KR101051962B1 - Pyrolyser using quartz tube - Google Patents

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김주현
최선경
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국방과학연구소
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Abstract

PURPOSE: A pyrolysis device is provided to contain a biotic agent sample and a cuspal part of a storage part, thereby reliably proceeding a mixing. CONSTITUTION: A quartz tube(100) comprises a storage part with a cuspal inner surface in which a biotic agent sample and a TMAH(Tetramethylammonium hydroxide) are stored. The quartz tube comprises a body part of cylindrical shape in which an opening is formed in an opposite end of the storage part. A pyrolysis device body(200) comprises a lid part which is sealing inner side of the opening by covering the opening of the body part. A housing covers the quartz tube. The lid part(270) is covered adhering to a surface and flank in a fastening direction.

Description

열분해 장치{PYROLYSER USING QUARTZ TUBE}Pyrolysis unit {PYROLYSER USING QUARTZ TUBE}

본 발명은 열분해 장치용 쿼츠 튜브 및 이를 이용한 열분해 장치에 관한 것으로, 상세하게는 열분해 후의 잔류 오염을 감소시키고 증기화 및 전송 효율을 높임으로써 민감도를 개선한 열분해 장치용 쿼츠 튜브 및 이를 이용한 열분해 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a quartz tube for a pyrolysis apparatus and a pyrolysis apparatus using the same, and more particularly, to a quartz tube for a pyrolysis apparatus and a pyrolysis apparatus using the same, by improving the sensitivity by reducing residual contamination after pyrolysis and increasing vaporization and transfer efficiency. It is about.

본 발명은 TMAH 기반 열분해 질량분석이 가능한 열분해기를 제작하여 생물시료 분석 가능성을 확인하고, 열분해 질량분석 실험간 연속탐지 및 민감도와 관련된 제한점을 주지하고, 이를 개선하기 위한 열분해기 구조 및 내부 재질 개선 방법에 대한 발명이다.The present invention provides a pyrolysis mass spectrometer capable of TMAH-based pyrolysis mass spectrometry, confirms the possibility of analyzing a biological sample, notifies the limitations related to continuous detection and sensitivity between pyrolysis mass spectrometry experiments, and a method for improving the pyrolyzer structure and internal materials to improve the same. The invention is about.

TMAH 기반의 열분해 질량분석법은 미국이 CBMS(Chemical & Biological Mass Spectrometer) Block II에 적용한 기술로 전통적인 생물 작용제 탐지 분석 기술에 비해 시약 소모가 거의 없는 건식 방식이여서 군수부담을 경감할 수 있고, 실시간(5분 이내 탐지) 탐지가 가능하다는 장점으로 인해 실용적인 야전 생물학 탐지체계로 인식되어져 왔다. 위 방법은 생물물질의 열분해를 통해 질량분석이 가능한 Biomarkers를 생성하고, TMAH에 의한 Biomarkers의 메틸유도체화로 증기화의 촉진 및 질량분석기로의 전송효율을 증대하여 소량의 생물 작용제를 분석할 수 있는 방식이다.TMAH-based pyrolysis mass spectrometry is a technique applied by the United States to the Chemical & Biological Mass Spectrometer (CBMS) Block II, which is a dry method with little reagent consumption compared to traditional biological agent detection and analysis technology, which reduces the burden of logistics and real-time (5 Detection within minutes) It has been recognized as a practical field biology detection system because of its detection capability. The above method generates biomarkers capable of mass spectrometry through thermal decomposition of biomaterials, and analyzes small amounts of biological agents by promoting vaporization and increasing transfer efficiency to mass spectrometer by methyl derivative of biomarkers by TMAH. to be.

TMAH 기반 열분해 질량분석기를 이용한 생물 작용제 탐지 및 분류에서 핵심적 요소는 열분해 과정에서 생성되는 Biomarkers의 패턴에 재현성이 있어야 하고, 이들을 질량분석기로 전송이 잘 되도록 해야 한다는 것이다. 그런 측면에서 생물 작용제의 열분해기는 열분해 질량분석기의 핵심적 부분이라고 할 수 있겠다. 하지만 널리 상용화된 질량분석기와 달리 열분해기는 필요성 및 운용개념에 맞도록 설계 및 개발하여야 하는 실정이며, 열분해기 구조적 특징 및 기능과 생물 탐지 성능과의 상관관계가 잘 규명되어 있지 않았다.A key element in the detection and classification of biological agents using TMAH-based pyrolysis mass spectrometry is that the patterns of biomarkers produced during the pyrolysis process must be reproducible and transferred to the mass spectrometer. In that regard, the pyrolysis of biological agents is an integral part of the pyrolysis mass spectrometer. However, unlike mass spectrometers that are widely commercialized, pyrolyzers have to be designed and developed to meet the needs and operational concepts, and the correlation between pyrolyzer structural features and functions and biological detection performance is not well understood.

생물 작용제는 수백 ℃ 이상의 고온에서 열분해 될 때 질량분석이 가능한 수준의 단위체인 Biomarkers(바이오마커)를 생성한다. 열분해 과정에서 생물체의 복잡한 구조로 인해 다양한 종류의 Biomarkers가 생성되는데, 이런 Biomarkers는 휘발도가 매우 낮고 점성이 크며, 황화합물을 다량 함유하고 있다. 따라서 고온으로 열분해를 하더라도 시료는 매우 낮은 수준으로 증기화되며, 열분해기 몸체 및 전송라인에 침착이 발생하여 질량분석이 용이하지 않다. 이와 같은 생물물질의 특성으로 인해 열분해시 잔류물에 의해 열분해기가 오염될 가능성이 높고 이를 제어할 수 있는 효과적인 방법을 강구하지 못할 경우 재탐지 간 잔류물의 누적 및 추출에 의한 간섭 효과가 증가하여 분석의 정확성을 저하시키는 원인으로 작용할 수 있다. 이와 같은 생물물질의 특성은 궁극적으로 질량분석의 민감도를 저하시키는 요인으로 작용하게 되는데, TMAH를 적용한 이유는 Biomarkers의 메틸유도체화로 증기 발생을 용이하게 함으로서 질량분석기로 유입되는 Biomarkers 량을 증가시켜서 궁극적으로 민감도를 향상시키기 위함이다. 따라서 TMAH에 의한 Biomarkers의 메틸유도체화 효율이 향상될 경우 열분해 잔류물 오염 문제를 해소함은 물론 민감도를 향상시키는데 중요하게 작용할 것이다.
Biological agents produce biomarkers, which are levels of mass spectrometry when pyrolyzed at high temperatures of several hundred degrees Celsius. In the pyrolysis process, the complex structure of the organism produces a variety of biomarkers, which have a very low volatility, a high viscosity, and a large amount of sulfur compounds. Therefore, even when pyrolyzed at high temperature, the sample vaporizes to a very low level, and deposition occurs on the pyrolyzer body and transmission line, making mass analysis difficult. Due to the characteristics of these biomaterials, if the pyrolysis is likely to be contaminated by residues during pyrolysis and no effective way to control them is found, the interference effect of accumulation and extraction of residues between redetections increases, resulting in increased analytical efficiency. It can act as a cause of deterioration of accuracy. The characteristics of such biological substances ultimately act as a factor to deteriorate the sensitivity of mass spectrometry. The reason for applying TMAH is to increase the amount of biomarkers introduced into the mass spectrometer by facilitating the generation of steam by methylation of biomarkers. This is to improve the sensitivity. Therefore, if the methylderivation efficiency of the biomarkers by TMAH is improved, it will not only solve the problem of pyrolysis residue contamination but also improve the sensitivity.

