KR100253835B1 - 시료 성분을 분석하는 자동 전처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

시료 성분을 분석하는 자동 전(前)처리 시스템은, 시료가 수용된 분배용기내에 소정의 용매를 주입하는 주입섹션과, 용매가 주입된 후 분배용기를 진동시키는 진동섹션 및 진동 후 분배용기내의 시료 용액을 하나 이상의 시험용기로 분배하는 분배섹션을 포함한다. 각 섹션 사이에서의 용기의 반송, 분배섹션으로의 시험용기의 공급 및 각 섹션에서의 처리가 자동적으로 실행된다.

Description

시료 성분을 분석하는 자동 전처리 시스템
본 발명은 의학 또는 화학 등과 같은 분야에서 시료(specimen) 성분의 분석에 앞서 시료를 자동으로 전처리(pretreating)하는 시스템에 관한 것이다.
시료 성분의 분석에는 전처리가 필요하고, 이러한 전처리는 다음의 수순을 통해서 실행된다. 우선, 시료가 수용된 분배용기로 소정의 용매가 주입된다. 분배용기는 진동장치에 의해 소정의 시간동안 진동된다. 분배용기를 진동시키는 시간동안, 시료 성분이 용매로 추출되어 시료 용액이 얻어진다. 진동 후, 시료 용액은 하나 또는 복수의 시험용기로 분리해서 주입되어 전처리가 완료된다. 어느 경우에는,분배용기내의 시료 용액이 원심분리기에 의해 원심 분리될 수 있다.
분석을 위한 전처리가 완료되면, 가스 색층분석 또는 용액 색층분석과 같이 , 시험용기내의 시료 용액은 분석장치에 의해 분석된다.
상술한 시료의 전처리는, 분배용기 또는 시험용기의 캡(cap) 또는 플러그 (plug)를 개폐하는 공정과, 분배용기내에 용매를 주입하는 공정과, 진동장치 또는 원심분리기에 대해서 분배용기를 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)하는 공정 및 단일 분배용기로부터 단일 또는 복수의 시험용기로 시료 용액을 주입하는 공정을 포함한다.
종래에는, 이들 공정 전체가 수동으로 실행되기 때문에, 분석을 위한 전처리에 많은 노력이 필요하다. 또한, 각각의 공정에서 분배용기 및 시험용기의 처리에 세심한 주의를 필요로 하기 때문에, 시료 용액의 전처리 동작 성능이 낮다.
본 발명의 목적은, 상술한 각각의 전처리 공정을 자동화하여 시료를 자동으로 전처리하고, 수작업을 감소시킬수 있는 시스템을 제공하는데 있다.
상술한 목적은 본 발명의 자동 전처리 시스템에 의해 달성되고, 상기 자동 전처리 시스템은 캡 또는 플러그를 가지고, 시료를 수용하는 용기를 저장하는 저장섹션과, 시료 용액을 준비하기 위해 상기 용기내에 용매를 주입하고, 상기 용기의 캡 또는 플러그를 개폐하는 수단을 포함하는 주입섹션과, 용매가 주입된 후 상기 용기를 진동시키는 진동섹션 및 상기 저장섹션으로부터 상기 주입섹션 및 상기 진동섹션으로 연속적으로 반송하는 반송수단을 구비한다.
상기 전처리 시스템에 의하면, 주입섹션은 용기의 캡 또는 플러그를 개폐하는 수단을 포함하고 있기 때문에, 용기로의 용매의 주입공정으로부터 용기의 진동공정까지 자동화 될 수 있다.
상기 자동 전처리 시스템은, 빈(empty) 제2 용기를 저장하는 제2 저장섹션과, 제1 반송수단에 의해 진동섹션으로부터 반송된 제1 용기 및 제2 반송수단에 의해 제2 저장섹션로부터 반송된 적어도 하나의 제2 용기를 받고, 제1 용기내의 시료 용액을 제2 용기로 분배하며, 상기 제1 용기의 캡 또는 플러그를 개폐하는 수단을 포함하는 분배섹션과, 시료 용액이 주입된 후 캡 또는 플러그로 제2 용기를 밀폐시키는 밀폐섹션 및 상기 밀폐섹션으로부터 제2 용기를 받는 반입섹션을 구비한다.
이 경우, 제1 용기가 진동된 후, 제1 용기로부터 제2 용기로의 시료 용액의 분배공정, 제2 용기의 밀폐 및 반입공정이 자동화 될 수 있다.
상기 전처리 시스템은 원심 분리섹션을 더 포함할 수 있다. 원심 분리섹션은 제1 용기가 진동된 후 제1 용기내의 시료 용액을 원심 분리한다. 이 경우, 분배섹션은 제1 용기내에서 시료 용액이 분리된 용액 층(layor) 사이의 경계(boundary) 또는 계면(interface)을 검출하는 검출기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전처리 시스템은 제2 반송수단에 의해 제2 용기를 받고, 제2 용기가 상기 반입섹션으로 반송되기 전에, 제2 용기에 대해서 다양한 처리를 실행하는 섹션들을 더 포함할 수 있다. 이들 섹션은 제2 용기내의 시료 용액을 결정화하는 결정화섹션과, 상기 결정화 이후, 제2 용기내에 제2 용매를 주입하는 제2 주입섹션 및 제2 용매의 주입과 제2 용기의 밀폐 후, 상기 제2 용기내에서 결정체를 제2 용매로 용해하는 용해섹션을 더 포함한다. 이 경우, 시료 용액이 제2 용기로 분배된 후, 제2 용기내의 시료 용액에 필요한 다양한 공정이 자동적으로 실행될 수 있다.
제1 및 제2 반송수단은, 제1 및 제2 용기에 대해서 각각 제1 및 제2 반송경로를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 용기는, 복수의 제1 및 제2 용기가 트레이 및 스탠드와 같은 홀더내에 유지된 상태로 반송된다.
한편, 제1 및 제2 반송수단은 제1 및 제2 반송경로 대신에 반송로봇을 포함할 수 있다. 반송로봇은 각각의 섹션을 커버하는 접근범위를 가진다. 이 경우, 반송로봇은 제1 또는 제2 용기와 함께 홀더를 반송한다.
본 발명의 전처리 시스템은 제1 또는 제2 용기로서 정지 시험관을 사용할 수 있다. 정지 시험관은, 정지 시험관의 개구를 밀폐시키고, 넥(neck)과 헤드(head)를 가지는 플러그를 포함한다.
정지 시험관이 사용되면, 정지 시험관의 플러그를 개폐하기 위한 섹션은 웨지(wedge) 부재를 가지는 플러그 개방장치를 포함한다. 웨지 부재는 플러그의 헤드와 시험관의 개구 가장자리 사이에 끼워져, 정지 시험관의 개부에서 플러그를 밀어낸다. 플러그 개방장치를 가지므로, 플러그가 시험관의 개구에 달라 붙어 있더라도, 웨지 부재의 작용에 의해 정지 시험관의 개구에서 플러그를 확실하게 밀어낼 수 있다.
또한, 본 발명의 적용범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.그러나, 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 특정 예는 단지 예시로서 주어진 것이고, 본 발명의 정신과 범위내에서의 다양한 변경과 변형은, 상세한 설명으로부터 이 기술분야의 숙련된 사람들에게 명백해질 것이다.
