KR100996967B1 - 시험관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 시험분석에 사용되는 시험관에 관한 것이다.

본 발명의 시험관은, 시험관 몸체의 높이방향 내주면 일측에, 하나 이상의 돌출부가 내주면 원주를 따라 링의 형상으로 형성된 구조를 가짐에 기술적 특징을 가지고 있다.

본 발명의 시험관은, 시험관에 담긴 분석대상용액을 증발시키거나 반응시키는 등의 경우, 용액에서 거품이 과다하게 발생하거나, 용액이 튀면서 내주면을 따라 상승하여 시험관 상부 내주면에 고형분이 부착 또는 용액이 외부로 유출되는 현상이 상기 돌출부에 의해 방지 또는 최소화됨으로써, 전처리 시간을 현저히 단축할 수 있는 장점이 있다.

시험관, 아미노산, 분석, 전처리

Description

시험관{Test tube}

본 발명은, 각종 시험분석에 사용되는 시험관에 관한 것으로, 더 자세하게는 상단부가 개방된 시험관의 높이방향 일측 내주면에, 시험관의 중심을 향하여 볼록한 돌출부가 내주면 원주를 따라 돌출 형성됨으로써, 시험관에 채워진 분석대상용액의 증발과정에서 거품이 일거나 분석대상용액이 내주면을 따라 시험관 외부로 튀는 현상 등이 방지 또는 최소화되도록 한, 시험관에 관한 것이다.

각종 시료의 시험분석에 필수적으로 사용되는 가장 기본적인 도구로는 시험관을 들 수 있는데, 일반적으로 사용되고 있는 종래의 시험관은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상단부가 개방되고 상·하단부를 제외한 나머지 부분은 내·외경이 일정한 원통형 구조로서, 보통 무색투명한 유리로 만들어진다.

그러나 상기와 같이 무색투명한 시험관을 이용하여 각종 시험분석을 실시할 때에는 시험분석의 특성에 따라 여러가지 불편함이 있을 수 있는데, 이러한 불편함을 해결하기 위하여 다양한 시험관이 개발되었는 바, 개선된 시험관들을 살펴보면 다음과 같다.

국내공개특허공보 제2008-103014호에는 외주면에 식별정보용 바코드를 직접 인자한 시험관이 게시되어 있고, 국내등록실용신안공보 제382934호에는 외주면에 원주방향으로는 일부분만 감싸고 길이 방향으로는 하단부에서 상단 근접부위까지 바탕지가 구비된 시험관이 게시되어 있으며, 국내등록실용신안공보 제315251호에는 외주면에 상·하방향을 따라 용액식별띠와 용량표시띠가 구비된 시험관이 게시되어 있다.

그러나 상기 개선된 시험관들은, 단순히 무색투명하기만 하였던 종래 시험관의 외주면에 대한 개선을 위주로 한 구조로서, 시험관을 관찰하는 시험자의 시각적인 실수를 방지할 수 있도록 하였을 뿐, 시험분석 과정 자체의 개선에는 기여하는 바가 없거나 매우 적었다.

특히 황함유계열의 아미노산을 분석하는 경우에는 시료가 함유된 분석대상용액 중의 수분이나 휘발성 물질을 증발시키는 전처리 과정이 있는데, 내경이 일정한 종래의 시험관은 물론 상기 개선된 시험관을 전처리 과정에서 사용할 때 시험분석시간이 과다하게 소요되는 문제가 있다.

즉 각종 식품, 사료 등 단백질이 함유된 각종 물질에 함유된 아미노산을 분석하기 위해서는 분석대상물질의 시료를 가수분해하여야 하는데, 가수분해는, 시료를 시험관에 넣은 후 염산과 질소를 순차적으로 주입하고 밀봉한 상태로 110℃ 정도의 온도에서 22∼24 시간 유지하는 과정으로 이루어진다.