본 발명은 열분해 후의 잔류 오염을 감소시키고 증기화 및 전송 효율을 높임으로써 민감도를 개선할 수 있는 열분해 장치용 쿼츠 튜브 및 이를 이용한 열분해 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a quartz tube for a pyrolysis device and a pyrolysis device using the same, which can improve sensitivity by reducing residual contamination after pyrolysis and increasing vaporization and transfer efficiency.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.

상기의 목적을 달성하기 한 열분해 장치용 쿼츠 튜브는 생물 작용제 시료와 TMAH(Tetramethylammonium hydroxide)가 수납되는 뾰족한 내면을 갖는 수납부 및 상기 수납부에서 연장되는 원통형의 몸체부를 포함할 수 있다.Quartz tube for pyrolysis device to achieve the above object may include an accommodating portion having a pointed inner surface in which the biological agent sample and TMAH (Tetramethylammonium hydroxide) is accommodated and a cylindrical body portion extending from the accommodating portion.

이때, 상기 수납부의 내면은 곡면으로 된 꼭지점을 갖는 원뿔형으로 형성될 수 있다.At this time, the inner surface of the housing may be formed in a conical shape having a vertex of the curved surface.

여기서, 상기 수납부의 내면은 직원뿔형일 수 있다.Here, the inner surface of the housing may be a staff cone.

한편, 본 발명의 열분해 장치는 생물 작용제 시료와 TMAH(Tetramethylammonium hydroxide)가 수납되는 뾰족한 내면을 갖는 수납부와 상기 수납부에서 연장되며 상기 수납부의 반대단에 개구부가 형성되는 원통형의 몸체부를 구비하며, 외면이 튜브 히터로 둘러싸이는 쿼츠 튜브(Quartz Tube) 및 상기 몸체부의 개구부를 덮어 상기 개구부 안쪽을 밀폐시키는 덮개부와 상기 덮개부를 각각 관통하며 상기 수납부의 안쪽에 일단이 위치하는 TMAH 주입관과 시료 주입관을 구비하는 열분해 장치 몸체를 포함할 수 있다.On the other hand, the pyrolysis device of the present invention has a cylindrical portion having a pointed inner surface for receiving a biological agent sample and TMAH (Tetramethylammonium hydroxide) and a cylindrical body portion extending from the receiving portion and the opening is formed at the opposite end of the receiving portion; A TMAH injection tube having a first end inside the accommodating part and a cover part covering the opening of the quartz tube and the body part of which the outer surface is surrounded by a tube heater and sealing the inner part of the opening and the cover part respectively; It may include a pyrolysis device body having a sample injection tube.

이때, 상기 몸체부의 개구부는 상기 덮개부가 덮히는 체결 방향에 수직하게 바깥쪽으로 확장되는 체결부를 포함할 수 있다.In this case, the opening of the body portion may include a fastening portion extending outwardly perpendicular to the fastening direction in which the cover portion is covered.

여기서, 상기 덮개부는 상기 체결부에서 상기 체결 방향의 면과 측면에 밀착하여 덮혀질 수 있다.Here, the cover portion may be covered in close contact with the surface and the side of the fastening direction in the fastening portion.

또한, 상기 쿼츠 튜브를 감싸는 하우징 및 상기 체결 방향의 반대면과 상기 하우징에서 상기 체결부의 대향면의 사이에 설치되는 가스킷을 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a housing surrounding the quartz tube and a gasket installed between an opposite surface of the fastening direction and an opposite surface of the fastening part in the housing.

또한, 덮개부의 재질은 스테인리스강(stainless steel)이고, 상기 덮개부에서 상기 개구부의 안쪽과 함께 밀폐 공간을 형성하는 내면은 SulfinertTM 코팅 처리될 수 있다.In addition, the material of the cover is stainless steel (stainless steel), the inner surface of the cover to form a closed space together with the inside of the opening may be Sulfinert TM coating treatment.

또한, 상기 덮개부의 내면에 형성된 관통홀에 일단이 설치되거나 상기 관통홀에서 연장되어 상기 밀폐 공간에서 증기화된 생물 작용제 시료를 질량 분석기로 전송하는 시료 전송관을 더 포함하고, 적어도 상기 시료 전송관의 내면은 Silcosteel® 코팅 처리될 수 있다.The apparatus may further include a sample transmission tube having one end installed in the through hole formed at the inner surface of the cover part or extending from the through hole to transfer the biological agent sample vaporized in the closed space to the mass spectrometer, and at least the sample transmission tube The inner surface of the can be coated with Silcosteel ® .

또한, 상기 튜브 히터는 칸탈선(Kanatal AFTM)일 수 있다.In addition, the tube heater may be Kanatal AF ™ .

또한, 상기 TMAH 주입관과 시료 주입관의 재질은 스테인리스강(stainless steel)일 수 있다.
In addition, the material of the TMAH injection tube and the sample injection tube may be stainless steel (stainless steel).

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명의 열분해 장치용 쿼츠 튜브는 생물 작용제 시료와 TMAH가 수납부의 뾰족한 부분에 수용되므로 두 물질 간의 혼합이 신뢰성 있게 진행될 수 있다. 그 결과 열분해 과정에서 점성이 큰 생물 작용제 시료는 TMAH에 의해 용이하게 바이오마커로 신뢰성 있게 증기화되어 바이오마커를 형성할 수 있다.As described above, in the quartz tube for the pyrolysis apparatus of the present invention, since the biological agent sample and the TMAH are accommodated in the pointed portion of the receiver, mixing between the two materials can be performed reliably. As a result, a highly viscous biological agent sample during pyrolysis can be easily vaporized into a biomarker by TMAH to form a biomarker.

또한, 본 발명의 열분해 장치는 쿼츠 튜브와 열분해 장치 몸체의 구조 변경을 통해 가스킷의 잔류물 오염을 해소함으로써 증기화된 바이오마커의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이때의 바이오마커의 신뢰성은 열분해 장치 몸체의 SulfinertTM 코팅 처리에 의하여 더욱 향상될 수 있다.
In addition, the pyrolysis apparatus of the present invention can improve the reliability of the vaporized biomarker by eliminating residue contamination of the gasket through the structural modification of the quartz tube and the pyrolysis apparatus body. The reliability of the biomarker can be further improved by Sulfinert ™ coating treatment of the pyrolysis device body.

