KR20180080835A - 휴대용 굴절계 - Google Patents

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KR20180080835A
KR20180080835A KR1020170001862A KR20170001862A KR20180080835A KR 20180080835 A KR20180080835 A KR 20180080835A KR 1020170001862 A KR1020170001862 A KR 1020170001862A KR 20170001862 A KR20170001862 A KR 20170001862A KR 20180080835 A KR20180080835 A KR 20180080835A
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김노만
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주식회사 우정이엔지
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Abstract

본 발명은 휴대용 굴절계에 관한 것으로, 구체적으로는 측정하고자 하는 대상 시료의 농도에 따라 빛의 굴절량이 변동되고 상기 변동되는 굴절량을 아날로그 값으로 표현하는 아날로그형 굴절계, 상기 아날로그 값을 수신하여 디지털 값으로 나타내기 위한 어플리케이션이 내장된 스마트기기 및 상기 아날로그형 굴절계와 상기 스마트기기를 연결하는 케이블을 포함하되, 상기 아날로그형 굴절계는 시료가 놓여지는 경사면, 놓여진 시료를 경사면에 균일하게 분포시키는 슬라이드 방식 또는 상하로 오픈되는 커버형 프리즘 커버, 상기 경사면에 접하는 프리즘, 상기 프리즘 후방에 위치하는 대물렌즈, 상기 대물렌즈 후방에 위치하는 볼록렌즈, 상기 볼록렌즈 후방에 위치하는 접안렌즈 및 상기 접안렌즈 후방에 구비된 굴절량을 전기적 신호로 변환하는 전자결합소자(CCD)를 포함하고, 상기 어플리케이션은 대상 시료의 종류, 측정하고자 하는 농도, 사용자 위치정보 및 날씨 정보 데이터를 선택하거나 입력할 수 있는 표시창 및 굴절량 결과, 대상 시료의 종류, 측정하고자 하는 농도의 종류, 사용자 위치정보 및 날씨 정보를 메인서버로 전송하는 기능이 부가된 휴대용 굴절계에 관한 것이다.

Description

휴대용 굴절계 {Portable refractometer}
본 발명은 휴대용 굴절계에 관한 것으로, 구체적으로는 아날로그형 굴절계와 다기능을 수행할 수 있는 어플리케이션이 내장된 스마트기기가 접목된 휴대용 굴절계에 관한 것이다.
일반적으로 널리 알려져 있는 액체 농도 측정기는 빛의 굴절 원리를 응용한 굴절식과 근적외선을 쏘아 반사되는 파장을 분석하는 비파괴형이 있다.
비파괴형은 대상물을 파괴하지 않고도 농도를 확인할 수 있다는 장점이 있으나 부피가 크고 무거워 휴대성이 낮을뿐더러 가격도 1,000만원 내외의 고가이기 때문에 일부 연구기관 등에서만 사용하고 있는 실정으로, 범용적으로 사용되는 액체 농도 측정기는 굴절식을 이용한 측정기이다.
굴절식은 공기 중의 빛이 액체로 입사할 때, 기체와 액체의 밀도 차이로 인해 빛이 굴절하게 되는 원리를 이용하는 것으로, 액체의 밀도가 높을수록 빛의 굴절률도 커지는 특성을 가지고 있다. 또한 굴절식은 측정방법에 따라 프리즘을 이용한 아날로그 방식과 분광식 디지털 방식으로 구분되며, 아날로그 방식은 가격이 저렴하고 조작법이 간편하다는 장점이 있으나, 접안렌즈(Eyepiece)가 작아 측정값을 확인하기 어렵고 온도에 따라 측정 오류가 발생할 가능성이 높다는 단점이 있다. 이에 반해 디지털 방식은 측정값이 디지털 액정에 표시되어 간편하게 확인할 수 있고 자동 온도 보정기능이 있어 측정 오류가 발생할 확률이 낮으나, 비파괴형과 마찬가지로 가격이 비싸고 조작법이 상대적으로 복잡하다는 단점이 있다.