도 1은 제1 실시예에 의한 자동 전(前)처리 시스템을 나타내는 개략도,
도 2는 도 1에 나타낸 시스템에서 분배용기용 트레이를 저장하는 스토커를 나타내는 개략도,
도 3은 분배용기의 캡을 개폐하는 캐퍼의 측면도,
도 4의 (A), (B) 및 (C)는 분배용기내에 용매를 주입하는 수순을 나타내는 도면,
도 5는 도 1에 나타낸 시스템용 진동장치의 정면도,
도 6은 도 5에 나타낸 진동장치의 측면도,
도 7의 (A), (B) 및 (C)는 분배용기를 진동시키는 수순을 나타내는 도면,
도 8은 분배용기에서 적어도 하나의 시험용기로 시료 용액을 분배하는 수순을 나타내는 도면,
도 9는 시험용기용 캡을 공급하는 공급섹션의 일부를 나타내는 도면,
도 10은 일부 절단된 공급섹션의 평면도,
도 11은 제2 실시예에 의한 자동 전처리 시스템을 나타내는 개략도,
도 12는 도 11에 나타낸 시스템에서 사용된 트레이 및 분배용기를 나타내는 도면,
도 13은 도 11에 나타낸 제1 용매용 주입섹션을 구체적으로 나타내는 도면,
도 14는 도 11에 나타낸 원심분리기를 구체적으로 나타내는 도면,
도 15는 도 11에 나타낸 분배섹션을 설명하기 위한 도면,
도 16은 도 11에 나타낸 결정화섹션을 구체적으로 나타내는 도면,
도 17은 도 11에 나타낸 제2 용매용 주입섹션을 구체적으로 나타내는 도면,
도 18은 도 11에 나타낸 캐핑섹션을 구체적으로 나타내는 도면,
도 19는 도 11의 용해섹션을 구체적으로 나타내는 도면,
도 20은 정지 시험관의 플러그(plug)를 개폐하는 플러그 개방장치의 정면도,
도 21은 도 20에 나타낸 플러그 개방장치용에 설치된 웨지 핀의 배치를 나타내는 도면,
도 22는 도 20에 나타낸 플러그 개방장치의 측면도,
도 23은 제3 실시예에 의한 자동 전처리 시스템을 나타내는 개략도이다.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
2 반출 스토커 4 반입 스토커,
6 제1 반송경로, 8 트레이,
12 로봇, 16 주입 스테이지,
18 캐퍼, 24 모터 헤드,
28 척, 30 에어 실린더,
34 근접센서, 42 진동장치,
44 베이스, 50 지주,
60 모터, 62 근접센서,
68 빔 부재, 72 푸셔 유닛,
74,76 푸셔 플레이트, 80 누름패드,
82 브라켓, 84 핀,
90 정지 플레이트, 106 로봇,
110 분배 헤드, 112 주입기,
118 클램프, 126 척,
128 용매 탱크, 130 주입기,
131 주입관, 138 원심분리기,
144 검출기, 148 콘트롤러,
150 광 검출기, 168 용매 탱크,
170 마이크로 주입기, 180 핸드,
190 수직 진동 테이블, 200 정지 시험관,
212 플러그 개방장치, 214 척,
238 로봇.
(제1 실시예)
도 1을 참조하면, 시료 성분을 분석하는 자동 전처리 시스템은 반출 스토커(stocker)(2) 및 반입 스토커(4)를 포함한다. 이들 스토커(2, 4)는, 예컨대 롤러 컨베이어인 반송경로(6)를 통해서 상호 연결되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 다수의 트레이(8)가 반출 스토커(2)내에 수직으로 수납되어 있다. 반출 스토커(2)는 최하단 트레이(8)를 반송경로(6)상으로 반출하고, 반출 스토커(2)내의 다른 트레이(8)는 낮아진다. 따라서, 반출 스토커(2)내의 트레이(8)는 하나씩 반출되고, 반출된 트레이(8)는 반송경로(6)상에서 반입 스토커(4)를 향해 반송된다. 반입 스토커(4)는 반송경로(6)로부터 트레이(8)를 받고, 트레이(8)는 반입 스토커(4)내에서 수직으로 수납된다.
각각의 트레이(8)의 상면에는, 예컨대 매트릭스 형태로 배치된 다수의 홀(hole)이 형성된다. 분배용기는 각각의 홀로 삽입되어 수직으로 유지된다. 분배용기는 분배용기의 개구(opening)에 장착된 나사 캡을 포함한다. 분배용기는 반출 스토커(2)내에서 각각의 트레이(8)의 모든 홀내에 미리 유지되어 있다. 또한, 시료는 각각의 분배용기내에 미리 수용되어 있다. 예컨대, 시료는 자동 흡연 시험장치에 의해 흡연된 필터 담배의 필터 재료로서, 담배의 연기 성분이 필터 재료에 흡수된다.
반송경로(6)에는 반송경로(6)상에서 트레이(8)의 반송을 일시적으로 정지시킬수 있는 스톱퍼(7)가 복수의 위치에 설치되어 있다. 도 1에 있어서, 스톱퍼(7)는 단지 파선으로 표시된다.
용매 주입섹션
반송경로(6)의 상류 위치에는 주입섹션(10)이 설치된다. 주입섹션(10)은 반송경로(6)의 상방에 배치된 로봇(12)을 포함한다. 로봇(12)은 반송경로(6)를 따르는 방향, 반송경로(6)를 횡단하는 방향 및 수직방향, 즉 X, Y 및 Z 방향의 3방향으로 이동될 수 있는 핸드(hand)를 가진다. 주입섹션(10)은 나사 캡을 부착하고, 분리하는 스테이지(14)와, 용매를 주입하는 스테이지(16)를 더 포함한다. 이들 스테이지(14, 16)는 반송경로(6)의 한쪽 측면에 배치된다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 캐퍼(capper)(18)는 스테이지(14) 위에 배치된다. 캐퍼(18)는 테이블(20)과, 테이블(20)에서 상측으로 향해서 연장되는 지지 포스트(22)를 포함한다. 지지 포스트(22)의 상부에는 구동축(26)을 포함하는 모터 헤드(24)가 설치된다. 구동축(26)은 수직방향으로 연장되고, 수직운동 및 회전운동을 위해 모터 헤드(24)의 케이싱(casing)에 의해 지지된다. 척(chuck)(28)은 코일 스프링을 통해서 구동축(26)의 하단에 장착된다. 척(28)은 개폐될 수 있다. 모터 헤드(24)는 에어 실린더(30)를 더 포함한다. 에어 실린더(30)의 피스톤 로드는 구동축(26)을 회전시킬 수 있도록 구동축(26)에 연결된다. 모터 헤드(24)에는 정,역회전할 수 있는 전기 모터가 설치된다. 전기 모터의 구동력은 모터 헤드(24)의 동력 전달시스템(미도시)을 통해서 구동축(26)으로 전달되므로, 구동축(26)은 척(28)과 함께 정,역회전 된다. 캐퍼(18)는 토크(torque)센서(32) 및 근접센서(34)를 더 포함한다. 토크센서(32)는 구동축(26)의 회전 토크를 검출한다. 근접센서(34)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 척(28)이 상부 위치에 있을 때 척(28)을 검출한다.
반송경로(6)상에서 하나의 트레이(8)가 주입섹션(10)에 도달하면, 트레이(8)의 반송은 스톱퍼(7)에 의해 정지된다. 트레이(8)가 정지된 상태에 있어서, 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 로봇(12)의 핸드(36)는 트레이(8)상에서 선택된 하나의 분배용기(B1)를 파지(把持)하여 꺼낸다. 이때, 도 3에 나타낸 바와 같이, 핸드(36)는 캐퍼(18)의 테이블(20)상에 분배용기(B1)를 놓는다. 핸드(36)에 의해 파지된 분배용기(B1)가 테이블(20)상의 소정 위치에 위치되어 있으면, 캐퍼(18)의 척(28)이 상부 위치에서 개방된다.
척(28)이 상부 위치에서 하강되면, 척(28)은 분배용기(B1)의 나사 캡(C1)을 에워쌈과 동시에 폐쇄되는 것에 의해 나사 캡(C1)을 파지한다. 이 상태에서, 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이, 척(28)은 나사 캡(C1)과 함께 회전하면서 상승하고, 나사 캡(C1)은 분배용기(B1)의 개구에서 제거된다. 척(28)이 나사 캡(C1)과 함께 상부 위치에 도달하면, 근접센서(34)는 척(28)을 검출하여 검출신호를 출력한다. 이 검출신호의 수신에 따라서 척(28)의 상승 및 회전운동이 정지된다. 나사 캡(C1)은 척(28)에 의해 유지되어 있는 상태에서는 대기상태에 있다.
검출신호가 근접센서(34)에서 출력되면, 로봇(12)의 핸드(36)는 테이블(20)상의 분배용기(B1)를 주입 스테이지(16)로 향해서 이동시켜, 주입 스테이지(16)의 소정 위치에 위치시킨다.
용매 주입기(syringe)(도 1에 도시)(38) 및 용매 공급원(40)은 주입 스테이지의 근방에 배치되고, 용매 공급원(40)은 주입기(38)로 용매를 공급한다. 용매 주입기(38)는 로봇 암(미도시)에 의해 유지되고, 로봇 암은 주입 스테이지(16)의 상방에서 수직 및 수평방향으로 용매 주입기(38)를 이동시킬수 있다. 도 4의 (C)에 나타낸 바와 같이, 용매 주입기(38)는 주입 스테이지(16)의 대기위치에서 분배용기(B1)의 상방에 위치되어, 분배용기(B1)의 개구를 향해서 하강된다. 용매 주입기(38)의 팁 단부가 분배용기(B1)내에 들어가면, 용매 주입기(38)는 분배용기(B1)내에 일정량의 용매를 주입한다. 이 후, 용매 주입기(38)는 대기위치로 되돌아간다.
