KR100906180B1

KR100906180B1 - 유수식 시험용액조제장치

Info

Publication number: KR100906180B1
Application number: KR1020070105901A
Authority: KR
Inventors: 김우근; 윤홍길; 이성규
Original assignee: 한국화학연구원
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2009-07-03
Also published as: KR20090040510A

Abstract

본 발명은 유수식 시험용액조제장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유량계(flow meter) 및 펌프를 이용하여 희석수(물)와 시험물질용액(stock solution)의 정량적인 농도 확보가 가능하고, 제1혼합용기에 공급된 희석수(물)와 시험물질용액(stock solution)을 교반기를 이용하여 1차적으로 혼합하고, 이를 제2혼합용기에 떨어뜨려 2차적으로 혼합함으로써 시험용액(test solution)을 특정 농도로 만든 다음, 제2혼합용기의 배출구를 통해 지속적으로 공급할 수 있도록 한 유수식 시험용액조제장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 희석수(물)를 저장하고 있는 수조; 시험물질용액을 저장하고 있는 시험물질용액용기; 상기 수조로부터 일정량의 희석수(물)를 공급받고, 상기 시험물질용액용기로부터 일정량의 시험물질용액을 공급받아 교반기를 이용하여 혼합하는 제1혼합용기; 상기 시험물질용액용기에 저장된 시험물질용액을 제1혼합용기에 일정량으로 공급하는 펌프; 및 상기 시험물질용액을 단위시간당 용액 공급량으로 계산하여 원하는 농도로 공급하도록 펌프를 제어하는 컨트롤러;를 포함하여 구성되고, 상기 제1혼합용기를 통해 특정농도의 시험용액을 만들어 지속적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 유수식 시험용액조제장치를 제공한다.

유수식, 교반기, 펌프, 컨트롤러

Description

유수식 시험용액조제장치{Continuous flow-through system for test solution preparation}

산업화에 따른 유해물질 증가로 인한 새로운 피해발생(예, 환경호르몬 위험), 수질 오염원이 되는 폐기물이나 농약 성분의 증가로 인한 생태계 피해, 식품 내 잔류 농약의 심각성, 날로 증가되는 토양 내 중금속 오염 등으로 인하여 인체 및 환경이 위협을 받고 있다.

이와 같이 인체 및 환경에 악영향을 미치는 화학물질에 의한 유해성을 모니터링하는 것은 매우 중요하고 시급한 일로 대두되고 있다.

현재 국내외에서 상업적으로 사용되는 화학물질은 8만 종 이상이며, 해마다 수천 개의 새로운 물질이 식품, 의약품, 화장품, 의료용구 등의 원료로 사용되고 있는데, 이런 물질이 인체와 환경에 얼마나 영향을 미치는지 독성 작용과 노출 수준을 정확하게 규명하는 것은 매우 중요하다.

이러한 화학물질의 안전성을 확보하기 위한 차원의 한 분야로서, 환경유해성 평가가 있는데, 이를 위해 법적으로 요구하는 환경독성 관련 시험항목이 알려져 있고, 상기 시험 항목은 거의 직간접적인 인체 및 환경생물에 미치는 위험 가능성을 시험하여 분석하는 것이다.

이러한 환경유해성평가를 통해 노출량, 분해율, 농축율, 독성에 관여하는 모든 자료들이 시험 분석되고, 그 결과가 집약됨으로써 하나의 화합물에 대한 합리적인 평가가 이루어지며, 상기 평가에 따라 적절한 관리방법이 도출될 수 있다.

이와 같은 환경 유해성을 조기에 진단하고 빠르게 대처하기 위하여 광범위한 환경 모니터링 방법이 필요한데, 재조합 미생물, 발광 박테리아 또는 효모를 이용하거나 효소를 이용하는 몇 가지 방법으로 독성을 시험하고 있다. 이들은 주로 광학적 방법으로 유해성을 측정하고 있다.

상기 화학물질 또는 환경오염물질로부터 생태계를 보호하면서 지속가능한 발전을 도모할 수 있도록 산업용 화학물질, 농약, 수의약 및 의약품 등에 대해 수서생물(어류, 물벼룩 등)과 육상생물의 독성시험을 수행하고 있으며, 이와 관련된 연 구를 병행하고 있다.

