KR100387010B1 - 다채널 정량 제어 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 종류의 용액을 정량적, 선택적으로 이송하는 다채널 정량 제어 밸브 장치에 관한 것으로서, 용액의 선택적 이송을 제어하는 다채널 멤브레인 밸브와 선택된 용액을 정밀하게 흡입 또는 배출하는 다수의 시린지와 이들을 연결하는 다수의 유로로 이루어진 다채널 정량 제어 밸브 장치에 대한 것이다.

Description

다채널 정량 제어 밸브 장치{Multi-channel quantitative control valve apparatus}

본 발명은 다양한 종류의 용액을 정량적, 선택적으로 이송하는 다채널 정량 제어 밸브 장치에 관한 것으로서, 용액의 선택적 이송을 제어하는 다채널 멤브레인 밸브와 선택된 용액을 정밀하게 흡입 또는 배출하는 다수의 시린지와 이들을 연결하는 다수의 유로로 이루어진 다채널 정량 제어 밸브 장치에 대한 것이다.

각종 실험실이나 화학 제품의 생산 공장, 폐수 처리 시설 또는 이들에서 사용되는 장치에는, 다양한 종류의 액체의 이송을 순차적, 선택적, 정량적으로 제어하는 장치를 필요로 한다.

특히, 최근의 유전체 연구, 혈액 검사, 작물 종자 검사, 농산물 검역, 미생물 환경 검사등에는 다수의 시료로부터 핵산을 분리, 정제하는 작업이 요구된다. 핵산의 분리 및 정제 과정은 염기서열 인식이나 유전자 증폭, 클로닝 등에 필수적인 과정이지만, 각종 용액이나 시료를 주입하고 분리하는 절차가 필요하므로 많은 시간과 노동이 요구되며 작업자의 숙련도에 따라 정제되는 핵산의 양도 달라진다.

상기의 문제들을 해결하기 위한 자동화된 핵산 분리 정제 장치가 개발되고 있으며, 이러한 자동 핵산 분리 정제 장치에는 핵산 함유 용액 및 각종 시료를 순차적으로 선택하여 정밀하게 정량 이송하는 다채널 정량 제어 밸브 장치가 사용되어야 한다.

그러나 현재까지 상용화된 회전 방식의 다채널 밸브는 각 유로의 접점에서의 시료의 외부 누출과 액체 시료가 배출구의 말단에 액적 형상으로 잔류하게되는 문제점등으로 인하여 이송되는 용액의 양을 1㎕ 범위까지 정밀하게 정량 제어할 수없기 때문에, 다양한 종류의 용액을 순차적으로 선택하여 정확하게 정량 이송하여야 하는 자동 핵산 분리 정제 장치에 사용되기에는 적합하지 아니하다.

따라서, 각종 실험실이나 화학 제품의 생산 공장, 폐수 처리 시설 또는 이들에서 사용되는 장치등과 같이 다양한 종류의 액체의 이송을 순차적, 선택적, 정량적으로 제어하는 것을 필요로 하는 장치, 특히 자동 핵산 분리 정제 장치에 사용될 수 있는 다채널 정량 제어 밸브 장치의 개발이 요청되고 있다.

따라서, 본 발명은 다양한 종류의 액체의 이송을 순차적, 선택적, 정량적으로 제어함에 있어서 용액의 외부 누출을 극소화 하고, 용액을 펄스 방식으로 공급하여 배출구의 말단에 액적이 형성되는 현상을 방지함으로써, 보다 엄밀한 정량 이송을 가능케하는 새로운 방식의 다채널 정량 제어 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 멤브레인 밸브 몸체부의 측단면도이다.도 2는 본 발명의 멤브레인 밸브 몸체부의 사시도이다.도 3은 본 발명의 다채널 정량제어 밸브장치의 정면도이다.도 4는 본 발명의 멤브레인 밸브 몸체부의 정면도이다.도 5는 본 발명의 멤브레인 밸브 몸체부의 평면도이다.도 6은 본 발명의 다채널 멤브레인 밸브의 분해사시도이다.도 7 내지 도 11은 본 발명의 다채널 멤브레인 밸브를 구성하는 제2 블록 내지 제6블록의 평면도, 정단면도 및 측단면도이다.〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉1 : 제1 제어밸브 2 : 제2 제어밸브3 : 제3 제어밸브 10, 20, 21: 공기통로30 : 공급구 44 내지 48: 유로50 : 시린지 51: 시린지연결구 52 : 피스톤 53: 스테핑 모터 70: 배출구 80 내지 82: 내부공간 90: 제2 연결통로 91: 제3 연결통로 92: 연결유로

본 발명의 다채널 정량 제어 밸브 장치는, 용액의 선택적 이송을 제어하는 다채널 멤브레인 밸브와 선택된 용액을 정밀하게 흡입 또는 배출하는 다수의 시린지, 이들을 연결하는 다수의 유로와 시린지의 피스톤을 구동시키는 스테핑 모터로 이루어진다.