그런데 아미노산 중 황을 함유하는 아미노산 결정체로서, 메틸화 반응에 중요한 아미노산이며 시스테인(cysteine)의 선구물질인 메티오닌(methionine)과, 시스테인 2분자가 결합된 시스틴(cystine)은 염산에 의해 파괴되기 때문에, 황함유계 열의 아미노산인 메티오닌 및 시스틴을 분석하기 위해서는 메티오닌과 시스틴이 염산에 의한 가수분해 과정에서 파괴되지 않도록 시료를 전처리하여야만 한다.

상기 시료의 전처리는, 시험관에 시료와 과개미산(개미산과 관산화수소수의 혼합액)을 넣고 일정시간 냉장보관 후 로터리증발기를 이용하여 50℃ 정도의 온도에서 시료와 과개미산의 혼합물인 분석대상용액 중의 수분과 휘발성 물질을 증발시키는 과정이다.

그런데 상기의 전처리 과정에서 증발속도를 높이는 경우, 시료의 종류에 따라서는, 분석대상용액에서 거품이 과다하게 발생하게 될 뿐만 아니라, 분석대상 용액이 튀면서 시험관 내주면을 따라 시험관 외부로도 유출되기까지 하는 등의 현상이 발생하면서 시험관 상부 또는 상단부의 내주면에 분석대상용액 중의 고형물이 부착되고, 이는 가수분해를 위해 주입되는 염산에 의해서도 잘 용해되지 않는 바, 가수분해 후 최종 아미노산 분석시 정확한 결과를 얻을 수 없다는 문제가 있다.

따라서 황함유계열의 아미노산 분석을 정확히 하기 위해서는 시료의 전처리시 시험관 내의 분석대상용액에서 거품이 일어나지 않거나 극히 적은 양의 거품만이 발생하도록 50℃의 물에 잠기는 시험관의 길이나 시험관의 회전속도 등을 최소화하여 분석대상용액이 시험관 외부로 유출되지 않는 동시에 고형물이 시험관 상부 내주면에 부착되지 않도록 하여야 한다.

그 결과 전처리 시간이 증가하면서 황함유계열의 아미노산을 분석하기 위한 효율성이 지나치게 떨어지고 있으나, 이를 개선할 수 있는 뚜렷한 방법이 없는 실정이다.

또한 전처리시 로터리증발기의 냉각코일로는 냉각수가 계속 공급되고, 냉각코일을 통과한 후 로터리증발기 외부로 배출된 냉각수는 회수되지 않고 버려지는 바, 시료의 전처리에 냉각수가 과다하게 사용되고 있는 실정이다.

본 발명은, 황함유계열의 아미노산 분석을 위한 전처리와 같이 시험관의 용액을 가열 증발시킬 때 증발속도를 빠르게 하는 경우 거품이 많이 발생하거나 용액이 튀는 현상 등이 발생하는 시험분석 과정에서, 직경이 일정한 종래의 일반적인 시험관을 사용함으로써 초래되는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 분석대상용액의 증발과정에서 거품이 과다하게 일거나, 분석대상용액이 시험관의 상부 내주면에 고형물이 부착되거나 외부로 유출되는 것을 방지 또는 최소화할 수 있는 시험관을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

그리고 용액의 증발속도를 높여 시험분석시간을 단축함으로써, 시험부하, 에너지, 용수 등을 절감할 수 있는 시험관을 제공함에 본 발명의 또 다른 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 시험관의 높이방향 일측 내주면에 원주를 따라 돌출 형성된 링 형상의 돌출부에 의하여 달성된다.

본 발명의 시험관은, 높이방향 일측 내주면의 원주를 따라 돌출된 링 형상의 돌출부가, 시험관에 담긴 분석대상용액의 증발과정에서 발생하는 거품과 튐 현상을 최소화하기 때문에, 증발 시간이 단축되면서 분석효율성이 현저히 향상되는 장점이 있다.

그리고 증발 시간이 단축됨으로써 분석에 사용되는 용수, 에너지 등은 물론 인건비의 절감도 가능한 이점이 있다.

본 발명은, 시료가 혼합된 분석대상용액을 증발시키는 과정에서 시간을 단축할 수 있는 구조를 가진 시험관에 관한 것이다.