용매의 주입이 완료되면, 로봇(12)의 핸드(36)는 캐퍼(18)의 테이블(20)상에 분배용기(B1)를 반환한다. 캐퍼(18)의 척(28)은 나사 캡(C1)과 함께 회전하면서 하강된다. 이 때, 척(28), 즉 나사 캡(C1)의 회전방향은 상술한 바와 같이 나사 캡(C1)이 제거될 때의 회전방향과 반대이다. 그리고, 나사 캡(C1)은 분배용기(B1)의 개구상에 놓여져 장착된다. 상술한 토크센서(32)로부터의 출력, 즉 나사 캡(C1)을 조이는 토크가 소정의 값에 도달하면, 척(28)은 개방되어 나사 캡(C1)을 풀어 놓는다. 이 후, 척(28)의 회전은 정지되고, 척(28)은 대기하기 위해 상부 위치로 상승한다. 한편, 용매가 공급된 분배용기(B1)는 로봇(12)의 핸드(36)에 의해 반송경로(6)상의 트레이(8)로 반환된다.
상술한 용매의 주입공정은 트레이(8)상의 모든 분배용기(B1)에 대해서 반복적으로 실행된다. 이 후, 스톱퍼(7)는 주입섹션(10)에서 트레이(8)를 해제하고, 트레이(8)는 반송경로(6)상에서 다시 반송된다. 트레이(8)가 주입섹션(10)에서 반출되면, 다음 트레이(8)는 반출 스토커(2)로부터 반송경로(6)상으로 반출되어 주입섹션(10)로 공급된다. 다음 트레이(8)의 수취에 따라서 주입섹션(10)은 다음 트레이(8)상의 각각의 분배용기(B1)에 대해서 용매의 주입동작을 반복적으로 실행한다.
진동섹션
진동섹션은 주입섹션(10)의 하류측에 설치된다. 진동섹션은 반송경로(6)를 따라서 배치된 2개의 진동장치를 포함한다. 반송경로(6)상의 트레이(8)가 하나의 진동장치(42)에 도달하면, 트레이(8)의 반송은 대응하는 스톱퍼(7)에 의해 정지된다.
진동장치(42)는 모두 동일한 구조를 가지고, 하나의 진동장치가 도 5 및 도 6에 상세히 나타나 있다. 진동장치(42)는 반송경로(6)의 아래에 배치된 베이스(44)를 포함한다. 한쌍의 가이드 로드(46)는 베이스(44)상에 수평으로 배치되고, 반송경로(6)와 수직으로 연장된다. 각각의 가이드 로드(46)의 양단은 지지 레그(leg)(47)를 통해서 베이스(44)상에 지지되어 있다. 캐리지(carriage)(48)는 가이드 로드(46)에 장착되고, 가이드 로드(46)를 따라서 왕복운동 할 수 있다. 즉, 캐리지(48)는 반송경로(6)에 대해서 접근, 이간하는 양방향으로 이동할 수 있다.
한쌍의 지주(50)는 캐리지(48)에서 상측으로 향해서 연장되고, 캐리지(48)의 이동방향과 수직한 방향으로 분리된다. 지주(50)는 그 상단에서 회전할 수 있도록 양단이 지지되어 있는 수평 선회축(52)을 통해 연결되어 있다.
틸트(tilt) 테이블(54)은 선회축(52)에 장착되고, 선회축(52) 주위로 회전할 수 있다. 틸트 테이블(54) 및 캐리지(48)는 에어 실린더, 즉 틸트 테이블(54)을 지지하는 경사 실린더(56)를 통해서 연결되어 있다. 틸트 테이블(54)이 도 5에 나타낸 상태에 있을 때, 이것은 수평 위치로 유지되어 있고, 틸트 테이블(54)의 상면은 반송경로(6)의 반송면과 같은 높이의 수평면내에 위치된다.
캐리지(48)는 반송경로(6)에서 반대방향으로 신장되는 크랭크 로드(58)의 일단에 연결된다. 크랭크 로드(58)의 타단은 전기 모터(60)의 출력축에 장착된 크랭크 디스크(59)의 바깥 테두리 부분에 연결된다. 전기 모터(60)가 한쪽 방향으로 크랭크 디스크(59)를 회전시키면, 크랭크 디스크(59)의 회전은 크랭크 로드(58)를 통해 캐리지(48)의 왕복운동으로 변환된다. 근접센서(62)는 베이스(44)상에 배치된다. 캐리지(48)가 기준위치에 도달하면, 근접센서(62)는 캐리지(48)를 검출하여 검출신호를 출력한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 롤러 컨베이어(64)는 반송경로(6)와 진동장치(42)와의 사이에 배치된다. 틸트 테이블(54)이 수평위치에 있을 때, 롤러 컨베이어(64)는 반송경로(6)와 틸트 테이블(54)과의 사이에 연결통로를 마련한다. 이 상태에 있어서, 진동섹션의 반송경로(6)상에서 정지된 트레이(8)는 롤러 컨베이어(64)를 통해 틸트 테이블(54)로 반송될 수 있고, 틸트 테이블(54)상의 트레이(8)는 롤러 컨베이어(64)를 통해 반송경로(6)상으로 반환될 수 있다.
가이드 레일(66)은 반송경로(6)와 틸트 테이블(54)의 상방에 배치된다. 가이드 레일(66)은 반송경로(6)와 수직한 방향에서 수평으로 연장된다. 가이드 레일(66)은 지주를 통해 베이스(44)상에 지지된 빔(beam) 부재(68)에 장착된다. 캐리어(70)는 가이드 레일(66)에 장착되고, 가이드 레일(66)을 따라서 왕복운동 할 수 있다.
캐리어(70)는 푸셔 플레이트(74, 76)를 가지는 푸셔(pusher)(72)를 포함한다. 푸셔 플레이트(74, 76)는 반송경로(6)와 수직한 방향에서 거리를 두고 서로 대향되어 있다. 틸트 테이블(54)에 가까운 푸셔 플레이트(76)는 캐리어(70)에 직접 장착된다. 푸셔 플레이트(74)는 에어 실린더(78)를 통해 푸셔 플레이트(76)에 장착된다. 에어 실린더(78)는 푸셔 플레이트(74, 76) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
푸셔(72)가 도 5에 나타낸 상태에 있을 때, 푸셔 플레이트(74, 76)들은 반송경로(6)의 양쪽에 위치된다. 푸셔(72)는 캐리어(70)와 함께 틸트 테이블(54)로 향해서 이동하고, 푸셔 플레이트(74)는 반송경로(6)를 따라서 트레이(8)의 측면에 인접하여 롤러 컨베이어(64)를 통해서 분배용기(B1)와 함께 트레이(8)를 반송경로(6)에서 틸트 테이블(54)로 밀어낸다. 틸트 테이블(54)상의 트레이(8)가 스톱퍼(미도시)에 인접할 때, 푸셔 플레이트(74)에 의한 트레이(8)의 밀어내는 동작은 정지된다. 이 후, 에어 실린더(78)의 피스톤 로드가 신장되면, 도 5의 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 푸셔 플레이트(74)는 트레이(8)의 측면에서 떨어지고, 푸셔 플레이트(74)와 트레이(8)와의 사이에 소정의 거리가 확보된다. 트레이(8)가 틸트 테이블(54)상으로 반송되었을 때, 트레이(8)의 전,후면은 틸트 테이블(54)의 가이드 홈(미도시)에 의해 각각 안내된다. 이들 가이드 홈은 틸트 테이블(54)상의 가이드 홈과 수직한 방향으로의 트레이(8)의 이동을 억제한다.
이때, 틸트 테이블(54)상에서 트레이(8)의 분배용기(B1)는 누름패드(80)와 같은 한쌍의 플레이트에 의해 상방에서 눌려진다. 따라서, 분배용기(B1)는 트레이(8)를 통해 누름패드(80)와 틸트 테이블(54) 사이에 끼워진다.
도 6에서 명백해진 바와 같이, 각각의 누름패드(80)는 핀(84)을 통해 브라켓(82)에 장착된다. 이들 브라켓(82)은 틸트 테이블(54)의 양쪽에 배치되고, 지지 플레이트(86)에 각각 장착된다. 이들 지지 플레이트(86)는 틸트 테이블(54)의 측면에 설치되고, 틸트 테이블(54)에서 상측으로 향해서 연장된다. 각각의 누름패드(80) 및 틸트 테이블(54)은 에어 실린더(88)의 수단에 의해 연결된다. 또한, 각각의 누름패드(80)는 정지 플레이트(90)를 포함한다. 정지 플레이트(90)는 틸트 테이블(54)상의 트레이(8)의 측면에 인접하여 틸트 테이블(54)로부터 트레이(8)가 이탈하는 것을 방지한다.
트레이(8)가 틸트 테이블(54)로 반송되면, 에어 실린더(88)의 피스톤 로드는 수축되었고, 누름패드(80)는 정지 플레이트(90)와 함께 핀(84) 주위에서 상측으로 향해서 반전되었다. 정지 플레이트(90)의 반전은 반송경로(6)와 틸트 테이블(54)과의 사이에서 트레이(8)의 이동경로를 개방한다. 따라서, 반송경로(6)상의 트레이(8)가 틸트 테이블(54)로 반송되면, 도 7의 (A)에 나타낸 바와 같이, 트레이(8)는정지 플레이트(90)와 간섭하지 않는다.