상기 다채널 멤브레인 밸브는, 다수의 유로, 상기 유로와 각각 연결된 다수의 내부공간, 상기 각각의 내부공간에 설치된 멤브레인, 상기 내부공간에 연결된 공기 통로가 형성된 몸체가 다수개 결합된 형태로 이루어진다. 상기 유로는 용액이 이송되는 통로이며 상기 공기 통로는 멤브레인의 작동을 위하여 공기압이 가해지는 통로이다. 하나의 채널마다 제1 제어 밸브(1), 제2 제어 밸브(2), 제3 제어 밸브(3), 이들 제어 밸브의 구동을 위해 공기압이 가해지는 제1 공기 통로(10), 제2 공기 통로(20), 제3 공기 통로(21)가 형성되며, 이들 멤브레인 밸브에 유로를 통하여 연결되는 공급구(30), 배출구(70), 시린지 연결구(51)가 형성된다.

상기 내부 공간에 설치되는 멤브레인은 불소수지, 실리콘 수지 또는 각종 고무나 합성수지와 같이 탄성, 내화학약품성, 내구성, 가요성등을 갖는 공지의 재료로 제작된 시이트, 필름 또는 이들이 적층되거나 피복된 공지의 멤브레인이 사용된다. 이러한 멤브레인은 상기 내부 공간에 삽착되어 상기 공기 통로를 통하여 가해지는 공기압의 작용에 의하여 유로를 개폐하는 기능을 수행한다.