또한 굴절식과 비파괴식 농도 측정기 모두 현재 판매되고 있는 시중의 모든 액체 농도 측정기는 별도의 데이터 저장 기능이 없을 뿐만 아니라 이러한 데이터를 수집하고 관리할 수 있는 시스템이 구축되어 있지 않다.
특히, 당도와 직접적으로 관련된 과일의 경우, 소비자의 선호도와 과일 구매의 결정력은 당도에 달려 있지만 과일의 출하 당도 기준이 맞지 않는 경우가 많아 믿고 구매할 수 있는 환경이 조성되어 있지 않다. 비록 소비자가 측정 데이터를 수기로 작성하여 보관, 활용하고 있지만, 대부분 아날로그 방식의 굴절계를 사용하기 때문에 데이터의 신뢰도가 낮아 측정값을 잘못 작성하는 경우가 발생할 수 있다.
따라서 비교적 가격이 저렴하고 휴대가 간편하면서도 데이터의 신뢰성과 활용성을 겸비한 굴절계의 개발이 시급한 상황이다.
한국공개특허공보 제10-2009-0064889호 한국등록특허 제817,807호 한국등록특허 제1,344,149호
본 발명은 상기 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비교적 저렴하면서도 휴대가 간편한 굴절계를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 측정값의 신뢰도가 높고 사용 및 조작이 편리한 굴절계를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 휴대용 굴절계는, 측정하고자 하는 대상 시료의 농도에 따라 빛의 굴절량이 변동되고 상기 변동되는 굴절량을 아날로그 값으로 표현하는 아날로그형 굴절계, 상기 아날로그 값을 수신하여 디지털 값으로 나타내기 위한 어플리케이션이 내장된 스마트기기 및 상기 아날로그형 굴절계와 상기 스마트기기를 연결하는 케이블을 포함하되, 상기 아날로그형 굴절계는 시료가 놓여지는 경사면; 놓여진 시료를 경사면에 균일하게 분포시키는 슬라이드 방식 또는 상하로 오픈되는 커버형 프리즘 커버; 상기 경사면에 접하는 프리즘; 상기 프리즘 후방에 위치하는 대물렌즈; 상기 대물렌즈 후방에 위치하는 볼록렌즈; 상기 볼록렌즈 후방에 위치하는 접안렌즈 및 상기 접안렌즈 후방에 구비된 굴절량을 전기적 신호로 변환하는 전자결합소자(CCD)를 포함하고, 상기 어플리케이션은 대상 시료의 종류, 측정하고자 하는 농도, 사용자 위치정보 및 날씨 정보 데이터를 선택하거나 입력할 수 있는 표시창; 및 굴절량 결과, 대상 시료의 종류, 측정하고자 하는 농도의 종류, 사용자 위치정보 및 날씨 정보를 메인서버로 전송하는 기능이 부가된 것을 특징으로 한다.
여기서, 측정하고자 하는 농도의 종류는 당도, 염도, 와인 농도 또는 꿀 수분량 중 어느 하나 이상일 수 있다.
또한 상기 스마트기기는 스마트폰 또는 태블릿 PC일 수 있다.
본 발명에 따른 굴절계는 스마트기기의 어플리케이션을 활용하여 측정 데이터를 확인하므로 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 굴절계는 콤팩트한 구조와 저렴한 가격으로 인해 사용자의 부담을 경감시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 굴절계는 데이터를 저장하고 전송할 수 있는 정보통신기술을 접목시키고 있어 대상 시료의 농도에 대한 활용성이 용이하다는 장점이 있다.
게다가 본 발명에 따른 굴절계는 전자결합소자로부터 전기적 신호를 수신하고, 스마트기기에 내장된 어플리케이션을 통해 전기적 신호를 디지털 값으로 변환시키기 때문에 신뢰도가 높은 측정값을 육안으로 쉽게 확인할 수 있다는 장점이 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 굴절계의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그형 굴절계의 단면도이다.