모든 시험항목들은 OECD 시험 가이드라인과 미국, 일본 및 유럽의 시험가이드라인 등 해당국가의 시험법에 부합하도록 실시하고 있다.

상기 수서생물에 대한 독성평가의 가장 중요한 특징은 시험물질(시험물질용액)을 물에 용해시켜 생물체 내부로 이동하게 하는 간접적인 투여경로를 가진다는 점이다.

그런데, 노출방법이 시험기간중 시험용액을 교환하지 않는 지수식(Static test), 시험기간중 시험용액을 일정기간마다 전량을 교환하는 반지수식(Semistatic test), 시험기간중 시험용액을 연속적으로 교환해 주면서 하는 유수식(Flow-through test) 등으로 다양하기 때문에, 물질별로 가장 적절한 노출경로를 선정하는 것이 중요하다.

또한, 상기 유수식은 수용액(물) 상태에서 시험물질이 안정하지 않을 경우 시험물질의 농도를 유지하기 위해 수작업으로 일일이 제조하게 되므로, 정밀성 저하 및 지속적인 공급이 어려운 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 제1혼합용기에 희석수(물)와 시험물질용액을 투여하되, 유량계를 이용하여 희석수의 유량을 검출하여 정확한 투여량으로 조절할 수 있고, 컨트롤러를 통해 펌프를 제어하여 단위시간당 시험물질용액 공급량을 계산하여 자동으로 공급하고, 제1혼합용기에 정확한 양으로 투입된 희석수와 시험물질용액을 교반기로 혼합하고, 제1혼합용기의 배출구를 통해 혼합액을 제2혼합용기로 낙하시킴에 따라 한번 더 섞어서 일정한 농도의 시험용액을 만듦으로써, 제2혼합용기의 배출구를 통해 일정농도의 시험용액을 지속적으로 공급할 수 있고, 특정 화학물질의 유해기준농도 및 반수치사농도를 확인하는데 이용할 수 있도록 한 유수식 시험용액조제장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유수식 시험용액조제장치에 있어서,

희석수(물)를 저장하고 있는 수조; 시험물질용액을 저장하고 있는 시험물질용액용기; 상기 수조로부터 일정량의 희석수(물)를 공급받고, 상기 시험물질용액용기로부터 일정량의 시험물질용액을 공급받아 교반기를 이용하여 혼합하는 제1혼합용기; 상기 시험물질용액용기에 저장된 시험물질용액을 제1혼합용기에 일정량으로 공급하는 펌프; 및 상기 시험물질용액을 단위시간당 용액 공급량으로 계산하여 원하는 농도로 공급하도록 펌프를 제어하는 컨트롤러;를 포함하여 구성되고, 상기 제 1혼합용기를 통해 특정농도의 시험용액을 만들어 지속적으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 수조의 하부에는 배수구가 형성되고, 상기 배수구에는 수조에 저장된 희석수를 일정한 양으로 배출시키도록 유량계 및 유량조절밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 교반기는 제1혼합용기의 내부 중앙에 수직방향으로 설치된 수직봉과, 상기 수직봉의 하단에서 반경방향으로 결합된 교반용 블레이드와, 상기 교반용 블레이드를 회전시키기 위해 수직봉에 연결된 교반용 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1혼합용기의 내부에는 교반기에 의해 희석수와 시험물질용액이 혼합된 혼합액의 수위를 측정하기 위해 상단부가 동일선상에 하단부가 다른 높이에 위치하도록 서로 다른 길이의 수위센서가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1혼합용기의 하단부에는 제1배출구가 형성되고, 상기 제1배출구에는 컨트롤러에 의해 제어되는 솔레노이드밸브가 설치되고, 상기 컨트롤러는 수위센서로부터 감지신호를 입력받아 혼합액의 수위가 일정 높이 이상인 경우에는 상기 솔레노이드밸브를 개방하고, 혼합액의 수위가 일정 높이 미만인 경우에는 상기 솔레노이드밸브를 닫는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 제1혼합용기의 하부에는 제2혼합용기가 설치되고, 상기 제2혼합용기의 하단에는 다수의 제2배출구가 설치되며, 상기 제2혼합용기는 제1배출구를 통해 제1혼합용기에서 혼합된 혼합액을 공급받되, 상기 혼합액이 제2혼합용기의 저 면에 깔린 혼합액으로 떨어지면서 한번 더 혼합되며, 상기 제2배출구를 통해 일정한 농도의 시험용액을 지속적으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1혼합용기는 다양한 농도의 시험용액을 만들기 위해 수조의 하부에 복수로 설치되고, 펌프를 이용하여 복수의 시험물질용액용기로부터 각기 다른 양의 시험물질용액을 공급받고, 상기 수조로부터 동일한 양의 희석수(물)를 공급받아 각기 다른 농도로 혼합되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 유수식 시험용액조제장치에 의하면, 기존의 화학물질 또는 새로 개발한 물질이 수용액 상태에서 안정하지 않은 경우에도 교반기를 이용하여 일정한 농도의 시험물질을 공급할 수 있다.