본 발명의 시험관은, 상·하단부를 제외한 부분의 직경이 일정하며 상단부가 개방된 무색투명한 시험관의 내주면에 하나 이상의 돌출부가 링의 형상을 이루도록 내주면 원주를 따라 돌출 형성된 구조에 기술적 특징이 있다.

이때 상기 돌출부는 하나 또는 둘 이상이 상·하방향으로 배치되는데, 바람직하게는 1∼2 개로서, 3개 이상도 가능하나 증가된 돌출부의 수만큼 효과가 더욱 커지지는 않으며, 돌출부가 복수인 경우 돌출부간 간격은 10 mm 이내가 바람직하다.

상기와 같은 돌출부는, 시험관에 담긴 분석대상용액에서 발생하는 거품이나 용액이 튀면서 내주면을 타고 상승하는 것을 방해하는 역할을 함으로써, 가열된 물 속에 하부가 잠긴 상태에서 회전하는 시험관의 잠기는 길이를 늘려 분석대상용액의 증발속도를 높일 수 있게 된다.

상기 돌출부의 높이는 시험관 내경의 10∼20 % 로 하는 것이 바람직한데, 이와 같이 돌출부가 내주면에서 돌출되는 높이를 한정한 것은, 시험관의 내경에 따라 거품이 이는 정도나 용액이 튀는 정도에 차이가 있기 때문으로서, 돌출부의 높이가 내경의 10 % 에 미치지 못하면 거품을 감소시키거나 용액의 튐상승 방지하는 효과 가 부족하게 된다.

그리고 동출부의 높이가 내경의 20 % 를 초과하는 경우에는 돌출부에 의한 내경의 축소정도가 필요 이상으로 커져 증발 효율이 떨어지게 될 뿐 아니라 오히려 거품이 많아지거나 용액의 튐 현상이 커지는 경향이 있고 시험관을 핸들링하기 어려워질 수 있다.

그런데 상기 돌출부가 상·하 한쌍인 경우 상측 돌출부를 완전한 링의 형상으로 만들되, 하측 돌출부에는 높이가 낮거나 돌출되지 않은 다수의 불연속부분을 형성시켜 불연속적인 링의 형상으로 만드는 것도 바람직한데, 이렇게 함으로써 하측 돌출부를 넘어 상측 돌출부에 걸린 거품이나 용액이 하측 돌출부의 불연속부분을 통하여 시험관 하부로 원활하게 하강할 수 있게 된다.

그리고 돌출부가 3개 이상일 경우에는 최상단 돌출부를 제외한 그 아래의 돌출부 모두에 불연속부분을 구비할 수 있으며, 이러한 경우 인접한 상·하 돌출부의 불연속부분이 상·하방향으로 일치하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

도 2에 본 발명 일실시예 시험관의 사시도와 단면도를 도시하였다.

도시된 바와 같이 본 발명의 시험관은,

시험관(10)의 높이방향 일측 내주면에 하나 이상의 돌출부(E)가 내주면 원주를 따라 돌출 형성된 구조이다.

이때 상기 돌출부(E)는, 시험관(10)의 관벽두께보다 깊도록 시험관(10)의 외주면 원주를 따라 형성된 홈(G)에 의해 만들어진 구조로서, 외주면측에서는 홈(G)이되고 내주면측에서는 돌출부(E)가 된다.

그러나 양면 구조의 상기 홈(G)과 돌출부(E)를 시험관(10)에 직접 형성시키지 않고 별도의 부재를 사용하여 돌출부(E)를 만들 수 있는 바, 도 3에 도시된 바와 같이, 시험관(10)의 내주면에 링 형상을 하는 돌출부재(11)의 외주면을 결합하는 방법으로 상기 홈(G)과 돌출부(E) 중 돌출부(E)만 구비되도록 할 수도 있다.