이 후, 에어 실린더(88)의 피스톤 로드는 신장되고, 누름패드(80)는 정지 플레이트(90)와 함께 하측으로 향해서 반전된다. 따라서, 도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이, 누름패드(80)는 틸트 테이블(54)상에서 트레이(8)의 분배용기(B1)를 누르고, 정지 플레이트(90)는 트레이(8)의 측면과 접촉한다.
상술한 에어 실린더(56)가 수축되면, 도 7의 (C)에 나타낸 바와 같이, 틸트 테이블(54)은 선회축(52) 근처에서 90°의 수직위치 자세를 취해 하측으로 향해서트레이(8)와 함께 회전된다. 이 때, 푸셔(72)의 푸셔 플레이트(74)는 트레이(8)에서 충분히 떨어져 있기 때문에, 누름패드(80)와 간섭하지 않는다. 틸트 테이블(54)이 수직위치에 있을 때, 트레이(8)의 측면은 정지 플레이트(90)에 의해 지지되어 있기 때문에, 트레이(8)는 틸트 테이블(54)에서 떨어지지 않는다.
전기 모터(60)가 구동되면, 상술한 바와 같이, 캐리지(48)는 가이드 로드(46)를 따라서 왕복 운동한다. 캐리지(48)의 왕복운동은 수직한 트레이(8)의 분배용기(B1)를 진동시키고, 분배용기(B1)내에서 용매에 의한 시료 성분의 용해를 용이하게 한다. 여기서, 분배용기(B1)의 진동은 소정 시간동안 소정의 회수 및 진폭으로 연속해서 실행된다.
진동공정이 완료되면, 전기 모터(60)의 회전속도가 저속으로 되고, 캐리지(48)의 이동속도는 소정의 속도 이하로 억제된다. 저속 모드인 동안, 상술한 근접센서(62)가 캐리지(48)의 검출신호를 출력할 때, 전기 모터(60)의 구동이 순간적으로 즉시 정지되어 캐리지(48)가 기준위치로 복귀한다.
다음에, 틸트 테이블(54)이 수평위치로 복귀하고, 누름패드(80)는 분배용기(B1)에 대한 누름동작을 해제한다. 이 상태에 있어서, 푸셔(72)는 반송경로(6)를 향해서 이동하고, 푸셔 플레이트(76)는 틸트 테이블(54)상에서 트레이(8)의 다른 측면에 인접하여 분배용기(B1)를 가진 트레이(8)를 반송경로(6)상으로 반환한다. 반송경로(6)상의 트레이(8)는 스톱퍼(7)에서 해제되고, 반송경로(6)상에서 다시 반송된다.
하나의 진동장치(42)가 사용중일 때, 다음 트레이(8)는 진동섹션으로 반송될 수 있다. 이 경우, 분배용기(B1)를 가진 다음 트레이(8)는 유사한 방식에 따라 다른 진동장치(42)로 유사하게 로드(load)되고, 2개의 트레이(8)에 대한 진동공정은 진동섹션에서 동시에 실행된다.
분배섹션
도 1에 나타낸 바와 같이, 분배섹션(92)는 진동섹션의 하류측에 설치된다. 분배섹션(92)은 반송경로(6)에서 반송경로(98)까지를 커버하는 동작영역을 가진다.
분배섹션(92)은 반송경로(6)의 상방에 설치된 로봇(94)과, 반송경로(6)의 측면에 배치된 스테이지(96)를 포함한다. 이들 로봇(94) 및 스테이지(96)는 상술한 주입섹션(10)의 로봇(12) 및 스테이지(14)와 동일하기 때문에, 그 설명은 생략한다. 이후의 설명에 있어서, 그와 반대로 설명되지 않는 한, 어느 섹션의 어떤 로봇도 X, Y 및 Z로 이동할 수 있는 핸드를 포함한다.
반송경로(6)상의 트레이(8)가 분배섹션(92)에 도달하면, 트레이(8)의 반송은 스톱퍼(7)에 의해 정지된다. 로봇(94)의 핸드는 트레이(8)에서 분배용기(B1)를 파지하여 스테이지(96)의 캐퍼(도 3에 도시)로 공급한다. 스테이지(96)의 캐퍼가 분배용기(B1)의 개구에서 나사 캡(C1)을 파지하고, 로봇(94)의 핸드는 캐퍼상의 분배용기(B1)를 분배 스테이지(97)로 이동시킨다. 분배 스테이지(97)는 스테이지(96) 근처에 배치된다.
반송경로(6)는 반출 스토커(100)와 반입 스토커(102)를 연결한다. 이들 반출 스토커(100)와 반입 스토커(102)는 반출 스토커(2)와 반입 스토커(4)와 동일하다. 다수의 트레이가 반출 스토커(100)내에 수납되어 있고, 복수의 시험용기는 각각의 트레이내에 유지되어 있다. 이 경우, 시험용기는 빈 용기로서 캡을 포함하지 않는다. 반출 스토커(100)로부터 하나씩 반출된 트레이는 반송경로(98)상에서 반입 스토커(102)를 향해 반송된다.
반송경로(98)에는 반송경로(98)상에서 트레이의 반송을 일시적으로 정지시킬수 있는 스톱퍼(7)가 복수의 위치에 설치된다.
분배섹션(92)에는 로봇(106)이 설치된다. 로봇(106)은 핸드 대신에 분배 헤드(110)(도 8에 도시)를 포함한다. 분배 헤드(110)는 분배 스테이지(97)에서 반송경로(98)까지의 영역에서 이동할 수 있다. 주입기(112)는 분배 헤드(110)에 장착되고, 그 단부에 교환할 수 있는 팁(tip)을 가진다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 분배 헤드(110)는 분배 스테이지(97)의 상방으로 주입기(112)를 이동시킨다. 다음에, 분배 헤드(110)는 소정의 거리만큼 하강되고, 주입기(112)의 팁은 스테이지(97)에서 분배용기(B1)내의 시료 용액에 담겨진다. 이 상태에서, 분배 헤드(110)는 소정량의 시료 용액이 주입기(112)의 팁으로 흡인되도록 주입기(112)로 시료 용액의 흡인동작을 실행한다.
한편, 트레이는 반출 스토커(100)로부터 시험용기와 함께 반출되고, 반송경로(98)상에서 분배섹션(92)를 향해 반송된다. 트레이가 분배섹션(92)에 도달하면, 트레이의 반송은 반송경로(98)의 스톱퍼에 의해 일시적으로 정지된다. 도 8에 있어서, 반송경로(98)상의 트레이 및 시험용기는 참조부호 114 및 B2로 각각 표시된다.
분배 헤드(110)는 주입기(112)와 함께 분배섹션(92)에서 트레이(114)의 상방으로 이동되고, 트레이(114)상의 하나의 시험용기(B2)를 향해 하강된다. 주입기(112)의 팁이 시험용기(B2)내로 들어가면, 분배 헤드(110), 즉 주입기(112)의 하강동작이 정지된다. 이 상태에서, 분배 헤드(110)는 주입기(112)로 시료 용액의 주입동작을 실행하고, 소정량의 시료 용액이 시험용기(B2)내에 주입된다. 이 후, 필요하면, 분배 헤드(110)는 유사한 방식에 따라 트레이(114)상의 다른 시험용기(B2)내에 시료 용액을 주입할 수 있다.
시험용기(B2)내에 시료 용액을 주입시키는 동안, 분배 스테이지(97)상의 분배용기(B1)는 로봇(94)의 핸드에 의해 스테이지(96)의 캐퍼로 반환되고, 나사 캡(C1)은 이 캐퍼에 의해 분배용기(B1)의 개구에 다시 장착된다. 다음에, 분배용기(B1)는 로봇(94)의 핸드에 의해 반송경로(6)상의 트레이(8)로 반환된다.
상술한 분배용기(B1)에서 하나 또는 복수의 시험용기(B2)로의 시료 용액의 분배공정은, 트레이(8)상의 모든 분배용기(B1)에 대해서 반복적으로 실행된다. 분배공정이 실행될 때마다, 분배 헤드(110)의 주사기(112)의 팁은 새로운 것으로 교체된다.
트레이(8)상의 모든 분배용기(B1)에 대한 주입공정이 완료되면, 스톱퍼(7)는 해제되고, 트레이(8)는 반송경로(6)상으로 반송되어 반입 스토커(4)내에 수용된다.
이 후, 다음 트레이(8)가 분배섹션(92)에 도달하면, 분배공정은 다음 트레이(8)상의 분배용기(B1)에 대해서 마찬가지로 반복된다.