도 3은 도 2의 굴절계를 일측 측면에서 바라본 도면이다.
도 4는 본 발명의 변형 실시예에 따른 아날로그형 굴절계의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 스마트기기에 표현되는 표시창의 예시를 나타내는 도면이다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 휴대용 굴절계에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 굴절계의 개략도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그형 굴절계의 단면도, 도 3은 도 2의 굴절계를 일측 측면에서 바라본 도면, 도 4는 본 발명의 변형 실시예에 따른 아날로그형 굴절계의 사시도 그리고 도 5는 본 발명의 스마트기기에 표현되는 표시창의 예시를 나타내는 도면이다.
본 발명의 휴대용 굴절계는 아날로그형 굴절계(100), 스마트기기(200) 및 케이블(300)을 포함하여 이루어진다.
상기 아날로그형 굴절계(100)는 측정하고자 하는 대상 시료의 농도에 따라 빛의 굴절량이 변동되고, 각 대상시료의 종류와 농도에 따라 변동되는 굴절량을 아날로그 값으로 변환시킨다. 이렇게 얻어진 아날로그 값은 굴절계(100)와 스마트기기(200)를 연결하는 케이블(300)에 의해 스마트기기(200)로 전송된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그형 굴절계(100)는, 경통본체(110), 프리즘(120), 광축이 정렬된 다수개의 렌즈(130, 140, 150), 전자결합소자(CCD, 160), 프리즘 커버(170) 및 케이블 연결포트(180)를 포함하여 이루어진다.
상기 경통본체(110)는 광축이 정렬된 다수개의 렌즈인 대물렌즈(130), 볼록렌즈(140) 및 접안렌즈(150)를 수용하기 위한 것으로, 길고 가는 원통형, 다각형 형상을 가진다. 또 상기 경통본체(110)는 알루미늄 등의 금속이나 플라스틱으로 형성될 수 있다.
상기 프리즘(120)은 소정의 각도를 갖는 경사면(121)으로 이루어져 있으며 측정하고자 하는 대상 액상 시료가 놓여지는 곳이다. 이러한 프리즘(120)은 경사면(121)의 대상 액상 시료의 농도를 확인할 수 있도록 입사되는 빛을 굴절률에 따라 넓게 분산시키는 역할을 수행한다.
한편, 측정하고자 하는 액상 시료의 농도를 정확하게 측정하기 위해서는 상기 경사면(121)에 시료를 균일하게 분포시키는 것이 바람직하고, 따라서 본 발명에서는 경사면(121)에 시료를 고르게 퍼트리기 위하여 상기 경사면(121)에 프리즘 커버(170)를 더 구비하고 있다. 여기서 상기 프리즘 커버(170)는 슬라이드 방식, 상하로 오픈 되는 회동가능한 커버형 등 시료를 균일하게 분포시킬 수 있는 구조라면 특별히 제한하지 않는다.
상기 경통본체(110) 내부에 위치하는 대물렌즈(130)와 볼록렌즈(140)는 상기 프리즘(120)에서 분산된 빛을 결상시키는 역할을 수행한다. 구체적으로 대물렌즈(130)와 볼록렌즈(140)는 광축이 일치하도록 위치하고, 볼록렌즈(140)는 대물렌즈(130) 후방에 위치한다.
또 상기 대물렌즈(130) 및 볼록렌즈(140)와 광축이 일치하도록 볼록렌즈(140) 후방에는 접안렌즈(150)가 위치한다.