도 1은 본 발명의 열분해 장치용 쿼츠 튜브를 나타낸 개략도.
도 2는 밑면이 둥근 형태의 쿼츠 튜브를 통한 열분해 후의 질량분석 결과를 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 열분해 장치용 쿼츠 튜브를 구체적으로 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 열분해 장치용 쿼츠 튜브를 통한 열분해 후의 질량분석 결과를 나타낸 그래프.
도 5는 TMAH 기반 열분해 질량분석용으로 제작된 종래의 열분해 장치를 나타낸 개략도.
도 6은 종래의 열분해 장치의 성능을 나타낸 그래프.
도 7은 종래의 열분해 장치에서 세척 후의 재탐지 성능을 나타낸 그래프.
도 8은 종래의 열분해 장치에서 Graphite-O-ring을 분리 및 재설치 과정에서의 TIC polt 변화를 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명의 열분해 장치를 나타낸 개략도.
도 10은 본 발명의 열분해 장치의 성능을 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명의 열분해 장치에서 세척 후의 재탐지 성능을 나타낸 그래프.1 is a schematic view showing a quartz tube for the pyrolysis device of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the results of mass analysis after pyrolysis through a round tube of a quartz tube.
Figure 3 is a schematic diagram specifically showing a quartz tube for the pyrolysis device of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the mass spectrometry results after pyrolysis through the quartz tube for the pyrolysis device of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram showing a conventional pyrolysis device made for TMAH based pyrolysis mass spectrometry.
6 is a graph showing the performance of a conventional pyrolysis device.
7 is a graph showing the redetection performance after washing in a conventional pyrolysis device.
Figure 8 is a graph showing the TIC polt change in the process of separating and reinstalling the Graphite-O-ring in the conventional pyrolysis device.
9 is a schematic view showing a pyrolysis device of the present invention.
10 is a graph showing the performance of the pyrolysis device of the present invention.
11 is a graph showing the redetection performance after washing in the pyrolysis apparatus of the present invention.

이하, 본 발명의 열분해 장치용 쿼츠 튜브 및 이를 이용한 열분해 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a quartz tube for a pyrolysis device of the present invention and a pyrolysis device using the same will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 열분해 장치용 쿼츠 튜브를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a quartz tube for the pyrolysis device of the present invention.

도 1에 도시된 열분해 장치용 쿼츠 튜브(100)는 생물 작용제 시료와 TMAH(Tetramethylammonium hydroxide)가 수납되는 뾰족한 내면을 갖는 수납부(110) 및 상기 수납부에서 연장되는 원통형의 몸체부(130)를 포함하고 있다.The quartz tube 100 for the pyrolysis apparatus shown in FIG. 1 includes an accommodating part 110 having a pointed inner surface in which a biological agent sample and a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) are accommodated, and a cylindrical body part 130 extending from the accommodating part. It is included.

쿼츠 튜브는 열분해를 이용한 질량 분석기에 이용되는 튜브로서 쿼츠(Quartz, 석영) 재질로 이루어져 있다. 쿼츠 튜브는 수백 ℃ 이상에서 견디는 내열성을 가지고 열분해 대상 물질, 즉 생물 작용제 시료의 침착을 최소화할 수 있다.Quartz tube is a tube used for mass spectrometry using pyrolysis and is made of quartz (quartz) material. Quartz tubes have a heat resistance that can withstand a few hundred degrees Celsius or more and can minimize the deposition of pyrolysates, ie biological agent samples.

쿼츠 튜브는 원통형으로 형성되며, 밑면은 둥그런 곡면으로 되어 있다. 즉, 일반적인 유리 시험관의 형상을 갖는다. 곡면으로 형성된 밑면의 내면에는 질량 분석의 대상이 되는 생물 작용제 시료가 수납된다. 이때 수납되는 생물 작용제 시료는 쿼츠 튜브 안쪽에 삽입되어진 시료 주입관으로부터 분사되어진 것일 수 있다.The quartz tube is cylindrical in shape and has a round curved surface at the bottom. That is, it has the shape of a general glass test tube. The biological agent sample to be subjected to mass spectrometry is housed in the inner surface of the bottom surface formed as a curved surface. At this time, the biological agent sample may be injected from the sample injection tube inserted into the quartz tube.

쿼츠 튜브에 수납된 생물 작용제 시료는 질량 분석을 위해 열분해되어 질량분석이 가능한 수준의 단위체인 Biomarkers(바이오마커)를 생성한다. 이때 바이오마커의 생성이 원활하게 이루어져야 바람직한 측정 결과가 나올 것은 분명하다. 그러나, 질량 분석의 대상이 되는 생물 작용제 시료는 휘발도가 매우 낮고, 점성이 크며, 황화합물을 다량 함유하고 있으므로 열을 가하더라도 증기화의 수준이 낮다. 이러한 문제를 해소하기 위해 TMAH(Tetramethylammonium hydroxide)을 생물 작용제 시료와 혼합시켜 메틸유도체화로 증기 발생을 용이하게 한다. 여기서, TMAH도 쿼츠 튜브 안쪽에 삽입되어진 TMAH 주입관으로부터 분사되어질 수 있다.Biological agent samples contained in quartz tubes are pyrolyzed for mass spectrometry to produce biomarkers, which are levels of mass spectrometry. At this time, it is clear that the biomarker should be smoothly produced to obtain a desirable measurement result. However, biological agent samples subject to mass spectrometry have a very low volatility, a high viscosity, and a large amount of sulfur compounds, so the level of vaporization is low even if heat is applied. To solve this problem, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is mixed with biological agent samples to facilitate vapor generation by methylation. Here, TMAH can also be injected from the TMAH injection tube inserted into the quartz tube.

도 2는 밑면이 둥근 형태의 쿼츠 튜브를 통한 열분해 후의 질량분석 결과를 나타낸 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the results of mass analysis after pyrolysis through a quartz tube of a round bottom shape.

밑면이 둥근 형태의 쿼츠 튜브에서의 TMAH에 의한 바이오마커의 메틸유도체화 효율을 확인하기 위하여 생물체의 대표적 구성물질인 Stearic acid와 TMAH 용액을 주입한 후 열분해 질량분석의 결과 TIC plot(도 2의 a)의 높이가 약 130 kcounts였으나, 동일량의 메틸유도체화된 Stearic acid methylester(SAME)의 TIC plot(도 2의 b)은 약 2.5 Mcounts(2,500 kcounts)에 도달하였다. 이와 같은 결과를 통해 밑면이 둥근 형태의 쿼츠 튜브에서는 바이오마커의 메틸유도체화 효율이 10% 미만이고, 분자량이 큰 대다수의 바이오마커가 증기화되지 못하고 잔류하는 것으로 추정할 수 있다. 이와 같은 문제는 각 주입관을 통해서 분사 또는 주입되는 생물 작용제 시료와 TMAH 용액이 적절하게 혼합되지 못한 것에 기인한 것으로 예상되는데, 도 1과 같이 쿼츠 튜브의 형태를 변형함으로써 이러한 문제를 해소할 수 있었다.In order to confirm the methyl derivatization efficiency of the biomarker by TMAH in the round-shaped quartz tube, the TIC plot of the pyrolysis mass spectrometry after injection of the TMAH solution with Stearic acid, which is a representative component of the organism, was shown. ) Was about 130 kcounts, but the TIC plot (b in Figure 2) of the same amount of methyl-derivatized Stearic acid methylester (SAME) reached about 2.5 Mcounts (2,500 kcounts). Through these results, it can be assumed that in the quartz tube of round bottom surface, the biomarker's methyl derivatization efficiency is less than 10%, and the majority of biomarkers having a large molecular weight do not vaporize and remain. This problem is expected to be due to the improper mixing of the biological agent sample and TMAH solution sprayed or injected through each injection tube. The problem can be solved by modifying the shape of the quartz tube as shown in FIG. .

본 발명에서 제시되는 열분해 장치용 쿼츠 튜브는 뾰족한 형태의 수납부(110)가 형성되어 있다.Quartz tube for pyrolysis device proposed in the present invention is formed with a receiving portion 110 of the pointed form.