캐핑부
한편, 시료 용액이 트레이(114)상의 모든 시험용기(B2)내에 공급되면, 스톱퍼(7)는 해제되고, 트레이(114)는 반송경로(98)상에서 캐핑부(108)를 향해 반송된다. 트레이(114)가 캐핑부(108)를 통과한 후, 도 8에 나타내 바와 같이, 캡(C2)은 트레이(114)상의 각각의 시험용기(B2)의 개구에 장착된다. 이 후, 트레이(114)는 시험용기(B2)와 함께 반송경로(98)상에서 반송되고, 반입 스토커(102)내에 수용된다.
캐핑부(108)는 캡(C2)을 위한 공급 활강로 어레이를 포함하고, 공급 활강로 어레이는 반송경로(98)를 따라 상방으로 연장된다. 도 9 및 도 10은 공급 활강로 어레이중 하나의 공급 활강로(117)를 구체적으로 나타낸다. 공급 활강로(117)는 트레이(8)상에서 반송경로(98)를 따라 일직선으로 배열된 시험용기(B2)를 향해서 캡(C2)을 연속적으로 공급한다. 공급 활강로(117)의 하단부에는 클램프(118)가 설치된다. 클램프(118)는 로드 홀더(119)와, 각각의 로드 홀더(119)를 관통해서 장착되는 한쌍의 핀치 로드(120)를 포함한다. 이들 핀치 로드(120)는 서로 대향되고, 공급 활강로(117)의 축은 핀치 로드(120)에 끼워진다. 너트(121)는 로드 홀더(119)에서 핀치 로드(120)가 풀어지는 것을 방지하기 위해 각각의 핀치 로드(120)에 장착된다. 또한, 압축코일 스프링(123)은 핀치 로드(120)와 대응하는 로드 홀더(119)와의 사이에 각각 설치된다. 압축코일 스프링(123)은 한쌍의 핀치 로드(120)를 서로 접근하는 방향으로 치우치게 하기 때문에, 핀치 로드(120)의 너트(121)는 로드 홀더(119)에 각각 인접하게 된다.
한쌍의 핀치 로드(120)는 공급 활강로(117)의 출구에서 돌출된 캡(C2)을 사이에 두기 때문에, 공급 활강로(117)에서 캡(C2)이 자유롭게 벗어나는 것을 방지한다. 이 상태에서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 시험용기(B2)가 트레이(114)와 함께 공급활강로(117)의 아래를 통과하면, 시험용기(B2)의 개구는 공급 활강로(117)에서 돌출된 캡(C2)을 붙잡고, 클램프(118)에서 꺼낸다. 따라서, 캡(C2)은 공급 활강로(117)의 출구를 통과한 시험용기(B2)의 개구상에 놓여진다.
캐핑부(108)에는 공급 활강로 어레이의 하류측에 로봇(124)이 더 설치된다. 크림핑 툴(crimping tool)은 로봇(124)의 핸드에 장착된다. 캡(C2)을 받은 시험용기(B2)가 트레이(114)와 함께 로봇(124)의 위치로 반송되면, 트레이(114)의 이송은 일시적으로 정지된다. 이 상태에서, 로봇(124)의 크림핑 툴은 트레이(114)상의 시험용기(B2)에 캡(C2)을 차례대로 크림프(crimp)하기 때문에, 시험용기(B2)에 캡(C2)을 완전히 장착한다.
캡(C2)이 트레이(114)상의 모든 시험용기(B2)에 장착된 후, 트레이(114)의 반송이 반송경로(98)상에서 다시 시작되고, 상술한 바와 같이 트레이(114)는 반입 스토커(102)내에 수납된다.
반입 스토커(102)내의 트레이(114)는 시험용기(B2)와 함께 꺼내지고, 시험용기(B2)내의 시료 용액은 가스 색층분석에 의해 실제로 분석된다.
제1 실시예에 따라 상술한 자동 전처리 시스템에 있어서, 복수의 분배용기(B1)에 대해서 나사 캡(C1)을 제거, 장착할 수 있음과 동시에 용매를 주입할 수 있다.
상기 자동 전처리 시스템은 담배의 연기 성분을 포함한 시료 용액을 분배하는데 사용된다. 그러나, 본 발명의 자동 전처리 시스템은 의학 또는 화학 분야에서 여러 가지 성분을 분석하기 위한 전처리에도 적용될 수 있다.
(제2 실시예)
도 11은 제2 실시예에 따른 자동 전처리 시스템을 나타낸다. 이 자동 전처리 시스템은, 예컨대 혈액 플라즈마 샘플과 같은 시료 용액을 분배하기 위해 사용된다. 다음의 제2 실시예에 의한 자동 전처리 시스템의 설명에 있어서, 동일한 참조부호는 제1 실시예의 시스템과 같은 기능을 가지는 동일한 부분을 나타내고, 그 설명은 생략될 것이다.
제2 실시예의 경우, 트레이(8) 대신에 용기 스탠드(81)가 반출 스토커(2)로부터 하나씩 반출된다. 용기 스탠드(81) 및 분배용기(B3)는 도 12에 나타나 있다. 용기 스탠드(81)는 2열로 분배용기(B3)를 유지한다. 분배용기(B3)는 튜브(tube) 형태로 형성되어 투명한 유리로 제조된다. 분배용기(B3)는 캡 대신에 플러그(C3)를 포함하고, 플러그(C3)는 유리로 제조되어 분배용기(B3)의 개구로 삽입된다. 소정량의 시료가 용기 스탠드(81)에서 각각의 분배용기(B3)내에 미리 수용되어 있다.
제1 주입섹션
용기 스탠드(81)는 반출 스토커(2)로부터 반송경로(6)상으로 반출된다. 반송경로(6)상의 용기 스탠드(81)는, 용기 스탠드(81)의 반송이 일시적으로 정지되는 제1 주입섹션(91)을 향해서 반송된다. 제1 주입섹션(91)에 있어서, 로봇(12)의 핸드(36)는 용기 스탠드(81)에서 분배용기(B3)를 꺼낸다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 꺼내진 분배용기(B3)는 스테이지(13)의 홀더(133)로 삽입된다.
척(126)은 스테이지(13)의 상방에 배치되어 상하로 이동할 수 있다. 척(126)이 하강되어 홀더(133)상에서 분배용기(B3)의 플러그(C3)를 붙잡는다. 다음에, 척(126)이 상승하여 분배용기(B3)의 개구에서 플러그(C3)를 빼낸다. 분배용기(B3)를 고정하기 위한 클램프가 홀더(133)에 내장되어 있으면, 로봇(12)의 핸드(36)는 척(126) 대신에 사용될 수 있다.
용매 탱크(128)는 스테이지(13)의 근방에 배치되고, 제1 용매는 용매 탱크(128)에 저장된다. 주입기(130)는 용매 탱크(128)에 연결된다. 주입기(130)는 흡인관(129)과 주입관(131)을 포함한다. 흡인관(129)은 용매 탱크(128)속까지 연장되고, 그 흡인 개구가 제1 용매속에 담겨진다. 주입관(131)은 주입기(130) 밖으로 연장되어 팁 단부, 즉 주입관(131)의 노즐이 로봇(미도시)의 핸드(134)에 의해 파지된다. 로봇의 핸드(134)는 주입관(131)의 노즐을 홀더(133)상의 분배용기(B3)내에 들어가게 한다.
주입기(130)는 액츄에이터(132)를 더 포함한다. 액츄에이터(132)는 주입기(130)가 제1 용매의 흡인동작 및 주입동작을 독립적으로 실행하게 할 수 있다. 따라서, 주입기(130)가 액츄에이터(132)에 의해 동작되어 흡인관(129)을 통해서 제1 용매를 흡인하고, 주입관(131)을 통해서 소정량의 흡인된 제1 용매를 분배용기(B3)내에 주입한다.
주입관(131)의 노즐이 분배용기(B3)에서 나오고, 플러그(C3)가 분배용기(B3)의 개구로 다시 삽입된다. 다음에, 분배용기(B3)는 반송경로(6)상의 용기 스탠드(81)로 반환된다.
여기서, 산성 용매 또는 유기성 용매는 시료의 종류에 따라 제1 용매로서 선택된다. 예컨대, 제1 용매는 염산(HCL), 물(H2O), 에테르 등 및 그 혼합 용액이다.
복수의 분배용기(B3)가 홀더(133)를 통해 스테이지(13)에 배치되면, 제1 용매의 주입공정은 이들 분배용기(B3)에 대해서 동시에 실행될 수 있다.
또한, 제1 용매의 주입공정은 반송경로(6)상의 용기 스탠드(81)에서 분배용기(B3)를 꺼내지 않고서도 실행될 수 있다.
용기 스탠드(81)에서 모든 분배용기(B3)에 대한 주입공정이 실행된 후, 용기 스탠드(81)는 반송경로(6)상에서 진동섹션을 향해 반송된다.