한편, 상기 접안렌즈(150) 후방에는 전자결합소자(CCD ; Charge coupled device)가 구비된다. 상기 전자결합소자(160)는 시료의 굴절량을 전기적 신호로 변환하고, 이렇게 변환된 전기적 신호는 케이블(300)을 통해 스마트기기(200)로 전달된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 아날로그형 굴절계(100)에 의하면, 측정하고자 하는 대상 시료를 액체 상태로 준비하여 상기 경사면(121)에 위치시키면 대상 액상 시료에 빛이 투과되어 액상의 밀도에 따라 빛의 굴절도가 변화한다. 이렇게 굴절된 빛은 상기 프리즘(120) 후방에 설치된 대물렌즈(130), 볼록렌즈(140) 및 접안렌즈(150)를 순차적으로 경유한 후, 접안렌즈(150) 후방에 위치하는 전자결합소자(160)에서 전기적 신호로 변환되는 것이다.
전술한 바와 같이, 일반적으로 많이 사용되고 있는 아날로그 방식의 굴절계는 가격이 저렴하고 조작법이 간편하지만, 접안렌즈(Eyepiece)가 작아 측정값을 확인하기 어렵고, 비록 접안렌즈를 크게 설계함으로써 측정오차를 줄일 수 있으나, 이 경우 굴절계의 크기가 커지고 또 제조비용이 상승하는 문제점을 초래한다.
이에 반해 본 발명에서는 기존의 아날로그 방식의 굴절계를 채용하여 가격이 저렴하고 사용이 간편하다는 장점을 최대한 이용하면서도, 단점으로 지적되는 측정 오류는 후술할 스마트기기(200)에 내장되는 어플리케이션을 통해 극복할 수 있다는 점은 본 발명의 주요 특징부 중의 하나이다.
한편, 도 2에 도시된 굴절계는 일 실시예에 불과할 뿐, 다양한 형태의 아날로그형 굴절계가 적용될 수 있음은 자명하다.
도 4는 본 발명의 변형 실시예에 따른 아날로그형 굴절계의 사시도이다. 본 발명의 변형 실시예에 의하면 경통본체(110) 외면 소정 위치에 홀더(190)를 더 구비할 수 있다.
상기 홀더(190)는 아날로그형 굴절계(100)를 고정 지지하기 위한 것으로, 상기 홀더(190)의 형상, 홀더(190)가 굴절계(100)에 설치되는 위치는 얼마든지 변형 가능함은 자명하다.
상기 홀더(190)를 통하여 원하는 위치에 굴절계(100)를 고정시킬 수 있고, 따라서 신뢰도가 향상된 측정값을 얻을 수 있다.
본 발명에서 측정하고자 하는 시료의 대상과 농도는 기체와 액체의 밀도 차이로 인해 빛이 굴절하고, 이러한 빛의 굴절 원리를 이용하여 측정할 수 있는 것이라면 제한하지 않는다. 예를 들면, 측정하고자 하는 대상은 꿀, 잼, 두유, 액상조미료, 와인, 음료수, 과일, 야채 및 각종 액상혼합물일 수 있으며, 측정하고자 하는 성분의 농도는 당도, 염도, 알코올함량 또는 수분함량일 수 있다.
상기 굴절계(100)와 케이블(300)을 통해 연결되는 스마트기기(200)는 상술한 바와 같은 종래 아날로그 방식의 굴절계가 갖는 단점을 보완할 수 있고, 게다가 다양한 활용방안을 가능하게 할 수 있는 어플리케이션이 내장된다.
즉, 휴대가 편리하도록 굴절계를 소형화하면 측정 데이터를 확인할 수 있는 접안렌즈(160)도 함께 작아지기 때문에 기존 방식과 같이 육안으로 측정 데이터를 확인하기가 곤란하다.
하지만 본 발명에서는 굴절계(100)의 전자결합소자(160)로부터 전기적 신호를 수신하고, 스마트기기(200)에 내장된 어플리케이션을 통해 전기적 신호를 디지털 값으로 변환하고 또 그 결과를 육안으로 확인할 수 있어, 측정값의 신뢰도를 높일 수 있다는 장점이 있다(도 5 참조).