수납부(110)는 생물 작용제 시료와 TMAH가 수납되며, 적어도 내면은 뾰족하게 형성된다. 즉, 기존의 쿼츠 튜브와 비교하여 생물 작용제 시료와 TMAH가 수납되는 밑면의 형상이 다르다.The accommodation unit 110 accommodates the biological agent sample and the TMAH, and at least the inner surface is pointed. In other words, the shape of the bottom surface of the biological agent sample and the TMAH is different from the conventional quartz tube.

몸체부(130)는 수납부에서 연장되는 원통형으로 형성되며, 기존의 쿼츠 튜브와 동일하다.Body 130 is formed in a cylindrical shape extending from the receiving portion, and is the same as the existing quartz tube.

이때, 수납부의 내면은 곡면으로 된 꼭지점을 갖는 원뿔형으로 형성될 수 있다. 이와 같이 원뿔형으로 수납부의 내면을 형성하게 되면 중력에 의해 꼭지점으로 생물 작용제 시료와 TMAH가 유입되어 용이하게 혼합될 수 있다. 이러한 목적을 보다 원활하게 달성하기 위해 수납부의 내면은 직원뿔형일 수 있다. 이에 따르면 꼭지점이 수납부의 중심에 위치하게 되므로, 보다 용이한 혼합이 가능하다. 예를 들어 쿼츠 튜브는 도 3에서와 같이 몸체부의 직경이 8mm일 때 수납부에서 윗부분, 즉 몸체부에 연결되는 부분은 직경 8mm인 구의 곡률을 가지며, 수납부에서 밑면(꼭지점)은 0.9mm인 구의 곡률을 가질 수 있다. 이와 같이 형성할 경우 시료 주입관으로부터 분사 또는 주입되는 생물 작용제 시료와 TMAH 주입관으로부터 분사 또는 주입되는 TMAH는 수납부의 꼭지점을 중심으로 하여 수납된다. 따라서, 생물 작용제 시료와 TMAH가 용이하게 혼합될 것으로 예상할 수 있다. 한편, 시료 주입관은 평면상 쿼츠 튜브의 중심에 위치하며, TMAH 주입관은 시료 주입관의 측면에 위치한다. 이때 TMAH 주입관으로부터 분사 또는 주입되는 TMAH가 수납부의 꼭지점에 용이하게 수납되도록 TMAH 주입관에서 TMAH가 분사되는 일단이 꼭지점을 향하도록 TMAH 주입관의 일부를 굴곡시킬 수 있다.At this time, the inner surface of the housing may be formed in a conical shape having a vertex of the curved surface. As such, when the inner surface of the accommodating portion is formed in a conical shape, the biological agent sample and the TMAH may be introduced into the vertex by gravity to be easily mixed. In order to achieve this purpose more smoothly, the inner surface of the housing may be a staff cone. According to this, since the vertex is located at the center of the receiving portion, more easily mixing is possible. For example, the quartz tube has a curvature of a sphere having a diameter of 8 mm at the upper part, that is, a part connected to the body part, when the diameter of the body part is 8 mm, as shown in FIG. It can have the curvature of the sphere. In this case, the biological agent sample injected or injected from the sample injection tube and the TMAH injected or injected from the TMAH injection tube are accommodated around the vertices of the housing. Therefore, it can be expected that the biological agent sample and TMAH will be easily mixed. On the other hand, the sample injection tube is located in the center of the planar quartz tube, TMAH injection tube is located on the side of the sample injection tube. In this case, a part of the TMAH injection tube may be bent such that one end of the TMAH injection tube in the TMAH injection tube faces the vertex so that the TMAH injected or injected from the TMAH injection tube is easily received at the vertex of the housing.

도 4는 본 발명의 열분해 장치용 쿼츠 튜브를 통한 열분해 후의 질량분석 결과를 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the mass spectrometry results after pyrolysis through the quartz tube for the pyrolysis device of the present invention.

TMAH에 의해 바이오마커의 메틸유도체화 효율을 분석하기 위하여 Stearic acid를 99% Methanol에 100ppm 농도로 만들어 5㎕를 취하여 시료 주입관을 통해 주입한 후 TMAH 용액을 TMAH 주입관을 통해 분사하여 TIC plot(도 4의 a) 35 kcounts을 획득하였다. In order to analyze the methyl derivatization efficiency of biomarker by TMAH, stearic acid was added to 99% Methanol at 100ppm concentration, 5μl was injected through the sample injection tube, and TMAH solution was injected through the TMAH injection tube. A) 35 kcounts of FIG. 4 was obtained.

위 실험의 효율을 비교 분석하기 위한 기준 물질로 메틸유도체화된 Stearic acid methylester(SAME) 원액을 Methanol에 100ppm 농도로 희석하여 제조하였다. 이렇게 제조된 SAME 5㎕를 주입하여 획득한(2번 반복) TIC plot는 도 4의 b 40 kcounts와 도 4의 c 30 kcounts이다. 즉, 쿼츠 튜브의 원래 사용법대로 수행한 수치 35 kcounts와 SAME을 이용한 수치 40 kcounts, 30 kcounts가 거의 비슷한 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 열분해 장치용 쿼터 튜브를 이용할 경우 TMAH에 의한 Stearic acid의 메틸유도체화 효율이 100%에 육박하는 것으로 분석되었다.Methyl derivative-derived stearic acid methylester (SAME) stock solution was prepared by diluting Methanol to 100 ppm concentration as a reference material for comparative analysis. TIC plots obtained by injecting 5 μl of the prepared SAME (repeated twice) are b 40 kcounts of FIG. 4 and c 30 kcounts of FIG. 4. That is, the numerical values of 35 kcounts and 40 kcounts and 30 kcounts using SAME are almost similar to those of the quartz tube. Therefore, when the quarter tube for the pyrolysis device of the present invention is used, the efficiency of methyl derivatization of stearic acid by TMAH is nearly 100%.

결과적으로 본 발명의 열분해용 쿼츠 튜브는 수납부 형상의 변경을 통하여 효과에서 기존의 쿼츠 튜브와 큰 차이가 있음을 확인할 수 있었다.As a result, it was confirmed that the quartz tube for pyrolysis of the present invention has a significant difference from the existing quartz tube in the effect through the change of the shape of the receiving portion.

도 5는 TMAH 기반 열분해 질량분석용으로 제작된 종래의 열분해 장치를 나타낸 개략도이다.5 is a schematic view showing a conventional pyrolysis apparatus manufactured for TMAH based pyrolysis mass spectrometry.

도 5를 살펴보면, 종래의 열분해 장치(열분해기)는 밑면이 둥근 형태의 쿼츠 튜브(10), 쿼츠 튜브를 감싸는 튜브 히터(30), 쿼츠 튜브에서 개구부를 덮으며 시료 주입관(21)과 TMAH 주입관(23)을 쿼츠 튜브 안쪽으로 인입시키는 열분해기 바디(body)(20), 쿼츠 튜브와 열분해기 바디의 결합을 견고하게 하고 쿼츠 튜브의 안쪽을 바깥쪽에 대해 밀폐시키는 가스킷(40)을 포함하고 있다.Referring to Figure 5, the conventional pyrolysis device (pyrolyzer) is a round bottom surface quartz tube 10, a tube heater 30 surrounding the quartz tube, the quartz tube covering the opening and the sample injection tube 21 and TMAH A pyrolyzer body 20 for introducing the injection tube 23 into the quartz tube, and a gasket 40 for tightly coupling the quartz tube and the pyrolyzer body and sealing the inside of the quartz tube against the outside. Doing.