진동섹션
반송경로(6)상의 용기 스탠드(81)가 진동섹션에 도달하면, 용기 스탠드(81)는 반송경로(6)상에서 진동장치(42)로 로드되고, 용기 스탠드(81)의 분배용기(B3)는 진동장치(42)에 의해 소정 시간동안 진동처리를 받는다.
진동처리가 완료된 후, 용기 스탠드(81)는 진동장치(42)에서 반송경로(6)상으로 반환되어 다음 섹션, 즉 원심 분리섹션으로 반송된다.
용기 스탠드(81)는 분배용기(B3)와 함께 진동장치(42)상으로 로드되기 때문에, 진동장치(42)의 틸트 테이블(54), 누름패드(80) 등은 용기 스탠드(81)에 적합한 형태로 변형된다. 이 경우, 하나의 누름패드(80)면 충분하다.
원심 분리섹션
원심 분리섹션(136)은 진동부의 하류측에 배치된다. 반송경로(6)상의 용기 스탠드(81)가 원심 분리섹션(136)에 도달하면, 용기 스탠드(81)의 반송은 일시적으로 정지된다. 원심 분리섹션(136)은 반송경로(6)의 측면에 배치된 원심 분리기(138)를 포함한다. 원심 분리섹션(136)은 로봇(140)을 더 포함하고, 로봇(140)의 핸드는 반송경로(6)상에서 원심분리기(138)로 이동할 수 있다. 로봇(140)의 핸드는 반송경로(6)상의 용기 스탠드(81)를 파지하여 원심분리기(138)로 이동시키고, 용기 스탠드(81)를 원심분리기(138)에 로드한다. 원심 분리기(138)에 있어서, 용기 스탠드(81)의 분배용기(B3)내에서 시료 용액은 원심분리 처리를 받는다. 그 후, 로봇(140)의 핸드는 원심 분리기(138)에서 분배용기(B3)를 꺼내 반송경로(6)상으로 반환한다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 원심 분리기(138)는 4개의 스탠드 홀더(142)를 가지는 로터(rotor)(139)를 포함한다. 스탠드 홀더(142)는 로터(139)의 회전방향에서 등간격으로 배치된다. 빈 스탠드 홀더(142)가 소정의 각도 위치에 도달하면, 스탠드 홀더(142)에 대한 용기 스탠드(81)의 로딩 및 언로딩이 실행된다. 검출기(144)는 스탠드 홀더(142)의 회전 각도위치를 검출하기 위해 원심 분리기(138)에 설치된다.
원심 분리기(138)의 로터(139)는 2개 또는 모든 스탠드 홀더(142)가 용기 스탠드(81)를 받은 상태에서 회전된다. 2개의 스탠드 홀더(142)가 사용되면, 도 14에 나타낸 바와 같이, 나머지 2개의 스탠드 홀더(142)는 균형잡힌 중량(BW)을 각각 받는다.
원심 분리기(138)에 대한 용기 스탠드(81)의 로딩 및 언로딩을 위해, 진동장치(42)에 대해서 용기 스탠드(81)를 로딩 및 언로딩하는 것과 같은 기구가 로봇(140) 대신에 사용될 수도 있다.
원심분리 공정을 받은 후 반송경로(6)상으로 반환된 용기 스탠드(81)는 분배섹션(92)을 향해 반송된다.
분배섹션
반송경로(6)상의 용기 스탠드(81)가 분배섹션(92)에 도달하면, 용기 스탠드(81)의 반송은 일시적으로 정지된다. 분배섹션(92)에 있어서, 로봇(94)의 핸드는 용기 스탠드(81)에서 분배용기(B3)를 꺼내 스테이지(13)로 이동시킨다. 제1 주입섹션의 경우와 마찬가지로, 스테이지(13)에서 분배용기(B3)의 플러그(C3)가 빼내진다. 다음에, 로봇(94)의 핸드는 스테이지(13)에서 스테이지(97)까지 분배용기(B3)를 이동시킨다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 홀더(99)는 스테이지(97)에 배치되고, 분배용기(B3)는 홀더(99)로 삽입된다. 홀더(99)에는 밖에서 분배용기(B3)의 일부분을 노출시키는 개구(101)가 형성된다. 광 검출기(150)는 개구(101)와 대향하도록 홀더(99)의 근처에 배치된다. 광 검출기(150)는 분배용기(B3)내에서 시료 용액의 용액층 사이의 경계 또는 계면을 검출한다. 특히, 분배용기(B3)내의 시료 용액은 원심분리 공정을 받아 2개의 용액 층으로 분리된다. 광 검출기(150)는 분배용기(B3)내의 용액 층 사이의 계면을 검출하고, 검출신호를 콘트롤러(148)로 공급한다.
광 검출기(150)로부터의 검출신호에 의거해서, 콘트롤러(148)는 로봇(106)의 분배 헤드(110), 즉 주입기(112)를 상하로 이동시키는 액츄에이터(146)의 동작을 제어한다. 따라서, 분배용기(B3)에 대한 주입기(112)의 삽입 길이가 제어되고, 주입기(112)의 팁 단부는 분배용기(B3)내에서 하나의 용액 층에 위치된다. 그 결과, 주입기(112)는 하나의 용액 층에서 소정량의 시료 용액을 흡인할 수 있다.
분배용기(B3)내에서 용액 층 사이의 계면레벨을 시료의 양과 주입된 제1 용매의 양에 의거해서 미리 알았다면, 광 검출기(150)는 생략될 수 있다. 이 경우, 분배용기(B3)내에서 계면 레벨을 지시하는 레벨 신호는 조절 노브(knob)에서 콘트롤러(148)로 공급된다.
이 후, 주입기(112)는 반송경로(98)상의 용기 스탠드(113)로 이동되고, 용기 스탠드(113)에 의해 유지된 하나 또는 복수의 시험용기(B4)로 흡인된 시료 용액을 주입한다. 시험용기(B4)는 분배용기(B3)와 같은 튜브 형태로서 유리로 제조된다. 용기 스탠드(113)는 반출 스토커(102)에서 반송경로(98)상으로 연속적으로 반출된다.
도 15는 도 11에 나타나지 않은 팁(152)의 공급경로(154)를 나타낸다. 분배용기(B3)내에서 시료 용액의 흡인동작에 앞서, 주입기(112)는 사용된 팁(152)을 풀어 놓고, 공급경로(154)에서 새로운 팁(152)을 꺼낸다. 사용된 팁(152)은 덤핑(dumping) 박스(156)로 배출된다. 도 15의 아웃트라인 화살표는 주입기(112) 및 분배용기(B3)의 이동을 나타낸다.
분배 헤드(110)에 주입기(112)를 장착하는 대신에, 소정의 위치에 주입기(112)를 고정할 수 있다. 이 경우, 로봇(106)은 분배 헤드(110) 대신에 핸드를 포함하고, 핸드는 주입기(112)에서 연장되는 흡인/주입관의 노즐을 파지한다.
분배공정이 완료되면, 분배용기(B3)는 스테이지(97)에서 스테이지(13)로 반환되고, 플러그(C3)는 스테이지(13)상에서 분배용기(B3)의 개구로 다시 삽입된다. 다음에, 분배용기(B3)는 반송경로(6)상의 용기 스탠드(81)로 반환된다. 용기 스탠드(81)의 모든 분배용기(B3)에 대한 분배공정이 실행되면, 용기 스탠드(81)는 반송경로(6)상으로 반송되어 반입 스토커(4)내에 수납된다.
한편, 시료 용액이 용기 스탠드(81)의 모든 시험용기(B4)로 주입되면, 용기 스탠드(113)는 반송경로(6)상에서 결정화섹션을 향해 반송된다.
결정화섹션
용기 스탠드(81)가 결정화섹션(158)에 도달하면, 용기 스탠드(113)의 반송은 반송경로(6)상에서 일시적으로 정지된다. 결정화섹션(158)은 반송경로(98)의 상방에 배치된 로봇(160)을 포함하고, 수조(水槽)(162)는 반송경로(98)의 측면에 배치된다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 수조(162)는 수조(162)를 개폐할 수 있는 리드(lid)(163)를 포함하고 있다. 수조(162)는 수조(162)내의 물을 소정의 온도로 가열하는 히터(164)를 더 포함한다.
수조(162)의 리드(163)가 개방된 상태에서, 로봇(160)의 핸드는 반송경로(98)상의 용기 스탠드(113)를 파지하여 수조(162)로 이동한다. 다음에, 로봇(160)의 핸드는 수조(162)에서 후퇴되고, 수조(162)의 리드(163)가 폐쇄된다. 용기 스탠드(113)의 시험용기(B4)내의 시료 용액은, 수조(162)내에서 시험용기(B4)내의 시료 용액을 농축시키도록 가열되고, 시료 용액은 건조되어 고체 상태로 된다. 즉, 시료 용액은 결정화 된다. 결정화 공정동안, 수조(162)내의 에어는 질소 가스와 같은 불활성 가스로 치환되고, 시료 용액은 산화되지 않는다.