또한, 유량계를 이용하여 희석수의 흐름량을 정확하게 제어할 수 있고, 컨트롤러에 의해 제어되는 펌프를 통해 단위시간당 시험물질용액 공급량을 정확하게 제어함으로써, 희석수와 시험물질용액의 양을 지속적으로 정확하게 투입함으로써, 일정한 농도로 시험용액을 지속적으로 공급할 수 있다.

또한, 상기 시험용액의 지속적인 공급을 통해 용액 내의 용존산소량을 유지할 수 있으므로, 별도로 산소공급기를 설치할 필요가 없다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유수식 시험용액조제장치를 나타내는 구성도이다.

본 발명은 유량계(10) 및 펌프(11)를 통해 희석수와 시험물질용액의 양을 정확하게 조절할 수 있고, 일정한 농도의 시험용액을 확보하여 지속적인 공급이 가능하도록 한 점에 주안점이 있다.

본 발명의 일실시예는 시험물질의 양을 특정 농도로 조절하여 지속적으로 공급하는 장치이다.

예를 들어, 6% 알코올 용액을 생성할 경우에 기존의 실험실에서는 비이커에 물 94ml과 시험물질용액(stock solution)인 알코올(순도 : 100%) 6ml를 넣고 교반용 막대로 잘 섞어서 만들었으나, 본 발명은 손으로 일일이 시험용액을 만드는 것이 아니라, 물(12)과 시험물질용액(13)을 정확하게 조절하여 제1혼합용기(14)에 넣고 교반기(15)를 이용하여 잘 섞이도록 한 다음, 배출구를 통해 지속적으로 공급되도록 한다.

본 발명의 일실시예는 특정 화학물질의 유해기준(유해농도)를 판단하거나, 송사리, 미꾸라지 등 물고기의 반수치사(즉 물고기의 반수가 죽는) 농도를 확인하는데 사용될 수 있다.

그리고, 기존의 화학물질 또는 새로 개발한 물질이 수용액 상태에서 안정하지 않을 경우에 본 발명을 통해 일정 농도의 시험용액을 공급할 수 있다.

본 발명의 일실시예는 희석수로 물(12)을 한정하였으나, 다른 용액도 가능하다. 상기 희석수(물)는 일정한 크기의 내부체적을 갖는 수조(16)에 저장되고, 수 조(16) 하부에는 배수구가 형성되어 있다.

상기 배수구에는 일정량의 물(12)이 제1혼합용기(14)로 공급될 수 있도록 물공급튜브의 일단부가 결합되고, 물공급튜브의 타단부는 제1혼합용기(14)의 내부로 연결되게 된다.

상기 제1혼합용기(14)에 시험물질용액(13)을 펌프(11)를 이용하여 공급하고, 펌프(11)가 가동됨에 따라 일정량의 시험물질용액(13)이 담겨진 시험물질용액용기(17)로부터 시험물질용액(13)을 흡입하여 제1혼합용기(14)로 공급하게 된다.

상기 시험물질용액용기(17)의 내부에는 용액흡입튜브의 일단부가 연결되고, 용액흡입튜브의 타단부는 펌프(11)의 흡입구에 결합되게 된다. 그리고, 펌프(11)의 배출구에는 용액공급튜브의 일단부가 결합되고, 용액공급튜브의 타단부가 제1혼합용기(14)의 내부에 연결되게 된다.