그리고 상기 돌출부(E)가 상·하 복수개가 배치된 경우, 상측 돌출부에 걸린 거품이나 분석대상용액이 신속히 시험관(10) 하부로 흘러갈 수 있도록, 도 4에 도시된 바와 같이, 하측 돌출부(E)에 홈 형상의 불연속부분(G')을 형성시키는 것도 바람직하다.

그 외에, 본 발명의 시험관을 이용한 아미노산의 분석에는 전처리 후 시료와 산소의 접촉을 방지하기 위하여 시험관 내에 질소가스를 주입하는 과정이 있는 바, 주입된 질소가스의 누출을 방지하기 위하여 시험관의 개방된 상단, 즉 주입구(I)에는 삽입식 뚜껑(12)이 결합되기도 한다.

그러나 단순 삽입식 투껑의 경우 시험관의 핸들링 과정에서 빠지거나 밀봉상태가 느슨해질 수 있는 바, 도 5에 도시된 바와 같이, 시험관의 상단에 시험관 몸체의 직경보다 작은 직경의 주입관(10A)을 연장형성시키는 동시에, 주입관(10A)의 외주면에 나사산(S)을 돌출시키고, 상기 삽입식 뚜껑(12) 대신 주입관(10A) 외주면에 나사결합되는 나사결합식 뚜껑(12')을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

상기와 같은 구조를 가진 본 발명의 시험관의 성능을 파악하기 위하여 본 발명의 시험관과 종래의 시험관을 이용하여 아미노산 분석대상 시료를 각각 전처리하였으며, 전처리 과정이 완료된 시간과 전처리 과정에서 사용된 냉각수의 양을 조사하였는 바, 그 결과는 다음의 표 1과 같다.

시료종류	구 분	용액증발시간	냉각수 사용량(L)	비 고
사 료	실시예 1	21 분	31.5	* 시간단축율과 냉각수 절감율 : 74 %
	비교예 1	82 분	123.0
육제품	실시예 2	32 분	48.0	* 시간단출율과 냉각수 절감율 : 67 %
	비교예 2	97 분	145.5
목초류	실시예 3	30 분	45.0	* 시간단축율과 냉각수 절감율 : 75 %
	비교예 3	121 분	181.5
버섯류	실시예 4	63 분	94.5	* 시간단축율과 냉각수 절감율 : 74 %
	비교예 4	247 분	370.5

* 시험관 크기 : 외경 30 mm × 길이 200 mm

* 본 발명 시험관 : 반원형 요홈과 돌출부 각 한쌍, 돌출 높이 5 mm,

돌출부간 거리 5 mm.

* 냉각수 단위 사용량 : 1.5 리터/분

본 발명의 시험관을 사용하는 경우 돌출부가 없는 종래의 민자형 시험관을 사용하는 경우에 비하여 전처리 시간 단축과 냉각수 사용량 절감은 최소 67% % 이상으로 나타남을 상기 표 1로부터 확인할 수 있다.

도 1은 종래 시험관의 사시도.

도 2는 본 발명 제1실시예 시험관을 보인 것으로,

(가)는 사시도이고,

(나)는 종단면도이다.

도 3은 본 발명 제2실시예 시험관을 보인 것으로,

(가)는 부분 분리 사시도이고,

(나)는 종단면도이다.

도 4는 본 발명 제3실시예 시험관의 횡단면도.

도 5는 본 발명 제4실시예 시험관의 사시도.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

10. 시험관 10A. 주입관

11. 돌출부재 12,12'. 뚜껑

E. 돌출부 G. 홈

G'. 불연속부분 I. 주입구

S. 나사산

Claims (4)

1. 상단부가 개방된 시험관에 있어서,

   상기 시험관의 높이방향 일측 내주면에, 돌출부(E)가 내주면 원주를 따라 돌출 형성되도록 하되,

   상기 시험관의 내주면에 링 형상의 돌출부재(11)를 결합하는 방식을 택하며,

   돌출부(E)에 홈 형상의 불연속부분(G')을 형성한 것을 특징으로 하는 시험관.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 돌출부(E)의 높이는, 시험관 내경의 10∼20 % 인 것을 특징으로 하는 시험관.

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