결정화 공정이 완료되면, 용기 스탠드(113)는 시험용기(B4)와 함께 반송경로(98)상으로 반환되고, 제2 주입섹션(166)를 향해 반송된다.
제2 주입섹션
반송경로(98)상의 용기 스탠드(113)가 제2 주입섹션(166)에 도달하면, 용기 스탠드(113)의 반송이 일시적으로 정지된다. 제2 주입섹션(166)은 로봇(167)과, 반송경로(98)의 측면에 배치된 스테이지(169)를 포함한다. 도 17에 나타낸 바와 같이, 로봇(167)의 핸드가 용기 스탠드(113)에서 시험용기(B4)를 꺼내고, 스테이지(169)의 홀더(171)로 삽입한다.
용매 탱크(168)는 스테이지(169)의 근방에 배치되고, 제2 용매는 용매 탱크(168)에 저장된다. 액체 색층분석에 의한 분석시 유동면(mobile phase)이 되는 용매가 제2 용매로서 선택된다. 마이크로 주입기(170)는 용매 탱크(168)에 연결되고, 마이크로 주입기(170)의 흡인동작 및 주입동작은 에어 실린더(172)에 의해 실행된다. 주입관(173)은 마이크로 주입기(170)에서 연장되고, 팁 단부, 즉 주입관(173)의 노즐은 로봇(174)의 핸드에 의해 파지된다. 마이크로 주입기(170)는 용매 탱크(168)에서 제2 용매를 흡인하고, 흡인된 제2 용매를 주입관(173)의 노즐로부터 시험용기(B4)내에 소정량 주입한다. 이 후, 시험용기(B4)는 로봇(167)의 핸드에 의해 용기 스탠드(81)로 반환된다.
제2 용매가 용기 스탠드(113)의 모든 시험용기(B4)내에 주입되었을 때, 용기 스탠드(113)는 시험용기(B4)와 함께 반송경로(6)상에서 플러깅부(176)를 향해 반송된다.
플러깅섹션
반송경로(98)상의 용기 스탠드(113)가 플러깅부(176)에 도달하면, 용기 스탠드(113)의 반송이 일시적으로 정지된다. 플러깅섹션(176)은 반송경로(98)의 상방에 배치된 로봇(178)을 포함한다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 로봇(178)의 핸드(180)는 공급경로(182)상에서 하나의 플러그(C4)를 파지하여 용기 스탠드(113)의 시험용기(B4)의 개구로 삽입한다. 플러그(C4)는 유리로 제조된다. 공급경로(182)는 플러그(C4)를 1열로 연속해서 공급한다.
용기 스탠드(113)의 모든 시험용기(B4)에 플러그(C4)가 장착되면, 용기 스탠드(113)는 반송경로(98)상에서 용해섹션(184)을 향해 반송된다.
용해섹션
반송경로(98)상의 용기 스탠드(113)가 용해섹션(184)에 도달하면, 용기 스탠드(113)의 반송이 일시적으로 정지된다. 용해섹션(184)은 반송경로(98)의 상방에 배치된 로봇(186)과, 반송경로(98)의 측면에 배치된 진동장치(188)를 포함한다. 도 19에 나타낸 바와 같이, 진동장치(188)는 수직 진동 테이블(190)과, 수직 운동을 위해 수직 진동 테이블(190)의 상방에 배치된 누름리드(192)를 포함한다.
로봇(186)의 핸드는 반송경로(98)상의 용기 스탠드(113)를 파지하여 진동 테이블(190)상에 놓는다. 다음에, 누름리드(192)는 용기 스탠드(113)의 시험용기(B4)를 누르기 위해 하강된다. 이 상태에서, 진동 테이블(190)은 용기 스탠드(113)와 함께 소정 시간의 주기동안 수직으로 진동된다. 이 진동동작은 시험용기(B4)내에서 제2 용매를 뒤섞으며, 그 결과, 시료 용액의 결정이 제2 용매로 용해된다. 누름리드(192)는 진동 테이블(190)에 의해 지지되고, 진동 테이블(190)과 함께 진동된다.
용해공정이 완료되면, 로봇(186)의 핸드는 진동 테이블(190)에서 반송경로(98)상으로 용기 스탠드(113)을 반환한다. 용기 스탠드(113)는 반송경로(98)상으로 반송되고, 반입 스토커(102)내에 수납된다.
다음에, 용기 스탠드(113)는 시험용기(B4)와 함께 반입 스토커(102)에서 꺼내지고, 용기 스탠드(113)의 시험용기(B4)는 액체 색층분석으로 공급된다.
상술한 제2 실시예의 자동 전처리 시스템에 의하면, 제1 주입공정에서 용해공정까지 각각의 공정이 자동적으로 실행된다.
제2 실시예의 자동 전처리 시스템의 경우, 원심분리 공정 이후의 공정은 반드시 필요한 것은 아니다. 이와 같은 공정이 생략되면, 반송경로상의 용기 스탠드는 생략된 공정의 섹션을 단순히 건너 뛴다.
플러그 개방장치
다음에, 도 20을 참조하면, 분배용기 및 시험용기 대신에 사용된 정지 시험관(200)이 나타나 있다. 정지 시험관(200)의 개구는 플러그(202)에 의해 닫혀져 있다. 특히, 플러그(202)는 정지 시험관(200)의 개구로 삽입되는 플러그 바디(204)와, 넥(206)을 통해 플러그 바디(204)에 연결된 헤드(208)를 포함한다. 이러한 정지 시험관(200)의 경우, 플러그(202)가 정지 시험관(200)의 개구로 삽입되어 달라붙는다. 따라서, 로봇의 핸드가 플러그(202)의 헤드(208)를 파지한 상태에서 상승하더라도, 정지 시험관(200)은 플러그(202)와 함께 홀더(210)에서 정지될 수 있다. 이와 같은 경우, 정지 시험관(200)의 개구는 개방될 수 없고, 정지 시험관(200)에 대한 용매의 주입공정 또는 분배공정이 실행될 수 없다.
이와 같은 불편함을 회피하기 위해, 정지 시험관(200)용 플러그 개방장치(212)가 로봇의 핸드 또는 로봇의 암(211)에 장착될 수 있다. 플러그 개방장치(212)는 에어 실린더(216)에 수직으로 설치된 척(214)과, 에어 실린더(216)의 동작에 의해 개폐되는 한쌍의 척 핑거(218)를 포함한다. 특히, 척 핑거(218)는 서로 대향되고, 에어 실린더(216)에서 하측으로 향해서 연장된다. 에어 실린더(216)가 동작되면, 한쌍의 척 핑거(218)는 서로를 향해서 이동한다. 웨지 핀(220)은 척 핑거(218)의 각각의 하단에 장착된다. 도 21에 나타낸 바와 같이, 척 핑거(218)의 하나의 웨지 핀(220)이 다른 척 핑거(218)를 향해서 돌출하고, 플러그(202)의 넥(206)의 지름에 대응하는 거리가 웨지 핀(220)의 축 사이에서 확보된다. 또한, 웨지 핀(220)의 지름은 넥(206)을 규정하는 주변 홈의 곡률 반경보다 약간 크고, 웨지 핀(220)의 각각의 팁 단부는 둥글게 되었다.
리프 스프링(222)은 또 각각의 척 핑거(218)에 장착되고, 대응하는 웨지 핀(220)의 상방에 배치된다. 플러그(202)의 헤드(208) 높이에 대응하는 거리가 리프 스프링(222)과 웨지 핀(220) 사이에서 확보된다.
플러그 개방장치(212)는 플러그 푸셔(224)를 더 포함한다. 도 22에서 명백해진 바와 같이, 플러그 푸셔(224)는 수직으로 배치된 에어 실린더(226)와, 에어 실린더(226)의 동작에 의해 상하로 이동되는 플레이트(228)를 포함한다. 푸셔(230)는 플레이트(228)에 장착된다. 푸셔(230)는 한쌍의 척 핑거(218) 사이의 중심에 위치되어 플레이트(228)에서 하측으로 향해서 돌출된다. 코일스프링은 푸셔(230)를 하측으로 향해서 고정시키기 위해 푸셔(230)와 플레이트(228) 사이에 배치된다.