상기 펌프(11)는 컨트롤러(18)에 의해 제어되고, 컨트롤러(18)는 구동프로그램이 내장된 PC(19)에 의해 구동되며, 구동프로그램은 시험물질의 농도를 정확하게 조절하기 위해 단위시간당 시험물질용액 공급량을 계산하도록 구성되어, 상기 펌프(11)를 통해 시험물질용액(13)이 정확한 양으로 제1혼합용기(14)에 투입되게 된다.

또한, 상기 수조(16)의 배수구에 물(12)의 유량을 측정할 수 있는 유량계(10)를 설치하고, 물(12)의 유량을 조절할 수 있는 유량조절밸브가 설치되어, 물(12)의 유량에 따라 유량조절밸브를 조절하여 일정량의 물(12)을 제1혼합용기(14)에 공급하게 된다.

예를 들어 유량조절밸브를 통해 단위시간당 96ml의 물(12)이 흐르도록 설정하고, 펌프(11)를 통해 단위시간당 6ml의 알코올이 흡입되도록 설정함으로써, 제1혼합용기(14)에 정확한 양의 물(12)과 시험물질용액(13)을 공급하여 일정 농도의 시험용액을 만들 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 투입된 물(12)과 시험물질용액(13)은 교반기(15)를 통해 혼합되고, 교반기(15)는 제1혼합용기(14)의 내부 중앙에 수직방향으로 설치된 수직봉과, 수직봉의 하단에서 반경방향으로 설치된 교반용 블레이드와, 수직봉의 상단에 연결된 교반용 모터(20)로 구성되고, 모터(20)가 구동됨에 따라 수직봉이 회전하면서 블레이드가 함께 회전하는 구조로 작동하게 된다.

상기 제1혼합용기(14)에는 용기 내로 투입되는 물(12)과 시험물질용액(13)의 수위를 감지하기 위한 수위센서(21a~21c)가 설치되고, 이는 보통 길이가 다른 수위센서(21a~21c) 3개가 수직방향으로 평행하게 설치된다. 이때, 각 수위센서(21a~21c)의 상단부는 동일선상에 위치하고, 수위센서(21a~21c)의 하단부는 각각 다르게 위치하여 제1혼합용기(14)에 저장된 혼합액(24)의 수위를 감지하게 된다.

상기 제1혼합용기(14)의 하단부에는 제1배출구가 형성되고, 제1배출구는 제2혼합용기의 내부와 연결되어 제1배출구를 통해 제2혼합용기(23)로 혼합액(24)이 떨어지게 되며, 제1배출구에는 솔레노이드밸브(22)가 설치되어 있다.

상기 솔레노이드밸브(22)는 컨트롤러(18)에 의해 제어되고, 컨트롤러(18)는 수위센서(21)로부터 감지신호를 입력받아 수위가 높으면 솔레노이드밸브(22)를 개방하여 혼합액(24)이 제2혼합용기(23)로 유입되도록 하고, 수위가 낮으면 솔레노이 드밸브(22)를 닫아 제1혼합용기(14)에서 일정 수위로 채워질때까지 교반용 블레이드가 회전하여 적절한 혼합이 이루어지도록 한다.

상기 제2혼합용기(23)의 하단부에는 복수의 제2배출구가 형성되고, 제2배출구에 개폐용 차단밸브가 설치되며, 차단밸브에 의해 제2혼합용기(23)에 일정량의 혼합액(24)이 채워진 상태로 유지될 수 있다.

따라서, 제1배출구를 통해 유입된 혼압액이 떨어짐에 따라 제2혼합용기(23)의 저면에 깔려 있는 혼합액(24)을 한번 더 섞어주는 효과를 얻을 수 있고, 제2배출구를 통해 제2혼합용기의 혼합액(24)이 일정한 농도로 지속적으로 공급될 수 있다.

또한, 시험용액의 지속적인 공급을 통해 용액 내 용존 산소량을 유지할 수 있으므로, 별도로 산소 공급기를 설치할 필요가 없다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유수식 시험용액조제장치로서, 다양한 농도의 시험용액을 공급하기 위해 각기 다른 시험물질용액용기(27a~27d)로부터 펌프(11)를 이용하여 흡입하고, 각기 다른 제1혼합용기(24a~24d)로 펌프(11)를 이용하여 공급하는 구조를 나타내고 있다.