상기 시린지(50)는 각 채널의 시린지 연결구(51)를 통하여 멤브레인 밸브 몸체부에 연결되며, 시린지 피스톤(52)에 연결된 스테핑 모터(53)의 구동에 의하여 용액을 정량 흡입하거나 배출하는 기능을 수행한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다채널 정량 제어 밸브 장치를 보다 상세히 설명한다.도 1은 본 발명의 멤브레인 밸브 몸체부의 측단면도이며, 도 2는 본 발명의 멤브레인 밸브 몸체부의 사시도이다.멤브레인 밸브의 몸체 내에는 5개의 유로(44 내지 48)가 형성되어 있고, 유로와 연결된 3개의 내부 공간(80 내지 82)이 형성되어 있다. 내부 공간(80 내지 82)에는 멤브레인이 설치되어 상기 공기 통로를 통하여 공기압이 가해지면 상기 멤브레인이 내부 공간의 하부에 형성된 유로를 차단하여 용액의 이송을 차단한다. 가해진 공기압이 제거(release)되면 멤브레인의 복원에 의하여 내부 공간 하부의 유로가 개방되어 용액이 이송된다.도 3은 다채널 멤브레인 밸브와 다수의 시린지가 결합되어 이루어진 본 발명의 다채널 정량 제어 밸브 장치의 정면도이다.도 4는 본 발명의 멤브레인 밸브 몸체부의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 멤브레인 밸브 몸체부의 평면도로서 12개의 채널로 이루어진 다채널 멤브레인 밸브의 실시예를 도시한 것이다. 도시한 바와 같이, 각 채널별로 공급구와 시린지사이의 유로를 차단하기 위하여 공기압이 가해지는 공기 통로(10), 각 시린지간의 유로를 차단하기 위하여 공기압이 가해지는 공기 통로(20) 및 시린지와 배출구사이의 유로를 차단해 주는 공기 통로(21)가 형성되어 있다.본 발명의 다채널 멤브레인 밸브의 몸체부는 도 6에 도시한 바와 같이 다수개의 블록의 조합으로 이루어 질 수 있다. 도 7 내지 도 11은 본 발명의 다채널 멤브레인 밸브를 구성하는 제2 블록 내지 제6블록의 평면도, 정단면도 및 측단면도이다.상기의 도 2의 사시도는 본 발명의 다채널 멤브레인 밸브를 개념적으로 도시한 것으로 각 채널당 세 종류의 공기통로(10, 20, 21)이 각각 설치되어 있는 반면, 도 6 내지 도 11에서는 채널이 제2 연결통로(90), 제3 연결통로(91) 및 연결 유로(92)에 의하여 연결되어 있는 하나의 실시예를 도시하여, 각 채널마다 세종류의 공기통로가 모두 설치되어 있지는 아니하다.본 발명의 다채널 멤브레인 밸브의 하나의 실시예로서, 공기 통로(20)는 도 5의 평면도, 도 10의 제5 블록의 평면도, 정단면도 및 측단면도에 도시한 바와 같이, 6개의 채널을 하나로 연결해주는 제2 연결통로(90)와 연결되어 한번의 가압 조작으로 각 채널의 제2 제어 밸브의 개폐를 동시에 조절할 수 있도록 할 수도 있다. 공기통로(21)도 도 5의 평면도, 도11의 제6 블록의 평면도, 정단면도 및 측단면도에 도시한 바와 같이, 공기통로(20)와 동일하게 한번의 가압 조작으로 각 채널의 제3 제어 밸브의 개폐를 동시에 조절하기 위해서 제3 연결통로(91)를 통하여 서로 연결될 수도 있다. 상기 제2, 제3 연결 통로는 본 발명의 다채널 정량 제어 밸브 장치의 선택사양이다.또한, 도 7의 제2 블록의 평면도에 도시한 바와 같이, 각 채널의 공급구와 연결된 각 유로(45)는 제1 제어 밸브를 통과한 후에 연결유로(92)를 통하여 서로 연결될 수 있다. 이러한 연결유로(92)는 본 발명의 다채널 정량 제어 밸브 장치의 선택사양이다.도 8의 제3 블록의 평면도 및 측단면도에서는 각각의 유로(44 내지 48)가 도시되어 있으며, 도 9에서는 제4 블록의 하부에 내부공간(80 내지 82)가 삽입되어 있음을 나타내었다.이하, 본 발명의 다채널 멤브레인 밸브와 시린지가 작동하여 필요로 하는 용액을 선택하여 순차적으로 정량 이송하는 방법을 설명한다. 그러나, 하기의 설명은 본 발명의 다채널 정량 이송 밸브 장치의 작동을 예를들어 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 장치의 내용을 한정하는 것은 아니다.각각의 채널은 제1 제어 밸브, 제2 제어밸브, 제3 제어 밸브로 이루어진다.공급구(30), 제1 공기통로(10), 제1 내부공간(80), 제1 내부공간과 공급부를 연결하는 유로(44), 제1 내부공간과 제2 제어 밸브를 연결하는 유로(45), 그리고 제1 내부공간(80)에 설치된 멤브레인이 결합하여 제1 제어밸브가 구성되고;시린지 연결구(51), 제2 공기통로(20), 제2 내부공간(81), 제2 내부공간과 시린지를 연결하는 유로(46), 제2 내부공간과 제1 제어밸브를 연결하는 유로(45), 그리고 제2 내부공간(81)에 설치된 멤브레인이 결합하여 제2 제어밸브가 구성되며;배출구(70), 제3 공기통로(21), 제3 내부공간(82), 제3 내부공간과 배출구를 연결하는 유로(48), 제3 내부공간과 시린지를 연결하는 유로(47), 그리고 제3 내부공간(82)에 설치된 멤브레인이 결합하여 제3 제어밸브를 구성한다.선택적으로는, 연결 유로(92)를 통하여 각 채널의 제1 내부 공간과 제2 제어밸브를 연결하는 유로(45)가 서로 연결되고, 각 채널의 제2 공기통로(20)는 제2 연결통로(90)를 통하여 서로 연결되며, 각 채널의 제3 공기통로(21)는 제3 연결통로(91)를 통하여 서로 연결된다.제1 제어 밸브(1)가 개방되면 공급구(30)와 유로를 거쳐서 용액이 공급되지만, 이때는 제2 제어 밸브(2)가 차단되어 용액이 시린지 내부로 유입되지 아니한다. 이어서, 제1 제어 밸브(1)가 차단되고, 제2 제어 밸브(2)가 개방되는 동시에 모터로 구동되는 피스톤의 작용에 의하여 용액이 시린지(50) 내부로 정량 흡입된다. 시린지의 내부로 정량 흡입된 용액은 모터로 구동되는 피스톤의 작동에 의하여 정량적으로 배출되어 개방된 제3 제어 밸브를 통과하여 배출구로 배출되며, 제2 제어 밸브의 차단으로 인하여 공급구로 역류되지 아니한다.각 공급구에 서로 다른 종류의 용액을 공급하면서 이러한 다종의 용액들 중에서 특정 용액을 선택하여 이송하고자 하는 경우에는 특정 용액이 공급되는 채널의 제1 제어 밸브를 개방하고 다른 용액이 공급되는 채널의 제1 제어 밸브는 차단한다. 특정 채널의 제1 제어 밸브를 통하여 공급된 용액은 제2 제어 밸브와 연결 유로(92)를 통하여 모든 채널에 공급되며 각 채널의 시린지로 정량 흡입된다. 이어서, 제1 제어밸브와 제2 제어 밸브를 차단하고 제3 제어밸브를 개방하며 시린지를 작동시켜서 특정 용액을 각 채널의 배출구를 통하여 정량 배출시킨다.이상과 같이, 제1 제어 밸브는 다수의 용액에서 이송하고자 하는 특정 용액을 선택하는 기능을 수행하므로 채널마다 하나의 제1 제어밸브가 존재하여 서로 독립적으로 개폐된다.그러나, 제2 제어 밸브는 제1 제어밸브를 통하여 유입되는 특정 용액을 모든 채널의 시린지로 공급하는 역할을 하는 각 채널간의 연결 유로(92)를 개폐하거나 시린지의 용액 배출시에 차단되어 용액이 공급구로 역류하는 것을 방지하는 기능을 하므로, 개폐 작동이 각 채널별로 독립적일 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 다채널 정량제어 밸브장치의 제2 공기 통로(20)는 제2 연결 통로(90)를 통하여 서로 연결되어서, 어느 하나의 제2 공기 통로를 통한 공기압의 작용에 의하여 모든 채널의 제2 제어 밸브가 개폐되는 것이 바람직하며, 제2 공기 통로는 모든 채널마다 모두 설치할 필요는 없다. 이러한 경우, 6개의 채널마다 1 내지 3개의 제2 공기 통로를 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 각 채널의 제3 제어 밸브도 시린지에서 배출되는 용액을 배출구로 보내는 유로(48)을 개폐하는 기능을 하므로, 어느 하나의 제3 공기 통로를 통한 공기압 작용에 의하여 각 채널의 모든 제3 제어밸브가 개폐되도록 하기 위하여 제3 연결통로를 통하여 서로 연결되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 6개의 채널마다 1 내지 3개의 제2 공기 통로를 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명을 상세히 도시하고 설명하였지만 본 발명을 기초로 다양한 변형이 가능하다는 것이 본 발명의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