도 20 및 도 22에 나타낸 바와 같이, 플러그 개방장치(212)가 이동되어 한쌍의 웨지 핀(220)이 정지 시험관(200)의 플러그(202)의 양쪽에 위치된다. 이 상태에서, 척(214)의 척 핑거(218)가 닫혀지고, 한쌍의 웨지 핀(220)은 플러그(202)의 헤드(208)와 정지 시험관(200)의 상부 가장자리와의 사이에 강제로 끼워져 플러그(202)의 넥(206)을 양쪽 사이에 삽입한다. 그 결과, 플러그(202)가 정지 시험관(200)의 개구에 달라 붙더라도, 한쌍의 웨지 핀(220)은 정지 시험관(200)의 개구에서 플러그(202)를 강제로 밀어낼 수 있다. 이 때, 플러그(202)의 헤드(208)는 웨지 핀(220)과 대응하는 리프 스프링(222)과의 사이에 끼워져 플러그(202)가 정지 시험관(200)에서 갑자기 빠지는 것이 방지된다. 그 후, 플러그 개방장치(212)는 플러그(202)를 유지하면서 상승하여 소정의 대기위치로 이동된다.
이와 같은 방식으로 플러그(202)가 정지 시험관(200)에서 빼내지면, 상술한 용매의 주입공정 또는 용매의 분배공정이 정지 시험관(200)에 대해서 실행된다. 다음에, 플러그 개방장치(212)는 대기위치에서 정지 시험관(200)의 상방위치로 이동하여 플러그(202)를 정지 시험관(200)의 개구로 떨어뜨린다. 이 후, 플러그 푸셔(224)는 푸셔(230)를 하강시키고, 푸셔(230)는 플러그(202)를 정지 시험관(200)의 개구로 강제로 밀어 넣는다. 플러그 개방장치(212)에 의하면, 정지 시험관(200)에 사용된 플러그(202)는 플러그 개방장치(212)에 의해 확실하게 개폐될 수 있다.
(제3 실시예)
상술한 모든 실시예는 트레이 또는 용기 스탠드를 반송하는 반송경로를 사용한다. 그러나, 이와 같은 반송경로는 본 발명을 실행하기 위해 반드시 필요한 것은 아니다. 도 23은 제3 실시예에 의한 자동 전처리 시스템을 나타낸다. 이 전처리 시스템은 마찬가지로 제1 주입섹션(91), 진동섹션(42), 원심 분리섹션(136), 분배섹션(92), 결정화섹션(158), 제2 주입섹션(166) 및 용해섹션(184)을 포함한다. 이들 섹션은, 예컨대 동일한 바닥상에서 임의의 레이아웃으로 배치된다.
제3 실시예의 시스템은 로봇(238), 시료 저장섹션(230), 회수섹션(232), 빈 정지 시험관(200)을 공급하는 공급섹션(234) 및 시료 용액 저장섹션(236)을 더 포함한다. 로봇(238)은 모든 섹션을 커버하는 접근영역을 가진다.
시료 저장섹션(230)은 다수의 튜브 스탠드를 저장한다. 정지 시험관은 시료 저장섹션(230)의 각각의 튜브 스탠드에 유지되고, 시료는 각각의 정지 시험관에 미리 수용된다. 회수섹션(232)은 튜브 스탠드와 함께 분배 처리된 시험관을 받을 수 있다. 따라서, 시료 저장섹션(230) 및 회수섹션(232)은 반출 스토커(2) 및 반입 스토커(4)에 각각 대응한다.
공급섹션(234)은 또 다수의 튜브 스탠드를 저장하고, 빈 정지 시험관은 튜브 스탠드에 유지된다. 시료 용액 저장섹션(236)은 다수의 튜브 스탠드를 받을 수 있고, 이들 튜브 스탠드는 전처리된 정지 시험관을 유지한다. 따라서, 공급섹션(234) 및 시료 용액 저장섹션(236)은 상술한 반출 스토커(100) 및 반입 스토커(102)에 각각 대응한다.
로봇(238)은 각 섹션 사이에서 튜브 스탠드를 이동시킨다. 각각의 섹션은 받은 튜브 스탠드 또는 시험관에 대한 소정의 처리를 행한다. 특히, 제1 주입섹션(91), 분배섹션(92) 및 제2 주입섹션(166)은 상술한 플러그 개방장치(212)를 각각 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 전처리 시스템에 의하면, 주입섹션은 용기의 캡 또는 플러그를 개폐하는 수단을 포함하고 있기 때문에, 용기로의 용매의 주입공정으로부터 용기의 진동공정까지를 자동화 할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 제1 용기가 진동된 후, 제1 용기로부터 제2 용기로의 시료 용액의 분배공정, 제2 용기의 밀폐 및 반입공정을 자동화 할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 캡(cap) 또는 플러그(plug)를 각각 가지고 분석되는 시료를 수용하는 용기들을 저장하는 저장섹션과,
    용기의 캡 또는 플러그를 개폐하는 수단을 포함하며, 시료 용액을 준비하기 위해 용기내에 용매를 주입하는 주입섹션과,
    용매가 주입된 후 용기를 진동시키는 진동섹션과,
    상기 저장섹션으로부터 상기 주입섹션 및 상기 진동섹션으로 연속적으로 반송하는 반송수단과,
    를 구비하는 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    빈 제2 용기를 저장하는 제2 저장섹션과,
    상기 제1 반송수단에 의해 상기 진동섹션으로부터 제1 용기를, 상기 제2 반송수단에 의해 상기 제2 저장섹션로부터 적어도 하나의 제2 용기를 받고, 제1 용기의 시료 용액을 제2 용기로 분배하며, 제1 용기의 캡(cap) 또는 플러그(plug)를 개폐하는 수단을 포함하는 분배섹션과,
    시료 용액이 주입된 후 제2 용기를 닫는 밀폐섹션과,
    상기 밀폐섹션으로부터 제2 용기를 받는 반입섹션과,
    를 더 구비하는 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 진동섹션으로부터 상기 분배섹션으로 용기가 반송되기 전에 상기 반송수단에 의해 제1 용기를 받고, 원심분리에 의해 복수의 용액 층으로 분리되도록 제1 용기내의 시료 용액을 원심 분리하는 원심 분리섹션을 더 구비하는 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 분배섹션은, 제1 용기내에서 시료 용액의 용액 층 사이의 계면(interface)을 검출하는 검출기를 더 구비하는 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 반송수단에 의해 상기 분배섹션으로부터 제2 용기를 받고, 제2 용기가 상기 분배섹션으로부터 상기 밀폐섹션으로 반송되기 전에, 제2 용기내의 시료 용액을 결정체(crystal)로 결정화하는 결정화섹션을 더 구비하는 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 반송수단에 의해 상기 결정화섹션으로부터 제2 용기를 받고, 제2 용기가 상기 결정화섹션으로부터 상기 밀폐섹션으로 반송되기 전에, 제2 용매를 제2 용기내에 주입하는 제2 주입섹션을 더 구비하는 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 반송수단에 의해 상기 밀폐섹션으로부터 제2 용기를 받고, 제2 용기내의 결정체를 제2 용매로 용해하는 용해섹션을 더 구비하는 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 반송수단에 의해 상기 분배섹션으로부터 제2 용기를 받고, 제2 용기가 상기 분배섹션으로부터 밀폐섹션으로 반송되기 전에, 제2 용기내의 시료 용액을 결정체(crystal)로 결정화하는 결정화섹션을 더 구비하는 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 반송수단에 의해 상기 결정화섹션으로부터 제2 용기를 받고, 제2 용기가 상기 분배섹션으로부터 상기 밀폐섹션으로 반송되기 전에, 제2 용매를 제2 용기내에 주입하는 제2 주입섹션을 더 구비하는 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 반송수단에 의해 상기 밀폐섹션으로부터 제2 용기를 받고, 제2 용기내의 결정체를 제2 용매로 용해하는 용해섹션을 더 구비하는 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  11. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 반송수단은, 상기 제1 저장섹션으로부터 상기 분배섹션으로 제1 용기를 반송하는 제1 반송경로를 포함하고,
    상기 제2 반송수단은, 상기 제2 저장섹션으로부터 상기 회수섹션으로 제2 용기를 반송하는 제2 반송경로를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 반송경로는 상호 독립적인, 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    제1 및 제2 용기는 대응하는 유지부재에 의해 유지된 상태에서 소정 개수가 반송되는, 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 반송경로와 상기 진동섹션과의 사이에서 제1 용기를 상기 유지부재로 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)하는 수단을 더 구비하는 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  14. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 반송수단은 상기 모든 섹션을 커버하는 접근 영역을 가지는 반송로봇을 포함하는, 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  15. 제14 항에 있어서,
    제1 및 제2 용기는 대응하는 유지부재에 의해 유지된 상태에서 상기 반송로봇에 의해 소정 개수가 반송되는, 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
  16. 제2 항에 있어서,
    제1 용기는 넥(neck)을 통해 헤드(head)에 연결된 플러그를 포함하는 정지 시험관이고,
    제1 용기의 상기 개폐수단은 플러그의 헤드와 시험관의 개구 가장자리 사이에 끼워지고 시험관의 개구에서 플러그를 빼내는 웨지(wedge)부재를 포함하는, 분석 전의 자동 전처리 실행 시스템.
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