이때, 각각의 제1혼합용기(24a~24d)는 수조(16)로부터 같은 양의 물(12)을 공급받고, 펌프(11)로부터 각기 다른 양의 시험물질용액(13)을 공급받아 다양한 농도로 혼합하고, 각기 다른 배출구를 통해 일정한 농도의 시험물질을 지속적으로 공급하게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유수식 시험용액조제장치를 나타내는 구성도이고,

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유수식 시험용액조제장치를 설명하기 위한 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 유량계 11 : 펌프

12 : 희석수(물) 13 : 시험물질용액

14,24a~24d : 제1혼합용기 15 : 교반기

16 : 수조 17,27a~27d : 시험물질용액용기

18 : 컨트롤러 19 : PC

20 : 교반용 모터 21 : 수위센서

22 : 솔레노이드밸브 23 : 제2혼합용기

25 : 혼합액

Claims

유수식 시험용액조제장치에 있어서,

희석수(물)을 저장하고 있는 수조;

시험물질용액을 저장하고 있는 시험물질용액용기;

상기 수조에 저장된 희석수(물)를 일정한 양으로 배출시키도록 상기 수조의 하부에는 형성된 배수구에 설치되는 유량계 및 유량조절밸브;

상기 수조로부터 일정량의 희석수(물)을 공급받고, 상기 시험물질용액용기로부터 일정량의 시험물질용액을 공급받아 상기 희석수(물)와 시험물질용액을 교반 혼합하는 제1혼합용기;

상기 제1혼합용기의 내부 중앙에 수직방향으로 설치된 수직봉과, 상기 수직봉의 하단에서 반경방향으로 결합된 교반용 블레이드와, 상기 교반용 블레이드를 회전시키기 위해 수직봉에 연결된 교반용 모터로 이루어진 교반기;

상기 시험물질용액용기에 저장된 시험물질용액을 제1혼합용기에 일정량으로 공급하는 펌프;

상기 시험물질용액을 단위시간당 시험물질용액 공급량으로 계산하여 원하는 농도로 공급하도록 펌프를 제어하는 컨트롤러;

교반기에 의해 희석수(물)와 시험물질용액이 혼합된 혼합액의 수위를 측정하기 위해 상단부가 동일선상에 하단부가 다른 높이에 위치하도록 상기 제1혼합용기의 내부에 장착되는 서로 다른 길이를 갖는 복수개의 수위센서;

상기 제1혼합용기의 하단에 연결 설치되는 제2혼합용기;

를 포함하여 구성되고, 상기 제1혼합용기 및 제2혼합용기를 통해 특정농도의 시험용액을 만들어 지속적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 유수식 시험용액조제장치.
삭제
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 제1혼합용기의 하단부에는 제1배출구가 형성되고, 상기 제1배출구에는 컨트롤러에 의해 제어되는 솔레노이드밸브가 설치되고, 상기 컨트롤러는 수위센서로부터 감지신호를 입력받아 혼합액의 수위가 일정 높이 이상인 경우에는 상기 솔레노이드밸브를 개방하고, 혼합액의 수위가 일정 높이 미만인 경우에는 상기 솔레노이드밸브를 닫는 것을 특징으로 하는 유수식 시험용액조제장치.
청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,

상기 제1혼합용기의 하부에 설치되는 제2혼합용기의 하단에는 다수의 제2배출구가 설치되며, 상기 제2혼합용기는 제1배출구를 통해 제1혼합용기에서 혼합된 혼합액을 공급받되, 상기 혼합액이 제2혼합용기의 저면에 깔린 혼합액으로 떨어지면서 한번 더 혼합되며, 상기 제2배출구를 통해 일정한 농도의 시험용액을 지속적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 유수식 시험용액조제장치.
청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,

상기 제1혼합용기는 다양한 농도의 시험용액을 만들기 위해 수조의 하부에 복수로 설치되고, 펌프를 이용하여 복수의 시험물질용액용기로부터 각기 다른 양의 시험물질용액을 공급받고, 상기 수조로부터 동일한 양의 희석수(물)를 공급받아 각기 다른 농도로 혼합되는 것을 특징으로 하는 유수식 시험용액조제장치.