다른 파장 대역의 단색광을 순차적으로 조사하며, 상기 발광 다이오드의 개수와 파장 대역의 범위는 측정되는 물질의 종류와 특징에 따라 가변 가능하게 구성되는 휴대용 물질 분석 시스템.

제1 항에 있어서,

상기 제어보드는 LAN 포트, USB 포트, 시리얼 포트를 포함하는 입출력 포트와 연결되어 저장된 물질 분석 정보와 기준 데이터 업데이트 정보의 송수신을 처리하는 인터페이스;

특정 물질이 갖는 성분 측정과 물질 분석에 대한 제반적인 운용을 처리하는 마이크로 프로세서;

물질 분석을 위한 기준 데이터가 데이터 베이스로 설정되고, 현장에서 측정되는 품질 분석의 결과가 지정되는 영역에 일자별, 시간별로 저장되는 메모리;

를 포함하는 휴대용 물질 분석 시스템.

제1 항에 있어서,

상기 표시부는 터치 스크린 방식의 사용자 인터페이스(UI)가 포함되어 시스템 사용에 따른 기능 선택을 제공하는 휴대용 물질 분석 시스템.

삭제

제1 항에 있어서,

상기 측정모듈은 상기 시료 셀이 장착될 수 있는 본체를 포함하며,

상기 본체는 상기 시료 셀에 대한 상기 단색광의 입사(入射) 경로로서 제1 통로를 형성하고, 상기 작용광의 출사(出射) 경로로서 제2 통로를 형성하는 휴대용 물질 분석 시스템.

제5 항에 있어서,

상기 검출기는 고정 브라켓을 통하여 상기 본체에 고정되게 장착되어 상기 제2 통로를 통과하는 상기 작용광의 스펙트럼을 검출하는 휴대용 물질 분석 시스템.

제6 항에 있어서,

상기 본체와 상기 검출기 사이에서는 상기 제2 통로를 밀봉하며 상기 본체와 상기 검출기를 일체로 연결하는 링 형태의 연결부재가 구비되는 휴대용 물질 분석 시스템.

제5 항에 있어서,

상기 본체는 상기 시료 셀이 삽입될 수 있는 장착 공간으로서 장착홈이 상기 본체의 길이 방향을 따라 형성되는 휴대용 물질 분석 시스템.

제5 항에 있어서,

상기 측정모듈은 상기 시료 셀이 삽입되며 상기 본체에 길이 방향을 따라 장착될 수 있는 홀더를 더욱 포함하며,

상기 홀더는 상기 본체의 제1 및 제2 통로와 상호 연결되는 제3 통로를 형성하는 휴대용 물질 분석 시스템.

제9 항에 있어서,

상기 본체는 상기 홀더가 삽입될 수 있는 장착 공간으로서 장착홀이 상기 본체의 길이 방향을 따라 형성되는 휴대용 물질 분석 시스템.

제9 항에 있어서,

상기 홀더는 일단이 개방되고 타단이 폐쇄된 원통 형상으로 이루어지며, 상기 제3 통로가 형성된 부분의 내측면으로 양단이 개방된 유리관이 장착되는 휴대용 물질 분석 시스템.

제11 항에 있어서,

상기 홀더는,

상기 일단부 측의 제1 부분, 상기 타단부 측의 제2 부분, 및 상기 제1 부분과 제2 부분 사이의 제3 부분으로서 나뉘어져 구성되고,

상기 제3 부분에 상기 제3 통로가 형성되고, 상기 제3 부분의 내측면으로 상기 유리관이 배치되며, 상기 제1,2,3 부분이 상호 나사 결합되어 이루어지는 휴대 용 물질 분석 시스템.

제11 항에 있어서,

상기 홀더는 상기 타단부 측의 내부에 상기 시료 셀을 지지하는 컵 형태의 완충부재가 설치되는 휴대용 물질 분석 시스템.

제9 항에 있어서,

상기 측정모듈은 상기 홀더를 지지하며 나사를 통해 상기 본체에 고정되게 설치되는 링 형태의 지지부재를 더욱 포함하며,

상기 지지부재는 나사를 통해 상기 홀더에 고정되게 설치되는 휴대용 물질 분석 시스템.

제8 항 또는 제10 항에 있어서,

상기 제1 통로는,

상기 각 발광 다이오드가 끼워지며 상기 장착 공간과 연결되는 복수의 홀들로서 이루어지는 휴대용 물질 분석 시스템.

제15 항에 있어서,

상기 홀들이 상기 본체의 길이 방향을 따라 적어도 일렬로서 형성되는 휴대용 물질 분석 시스템.

제8 항 또는 제10 항에 있어서,

상기 제2 통로는 상기 장착 공간과 연결되는 제1 슬롯홀로서 이루어지는 휴대용 물질 분석 시스템.

제8 항 또는 제10 항에 있어서,

상기 제1 통로는,

상기 본체의 길이 방향을 따라 길게 형성되면서 상기 장착 공간과 연결되고, 상기 발광 다이오드들이 배치될 수 있는 적어도 하나의 제2 슬롯홀로서 이루어지는 휴대용 물질 분석 시스템.

제8 항 또는 제10 항에 있어서,

상기 본체는 각형으로서 이루어지는 휴대용 물질 분석 시스템.

제8 항 또는 제10 항에 있어서,

상기 본체는,

상기 장착 공간을 중앙에 형성하고 있는 오각형의 단면 형상으로 이루어지며,

상기 단면을 기준할 때, 상기 장착 공간의 중심을 지나는 가상 수평선에 수직한 제1,2 면, 및 상기 장착 공간의 중심을 지나는 가상 수직선을 중심으로 상기 제1,2 면과 상호 경사지게 연결되는 제3,4 면에 상기 제1 통로를 각각 형성하고,

상기 가상 수평선과 수평을 이루는 제5 면에 상기 제2 통로를 형성하는 휴대용 물질 분석 시스템.

제20 항에 있어서,

상기 본체는,

상기 가상 수직선과 상기 장착 공간의 중심을 기준할 때, 상기 제1,2 면의 상기 제1 통로가 80~100도를 만족하며 형성되고, 상기 제3,4 면의 상기 제1 통로가 30~45도를 만족하며 형성되는 휴대용 물질 분석 시스템.

제1 항에 있어서,

상기 물질 분석 시스템을 리셋하여 초기값을 설정하기 위한 리셋유닛을 더욱 포함하며,

상기 리셋유닛은 상기 시료 셀을 대신하여 상기 측정모듈에 장착될 수 있는 투명 소재의 기준 바아(bar)로서 이루어지는 휴대용 물질 분석 시스템.

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