특히 굴절계(100)와 스마트기기(200)를 케이블(300)을 통해 서로 연결시키기 때문에, 굴절계(100)와 스마트기기(200)가 일정 거리 떨어져 있어도 측정이 가능하고 따라서 시료 측정시 공간적, 위치적 제약이 덜 받는다는 이점이 있다.
게다가 대상 시료의 종류, 측정하고자 하는 시료의 농도, 사용자 위치정보 또는 날씨 정보 중 어느 하나 이상의 데이터를 선택하거나 입력할 수 있는 표시창을 더 구비하기 때문에 조작이 매우 간편하다.
또한 상기 어플리케이션은 굴절량 결과, 대상 시료의 종류, 측정하고자 하는 농도의 종류, 사용자 위치정보 또는 날씨 정보 중 어느 하나 이상의 데이터를 메인 서버로 전송하는 기능이 더 부가될 수 있고, 이러한 어플리케이션을 통하여 사용자 개인이 쉽게 측정 데이터를 저장/관리할 수 있을 뿐만 아니라, 어플리케이션 관리자가 지역별/시기별/사용자 별로 광대한 범위의 데이터를 쉽게 수집할 수 있고 활용할 수 있다.
상기 스마트기기(200)는 특별히 제한하지 않지만, 일반적으로 휴대가 용이한 스마트폰 또는 태블릿PC인 것이 바람직하다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
100 : 아날로그형 굴절계
110 : 경통본체
120 : 프리즘
121 : 경사면
130 : 대물렌즈
140 : 볼록렌즈
150 : 접안렌즈
160 : 전자결합소자
170 : 프리즘 커버
180 : 케이블 연결포트
190 : 홀더
200 : 스마트기기
300 : 케이블

Claims (3)

  1. 측정하고자 하는 대상 시료의 농도에 따라 빛의 굴절량이 변동되고 상기 변동되는 굴절량을 아날로그 값으로 표현하는 아날로그형 굴절계;
    상기 아날로그 값을 수신하여 디지털 값으로 나타내기 위한 어플리케이션이 내장된 스마트기기; 및
    상기 아날로그형 굴절계와 상기 스마트기기를 연결하는 케이블을 포함하되,
    상기 아날로그형 굴절계는 시료가 놓여지는 경사면; 놓여진 시료를 경사면에 균일하게 분포시키는 슬라이드 방식 또는 상하로 오픈되는 커버형 프리즘 커버; 상기 경사면에 접하는 프리즘; 상기 프리즘 후방에 위치하는 대물렌즈; 상기 대물렌즈 후방에 위치하는 볼록렌즈; 상기 볼록렌즈 후방에 위치하는 접안렌즈 및 상기 접안렌즈 후방에 구비된 굴절량을 전기적 신호로 변환하는 전자결합소자(CCD)를 포함하고,
    상기 어플리케이션은 대상 시료의 종류, 측정하고자 하는 농도, 사용자 위치정보 및 날씨 정보 데이터를 선택하거나 입력할 수 있는 표시창; 및 굴절량 결과, 대상 시료의 종류, 측정하고자 하는 농도의 종류, 사용자 위치정보 및 날씨 정보를 메인서버로 전송하는 기능이 부가된 것을 특징으로 하는 휴대용 굴절계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정하고자 하는 농도의 종류는 당도, 염도, 와인 농도 또는 꿀 수분량 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 휴대용 굴절계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스마트기기는 스마트폰 또는 태블릿 PC인 것을 특징으로 하는 휴대용 굴절계.
KR1020170001862A 2017-01-05 2017-01-05 휴대용 굴절계 KR20180080835A (ko)

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WO2020221577A1 (de) 2019-04-30 2020-11-05 Blaser Swisslube Ag Verfahren und vorrichtung zum analysieren einer flüssigkeit
WO2024074603A1 (de) 2022-10-06 2024-04-11 Liquidtool Systems Ag Sensorblock für die analyse einer flüssigkeit

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