본 발명의 다채널 정량 제어 밸브 장치는 다종의 용액으로부터 용액을 선택하여 동시에 다수의 배출구를 통한 정량적으로 이송할 수 있으며, 종래의 회전 방식의 다채널 밸브와는 달리 용액의 외부 누출이 극소화되며, 용액의 공급이 멤브레인 밸브의 작용에 의하여 펄스 방식으로 이루어지므로 배출구의 말단에 용액이 액적으로 잔류하게되는 종래의 회전 방식 다채널 밸브의 문제점을 해결할 수 있으므로, 보다 엄밀한 정량 이송을 가능하게 한다.

이러한 본 발명의 다채널 정량 제어 밸브 장치는, 각종 실험실이나 화학 제품의 생산 공장, 폐수 처리 시설 또는 이들에서 사용되는 장치, 특히 자동 핵산 분리 정제 장치와 같이 다양한 종류의 액체의 순차적, 선택적, 정량적 이송이 요구되는 장치에 사용되기에 적합하다.

Claims (4)

1. 공급구(30), 제1 공기통로(10), 제1 내부공간(80), 제1 내부공간과 공급구를 연결하는 유로(44), 제1 내부공간과 제2 제어 밸브(2)를 연결하는 유로(45), 그리고 제1 내부공간에 설치된 멤브레인으로 이루어진 제1 제어밸브(1);

   시린지 연결구(51), 제2 공기통로(20), 제2 내부공간(81), 제2 내부공간과 시린지를 연결하는 유로(46), 제2 내부공간과 제1 제어밸브를 연결하는 유로(45), 그리고 제2 내부공간에 설치된 멤브레인으로 이루어진 제2 제어밸브(2);

   배출구(70), 제3 공기통로(21), 제3 내부공간(82), 제3 내부공간과 배출구를 연결하는 유로(48), 제3 내부공간과 시린지를 연결하는 유로(47), 그리고 제3 내부공간에 설치된 멤브레인으로 이루어진 제3 제어밸브(3)를 형성하는 멤브레인 밸브 몸체가 2개 이상 결합된 다채널 멤브레인 밸브,

   상기 멤브레인 밸브 몸체의 각각의 시린지 연결구(51)에 연결된 시린지(50)들과 상기 시린지들(50)의 피스톤(52)을 작동시키는 스테핑 모터(53)를 포함하는 다채널 정량 제어 밸브 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 멤브레인 밸브 몸체 내부에 형성된 각 채널의제1 내부공간(80)과 제2 제어 밸브(2)를 연결하는 유로(45)를 서로 연결시키는 연결유로(92)를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로하는 다채널 정량 제어 밸브 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 각각의 멤브레인 밸브 몸체 내부에 형성된 각 채널의 제2 공기통로(20)를 서로 연결시키는 제2 연결통로(90)를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로하는 다채널 정량 제어 밸브 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 각각의 멤브레인 밸브 몸체 내부에 형성된 각 채널의 제3 공기통로(21)를 서로 연결시키는 제3 연결통로(91)를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로하는 다채널 정량 제어 밸브 장치.