열분해기 바디의 상부에는 증기화된 바이오마커가 질량 분석기로 유도되는 시료 전송관(25)이 더 구비되어 있다.The upper part of the pyrolyzer body is further provided with a sample transfer tube 25 through which the vaporized biomarker is directed to the mass spectrometer.

열분해기 바디는 고온에서 장시간 견딜 수 있고 내화학성인 Stainless steel 재질을 사용하였으며, 시료 주입관 및 시료 전송관, 그리고 TMAH 주입관이 연결되도록 하였다. 쿼츠 튜브는 수백℃ 이상에서 견디고 열분해 물질 침착을 최소화할 수 있는 쿼츠 재질을 택하였으며, 이를 고온으로 가열하기 위하여 1300℃까지 운용이 가능한 칸탈선(Kanatal AFTM)을 튜브 히터로서 쿼츠 튜브 주위에 감았다. 시료 주입관과 시료 전송관은 stainless steel 재질로 제작하여 내화학성 및 내열성을 강화하고 생물물질 침착을 감소하도록 하였으며, 특히 시료 전송관은 열분해로 생성된 바이오마커의 침착을 방지하기 위하여 Silcosteel coating 처리된 재질을 사용하였다. 한편, 생물 물질(생물 작용제 시료)의 열분해 후 전송 효율을 높이기 위해 열분해기 바디와 쿼츠 튜브 사이의 밀폐가 중요하여 고온에 잘 견디는 가스킷으로 Graphite-O-ring을 두 구성품 사이에 삽입하여 밀폐가 되도록 하였다. The pyrolyzer body is made of stainless steel material that can withstand high temperature for a long time and is chemically resistant, and the sample injection tube, sample transfer tube, and TMAH injection tube are connected. The quartz tube is made of quartz material that can withstand temperatures of more than several hundred degrees Celsius and minimize the deposition of pyrolysis materials. To heat it to high temperature, the Kanatal AF TM , which can be operated up to 1300 degrees Celsius, is wound around the quartz tube as a tube heater. All. The sample injection tube and the sample transfer tube are made of stainless steel to enhance chemical resistance and heat resistance and to reduce biomaterial deposition. In particular, the sample transfer tube is coated with Silcosteel coating to prevent deposition of biomarkers generated by pyrolysis. Material was used. On the other hand, the sealing between the pyrolyzer body and the quartz tube is important to increase the transfer efficiency after pyrolysis of biological material (biological agent sample), so that the graphite is sealed by inserting the Graphite-O-ring between the two components. It was.

위 구조의 열분해기는 생물 물질이 시료 주입관으로 유입되어 쿼츠 튜브 하단에 침착된 후 TMAH 용액이 TMAH 분사 장치에 의해 쿼츠 튜브 하단으로 적하되면서 생물 물질과 혼합이 되도록 하였다. TMAH 용액을 주입한 후 튜브 히터의 승온으로 쿼츠 튜브 내부 시료의 열분해 및 메틸유도체화를 유도하고 시료 전송관을 통해 증기화된 바이오마커(Biomarkers)가 질량분석기의 펌프가 형성하는 음압에 의해 전송되는 구조를 갖도록 하였다. 이와 같이 운용되는 열분해기를 상용 질량분석기에 연결하여 실제 생물물질을 분석하였다. 열분해기의 Biomarkers 생성 패턴을 보기 위하여 질량분석기를 동일조건으로 세팅하고 수차례에 걸쳐 생물의 Biomarker인 Stearic acid에 대한 스펙트럼을 획득하여 분석하였다. 그 결과는 도 6과 같다.The pyrolyzer of the above structure was introduced into the sample injection tube and deposited on the bottom of the quartz tube, and then mixed with the biological material by dropping the TMAH solution into the bottom of the quartz tube by the TMAH injection device. After injecting TMAH solution, the temperature of the tube heater induces thermal decomposition and methyl derivatization of the sample inside the quartz tube, and vaporized biomarkers are transferred by the negative pressure generated by the mass spectrometer's pump through the sample transfer tube. It has a structure. The pyrolysis device operated in this way was connected to a commercial mass spectrometer to analyze actual biomaterials. In order to see the biomarkers formation pattern of the pyrolyzer, the mass spectrometer was set under the same conditions, and the spectra of the biomarker, Stearic acid, were obtained several times. The result is shown in FIG.

도 6에서 보듯이 스펙트럼의 base peak인 m/z 299는 메틸유도체화된 stearic acid(분자량 285)가 질량분석기의 에탄올 화학이온화(Ethanol Chemical Ionization) 과정에서 생성된 M+1과 일치한다. 위 결과는 열분해기에서 Biomarker인 Stearic acid가 고온으로 승온시에 TMAH에 의해 메틸유도체화가 진행되면서 증기화되어 시료 전송관을 통해 질량분석기로 전송되었음을 보여주고 있다. 3회에 걸쳐 반복시험을 한 결과 스펙트럼 상 주요 패턴은 거의 유사하므로 열분해기에 의한 Biomarkers 생성에 재현성이 있음을 알 수가 있었다. As shown in FIG. 6, m / z 299, the base peak of the spectrum, is consistent with M + 1 generated by the methyl derivatized stearic acid (molecular weight 285) during ethanol chemical ionization of the mass spectrometer. The above results show that stearic acid, a biomarker in pyrolysis, was vaporized as methyl derivatization proceeded by TMAH when it was heated to high temperature, and then transferred to the mass spectrometer through the sample transmission tube. Repeated tests three times showed that the major patterns in the spectrum were almost similar, and therefore, the reproducibility of biomarkers was generated by the pyrolysis machine.

도 7은 위에서 제작한 열분해기를 이용하여 미생물인 E.coli(1×109 cells/ml) 2㎕와 TMAH 용액 5㎕를 주입한 후 400℃에서 열분해 질량분석을 실시하고, 이어서 동일량의 TMAH 용액만을 주입하여 550℃에서 2회 cleaning(세척)을 실시한 열분해 질량분석의 TIC(Total Ion Current) plots을 나타낸 그래프이다. 시료 주입시 TIC(도 7의 a)의 높이(height)는 약 12 kcounts였으며, 1차 및 2차 cleaning에서도 거의 동일한 정도의 TIC가 검출되었다. TIC plot의 높이는 최초 탐지 신호에서 중요한 요소로 작용하는데, 1차 cleaning 과정에서 시료 분석시와 유사한 정도의 잔류물이 검출되고 2차 cleaning시에도 그다지 감소하지 않는 현상은 세척 후의 재탐지가 곤란함을 의미한다.FIG. 7 is a pyrolysis mass spectrometry at 400 ° C. after injecting 2 μl of microorganisms E. coli (1 × 10 9 cells / ml) and 5 μl of TMAH solution using a pyrolysis device prepared above. This is a graph showing TIC (Total Ion Current) plots of pyrolysis mass spectrometry which was injected twice at 550 ° C by injecting only the solution. The height of the TIC (a) of FIG. 7 at the time of sample injection was about 12 kcounts, and almost the same TIC was detected in the first and second cleaning. The height of the TIC plot is an important factor in the initial detection signal. Residues similar to those of the sample analysis in the first cleaning process and not so much reduced during the second cleaning are difficult to detect again after washing. it means.

이와 같은 열분해 잔류물의 오염 원인으로 열분해 바디(20)와 쿼츠 튜브(10)의 사이에 밀폐를 위해 설치한 Graphite-O-ring에 생물 시료 열분해 과정에서 누출된 Biomarkers가 흡착되었다가 cleaning시 다시 유입되어 질량분석기로 전달되는 것으로 추정하였다. 이런 추정을 뒷받침하는 결과는 도 8과 같이 Graphite-O-ring을 분리 및 재설치 과정에서 TIC polt 변화를 통해 확인되었다. 또한 생물 고분자체 중 반응성이 강한 유기 황화합물이 다수 포함되어 있는데, 이들이 stainless steel 재질로 된 열분해기 바디 내부에 침착되어 오염을 유발하는 것으로 판단하였다. As a cause of contamination of the pyrolysis residues, the biomarkers leaked during the pyrolysis of the biological sample are adsorbed to the Graphite-O-ring installed for sealing between the pyrolysis body 20 and the quartz tube 10, and then reintroduced during cleaning. It was assumed to be delivered to the mass spectrometer. The results supporting this estimation were confirmed by TIC polt change in the process of separating and reinstalling the Graphite-O-ring as shown in FIG. 8. In addition, a large number of highly reactive organic sulfur compounds are included in the biopolymer, which was determined to cause contamination by being deposited inside the pyrolyzer body made of stainless steel.

한편, 도 2에서와 같이 Biomarkers의 메틸 유도체화 효율이 10% 미만이고, 분자량이 큰 대다수의 Biomarkers는 증기화가 되지 못하고 잔류하는 것으로 추정되었다.On the other hand, as shown in Figure 2 Biomarkers methyl derivatization efficiency is less than 10%, the majority of the large molecular weight Biomarkers was estimated to remain without vaporization.

이상 도 5에 도시된 종래의 열분해 장치는 바이오마커의 잔류 오염으로 인하여 재탐지시 문제가 발생되고 있으며, 증기화가 원활하게 이루어지지 않아 효율이 낮은 것을 알 수 있다.The conventional pyrolysis apparatus shown in FIG. 5 has a problem in redetection due to residual contamination of the biomarker, and it can be seen that the efficiency is low because vaporization is not performed smoothly.

이러한 문제는 도 9에 도시된 본 발명의 열분해 장치를 통해 해소될 수 있다.This problem can be solved through the pyrolysis apparatus of the present invention shown in FIG.

도 9에 도시된 본 발명의 열분해 장치는 생물 작용제 시료와 TMAH(Tetramethylammonium hydroxide)가 수납되는 뾰족한 내면을 갖는 수납부(110)와 상기 수납부에서 연장되며 상기 수납부의 반대단에 개구부가 형성되는 원통형의 몸체부(130)를 구비하며, 외면이 튜브 히터(미도시)로 둘러싸이는 쿼츠 튜브(Quartz Tube)(100) 및 상기 몸체부의 개구부(131)를 덮어 상기 개구부 안쪽을 밀폐시키는 덮개부(270)와 상기 덮개부를 각각 관통하며 상기 수납부(110)의 안쪽에 일단이 위치하는 TMAH 주입관(230)과 시료 주입관(210)을 구비하는 열분해 장치 몸체(200)를 포함하고 있다.The pyrolysis apparatus of the present invention shown in FIG. 9 includes an accommodating part 110 having a pointed inner surface in which a biological agent sample and a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) are accommodated, and an opening is formed at an opposite end of the accommodating part. A cover portion having a cylindrical body portion 130 and covering an opening 131 of the quartz tube 100 and the body portion surrounded by a tube heater (not shown) to seal the inside of the opening portion ( 270 and a pyrolysis apparatus body 200 having a TMAH injection tube 230 and a sample injection tube 210 having one end positioned inside the accommodating portion 110 and penetrating through the cover part, respectively.

몸체부의 개구부(131)는 덮개부(270)가 덮히는 체결 방향에 수직하게 바깥쪽으로 확장되는 체결부(133)를 포함할 수 있다. 이때, 덮개부(270)는 체결부(133)에서 체결 방향의 면(덮개부에 마주하는 면)과 측면에 밀착하여 덮혀질 수 있다.The opening 131 of the body part may include a fastening part 133 extending outwardly perpendicular to the fastening direction in which the cover part 270 is covered. At this time, the cover portion 270 may be covered in close contact with the side (surface facing the cover portion) and the side of the fastening direction in the fastening portion 133.

덮개부의 재질은 스테인리스강(stainless steel)이고, 덮개부에서 쿼츠 튜브의 개구부의 안쪽과 함께 밀폐 공간을 형성하는 내면은 SulfinertTM 코팅 처리될 수 있다.The lid is made of stainless steel, and the inner surface of the lid, together with the inside of the opening of the quartz tube, that forms a sealed space can be Sulfinert ™ coated.

덮개부의 내면에 형성된 관통홀에 일단이 설치되거나 상기 관통홀에서 연장되어 상기 밀폐 공간에서 증기화된 생물 작용제 시료를 질량 분석기로 전송하는 시료 전송관(250)을 더 포함하고, 적어도 시료 전송관의 내면은 Silcosteel® 코팅 처리될 수 있다.And a sample transmission tube 250 having one end installed in the through hole formed in the inner surface of the cover part or extending from the through hole to transfer the biological agent sample vaporized in the closed space to the mass spectrometer, and The inner surface can be coated with Silcosteel ® .

또한, 튜브 히터는 칸탈선(Kanatal AFTM)일 수 있다.In addition, the tube heater may be Kanatal AF ™ .

또한, TMAH 주입관(230)과 시료 주입관(210)의 재질은 스테인리스강(stainless steel)일 수 있다.In addition, the material of the TMAH injection tube 230 and the sample injection tube 210 may be stainless steel (stainless steel).

TMAH 주입관은 주입 또는 분사되는 TMAH가 생물 작용제 시료와 직접 접촉 및 혼합이 가능하도록 쿼트 튜브 수납부의 꼭지점 부위를 지향하도록 배치될 수 있다.The TMAH infusion tube may be positioned to direct the vertex region of the quart tube containment such that the TMAH being injected or injected may be in direct contact and mixing with the biological agent sample.

이상의 구성에 의한 열분해 장치의 성능은 다음의 내용으로부터 확인될 수 있다.The performance of the pyrolysis device according to the above configuration can be confirmed from the following.

단일 Biomarker가 아닌 복잡한 구조의 생물체를 열분해 할 때에도 Biomarkers 생성 패턴에 재현성이 있는지 확인하기 위하여 미생물에 대한 열분해 질량분석을 수차례 반복하여 질량분석 스펙트럼을 획득하여 비교하였다. 생물 시료 분석을 위해 열분해 장치 몸체(200) 및 시료 전송관(250), 질량분석기의 Ion-trap cell의 온도를 200℃ 이상으로 유지하고, 생물 작용제 시료 및 TMAH 용액을 주입한 직후 쿼츠 튜브 온도를 400℃로 승온하여 열분해 및 Biomarker의 메틸유도체화가 일어나도록 하였다. 생물 작용제 시료 분석 후 연속 탐지를 위해 1회 이상 cleaning(세척) 과정을 거치게 되는데, cleaning은 TMAH 용액만을 열분해기 내부에 분사하고 튜브 온도를 550℃로 승온시켜 잔류물을 제거하는 방식을 취하였다.In order to confirm the reproducibility of the biomarkers formation pattern even when pyrolyzing organisms of complex structure rather than a single biomarker, the mass spectrometry spectra were obtained by repeating the pyrolysis mass spectrometry of microorganisms several times. For biological sample analysis, the temperature of the pyrolysis apparatus body 200, the sample transfer tube 250, and the ion-trap cell of the mass spectrometer is maintained at 200 ° C. or higher, and the quartz tube temperature is immediately adjusted after the biological agent sample and the TMAH solution are injected. The temperature was raised to 400 ° C. to cause thermal decomposition and methyl derivatization of Biomarker. After biological agent sample analysis, cleaning is performed one or more times for continuous detection. Cleaning was performed by spraying only TMAH solution into the pyrolyzer and raising the tube temperature to 550 ° C. to remove the residue.

또한, 열분해 장치 몸체(200)와 쿼츠 튜브(100)의 밀착성을 높이기 위하여 도 5에서와 같이 쿼츠 튜브(100) 상단의 돌출부(37)를 제거하고 가장자리를 확대하는 구조(체결부)로 변경하였다. 또한, 열분해 장치 몸체의 덮개부를 체결부에서 체결 방향의 면(도 9에서 체결부의 윗면)과 측면에 밀착하여 덮혀지도록 형성하였다.In addition, in order to increase the adhesion between the pyrolysis apparatus body 200 and the quartz tube 100, as shown in FIG. 5, the protrusion 37 of the upper portion of the quartz tube 100 was removed and the structure was expanded to the edge (expansion part). . In addition, the cover portion of the pyrolysis apparatus body was formed so as to be in close contact with the surface in the fastening direction (top surface of the fastening part in Figure 9) and the side in the fastening part.

또한, 본 발명의 열분해 장치는 쿼츠 튜브(100)를 감싸는 하우징(미도시) 및 덮개부와의 체결 방향의 반대면(도 9에서 체결부의 아랫면)과 하우징에서 체결부의 대향면의 사이에 설치되는 가스킷(300)을 더 포함할 수 있다. 이상의 구성에 따르면 가스킷, 예를 들어 Graphite-O-ring은 열분해 장치 몸체에서 덮개부의 밑면과 쿼츠 튜브에서 체결부의 밑면에 상면이 밀착하고 하우징에 하면이 밀착하는 형태로배치된다. 이에 따르면 쿼츠 튜브 안쪽에서 증기화된 바이오마커는 열분해 장치 몸체와 쿼츠 튜브의 형상과 결합 방식에 따라 측면 방향으로 한번, 아래 방향으로 한번 꺾여진 틈새를 경유해야만 가스킷에 닿게 된다. 후술되는 실제 실험 결과 재실험시 잔존한 바이오마커에 의한 영향이 극감한 것을 보아 이와 같이 쿼츠 튜브와 열분해 장치 몸체의 형상을 변경하여 결합하면 가스킷에 잔류하는 바이오마커가 현저하게 줄어드는 것으로 추정할 수 있다. In addition, the pyrolysis device of the present invention is installed between the housing (not shown) surrounding the quartz tube 100 and the opposite side of the fastening direction with the lid (bottom side of the fastening in Figure 9) and the opposite surface of the fastening in the housing The gasket 300 may further include. According to the above configuration, the gasket, for example, Graphite-O-ring, is arranged in such a manner that the upper surface is in close contact with the bottom of the cover part in the pyrolysis apparatus body and the bottom of the fastening part in the quartz tube and the bottom is in close contact with the housing. According to this, the biomarker vaporized inside the quartz tube may be contacted with the gasket only through a gap that is bent once in the lateral direction and once in the downward direction according to the shape and coupling method of the pyrolysis apparatus body and the quartz tube. As a result of actual experiments described below, the influence of the remaining biomarkers during retesting was minimized. Thus, when the shape of the quartz tube and the pyrolysis apparatus were changed and combined, the biomarkers remaining in the gasket were significantly reduced. .

더불어, 도 1에서 보듯이 밑면이 둥근 형태의 쿼츠 튜브 하단부를 TMAH 분사각을 고려하여 뾰족한 형태로 설계하여 생물 작용제 시료와 TMAH 용액이 잘 혼합될 수 있도록 하였다. 열분해 장치 몸체 내면의 stainless steel coating 방법으로 일반적인 사용되는 Silcosteel coating 보다 열분해시 유기 황화합물 침착 방지에 적합한 SulfinertTM coating 방법을 적용하였다.In addition, as shown in FIG. 1, the bottom surface of the round shaped quartz tube was designed in a pointed shape in consideration of the TMAH injection angle so that the biological agent sample and the TMAH solution could be well mixed. Sulfinert ™ coating method is applied to prevent the deposition of organic sulfur compounds during pyrolysis, rather than the commonly used silica steel coating method.

도 9에 도시된 본 발명의 열분해 장치와 Varian 240 MS(또는 Varian saturn2200) 질량분석기의 연동은 열분해 장치의 시료 전송관(250)을 질량분석기 inlet capillary tube에 결합하여 증기화된 Biomarkers가 질량분석기의 진공에 의해 유입되도록 연동하고, 질량분석기 tuning으로 가동 상태를 최적화하였다. 열분해 장치 몸체(200) 및 시료 전송관(250)의 온도는 200℃로 유지하고, 생물 작용제 시료는 microsyringe로 주입하고 TMAH 용액은 TMAH 분사 장치에 의해 자동분사되도록 하였다. TMAH 용액 주입 직후 열분해를 실시하였으며, 열분해기 내부 온도를 400℃로 승온하여 16초 동안 유지하도록 하였다. 시료 분석 후 cleaning을 위해 TMAH 용액을 자동분사한 후 열분해 장치 내부 온도를 550℃로 승온하여 20초 동안 유지하였다. 이와 같은 방법으로 그램음성 세균인 Pseudomonas aeruginosa와 포자인 Bacillus subtilis에 대한 3회 반복 열분해 질량분석을 실시하여 비교 분석하였다. 실험 결과는 도 10과 같다. 위 실험 결과 유사 생물 작용제 시료에 대한 열분해 질량분석 스펙트럼상 개별 peak의 상대적 세기에 변화는 있었으나 주요 peaks의 패턴은 일정한 것으로 분석되었다. The interlocking of the pyrolysis apparatus of the present invention and the Varian 240 MS (or Varian saturn2200) mass spectrometer shown in FIG. 9 combines the sample transmission tube 250 of the pyrolysis apparatus to the mass spectrometer inlet capillary tube to vaporize the biomarkers of the mass spectrometer. Interlocked by vacuum and optimized operation by mass spectrometer tuning. The temperature of the pyrolysis apparatus body 200 and the sample transmission tube 250 was maintained at 200 ° C, the biological agent sample was injected into the microsyringe, and the TMAH solution was automatically sprayed by the TMAH injection device. Pyrolysis was performed immediately after the TMAH solution injection, and the temperature of the pyrolyzer was raised to 400 ° C. and maintained for 16 seconds. After the sample analysis, the TMAH solution was automatically sprayed for cleaning, and then the internal temperature of the pyrolysis apparatus was raised to 550 ° C. and maintained for 20 seconds. In this way, Gram-negative bacteria Pseudomonas aeruginosa and Bacillus spores Three repeated pyrolysis mass spectroscopy studies were performed on subtilis . Experimental results are shown in FIG. 10. As a result of the above experiments, there was a change in the relative intensity of the individual peaks in the pyrolysis mass spectrometry of the sample of similar biological agent, but the pattern of the main peaks was analyzed to be constant.

열분해기 구조를 도 9와 같이 개선할 경우 열분해 잔류 오염이 어느 정도 개선되는지 확인하기 위하여 도 9에 도시된 열분해 장치를 위 실험과 같이 질량분석기에 연동하였다. 위와 동일하게 생물시료로 Bacillus globigii(spore, 1×108 cells/ml) 2㎕를 취하여 열분해 질량분석을 실시하였다. 도 11은 분석한 TIC plot(도 11의 a)과 cleaning 단계의 TIC plot(도 11의 b)을 비교 분석한 결과로 시료 분석 단계에 비해 약 30% 수준의 잔류물이 cleaning 단계에서 추출되었고, 이 후 재 cleaning시 background에 가까운 결과를 얻었다. 따라서 열분해 장치의 형태와 결합 구조 개선 전 시료 분석 단계와 cleaning 단계의 TIC plot 높이가 유사했던 결과와 비교할 경우 약 70% 정도 잔류 오염을 해소하였음을 알 수 있었다.When the pyrolyzer structure is improved as shown in FIG. 9, the pyrolysis apparatus shown in FIG. Interlocked with mass spectrometer as above experiment. In the same manner as above, 2 μl of Bacillus globigii (spore, 1 × 10 8 cells / ml) was taken as a biological sample, and pyrolysis mass spectrometry was performed. 11 is a result of comparing and analyzing the analyzed TIC plot (a of FIG. 11) and the TIC plot (b of FIG. 11) of the cleaning step, and about 30% of residues were extracted in the cleaning step compared to the sample analysis step. After the cleaning, the result was close to the background. Therefore, it was found that 70% of the residual contamination was eliminated when compared with the results of the similarity between the TIC plot heights of the sample analysis step and the cleaning step before improving the shape and coupling structure of the pyrolysis device.

이러한 잔류 오염 문제의 해소는 쿼츠 튜브와 열분해 장치 몸체의 형태 변경과 가스킷의 위치 변경을 통해 상당 부분 해소되는 것으로 추정되며, 적절한 부위에 적용된 SulfinertTM coating 방법에 의해서도 일부 해소되는 것으로 추정된다.This residual contamination problem is estimated to be largely solved by changing the shape of the quartz tube and pyrolysis body and changing the position of the gasket, and also by the Sulfinert ™ coating method applied to the appropriate area.

위 실험에서 메틸유도체화의 효율은 도 4에서 살펴본 바와 같다.In the above experiment, the efficiency of methyl derivatization is as shown in FIG. 4.

결과적으로 본 발명을 통해 생물 시료에 대한 열분해 질량분석이 가능하고 재현성 있는 데이터 획득이 가능한 열분해 질량분석기용 열분해기를 제작하였고, 이를 기초로 열분해기의 구조 및 재질을 개선하여 열분해 잔류 오염을 약 70% 이상 감소시켰으며, Biomarkers의 메틸유도체화 효율이 10배 이상 증가하는 결과를 얻었다.As a result, a pyrolysis mass spectrometer capable of pyrolytic mass spectrometry and reproducible data acquisition of biological samples was made through the present invention. Based on this, the structure and material of the pyrolyzer were improved to reduce residual pyrolysis by about 70%. In this case, the methylation efficiency of Biomarkers was increased by more than 10 times.

한편, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not as restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

질량분석기용 열분해 장치에 적용할 수 있다.Applicable to pyrolysis device for mass spectrometer.

특히, 세척 후 재사용을 하여야 하는 열분해 장치에 적용하는 것이 유리하다.In particular, it is advantageous to apply to a pyrolysis apparatus which has to be reused after washing.

또한, 주입 또는 분사되는 생물 작용제의 시료가 적은 경우에 적용하는 것이 유리하다.
It is also advantageous to apply when there are few samples of biological agents to be injected or injected.

100...쿼츠 튜브 110...수납부
130...몸체부 131...개구부
133...체결부 200...열분해 장치 몸체
210...시료 주입관 230...TMAH 주입관
250...시료 전송관 270...덮개부
300...가스킷100 Quartz tube 110 ...
130 Body ... 131 Opening
133 ... fastening part 200 ... pyrolysis body
210 ... sample injection tube 230 ... TMAH injection tube
250 Sample transfer tube 270 Cover
300 ... gasket

Claims (11)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 생물 작용제 시료와 TMAH(Tetramethylammonium hydroxide)가 수납되는 뾰족한 내면을 갖는 수납부와 상기 수납부에서 연장되며 상기 수납부의 반대단에 개구부가 형성되는 원통형의 몸체부를 구비하며, 외면이 튜브 히터로 둘러싸이는 쿼츠 튜브(Quartz Tube);
상기 몸체부의 개구부를 덮어 상기 개구부 안쪽을 밀폐시키는 덮개부와 상기 덮개부를 각각 관통하며 상기 수납부의 안쪽에 일단이 위치하는 TMAH 주입관과 시료 주입관을 구비하는 열분해 장치 몸체; 및
상기 쿼츠 튜브를 감싸는 하우징;을 포함하고,
상기 몸체부의 개구부는 상기 덮개부가 덮히는 체결 방향에 수직하게 바깥쪽으로 확장되는 체결부를 포함하고,
상기 덮개부는 상기 체결부에서 상기 체결 방향의 면과 측면에 밀착하여 덮혀지고,
상기 체결부에서 상기 체결 방향의 반대면에 상면이 밀착하고, 상기 하우징에서 상기 체결부의 대향면에 하면이 밀착하도록 설치되는 가스킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 열분해 장치.
And a cylindrical body having a pointed inner surface for receiving a biological agent sample and a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) and a cylindrical body portion extending from the receiving portion and having an opening formed at an opposite end of the receiving portion, the outer surface being surrounded by a tube heater. Quartz Tube;
A pyrolysis apparatus body including a lid portion covering the opening of the body portion to seal the inside of the opening, and a TMAH injection tube and a sample injection tube having one end positioned inside the accommodating portion, respectively; And
And a housing surrounding the quartz tube.
The opening of the body portion includes a fastening portion extending outwardly perpendicular to the fastening direction covered by the cover portion,
The cover part is covered in close contact with the surface and the side of the fastening direction in the fastening portion,
And a gasket installed at the fastening part so that the upper surface is in close contact with the opposite side of the fastening direction, and the lower surface is in close contact with the opposite face at the fastening part in the housing.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 4 항에 있어서,
상기 덮개부의 재질은 스테인리스강(stainless steel)이고,
상기 덮개부에서 상기 개구부의 안쪽과 함께 밀폐 공간을 형성하는 내면은 SulfinertTM 코팅 처리되는 것을 특징으로 하는 열분해 장치.
The method of claim 4, wherein
The cover part is made of stainless steel,
And an inner surface of the cover part together with the inside of the opening to form a closed space is Sulfinert ™ coated.
제 8 항에 있어서,
상기 덮개부의 내면에 형성된 관통홀에 일단이 설치되거나 상기 관통홀에서 연장되어 상기 밀폐 공간에서 증기화된 생물 작용제 시료를 질량 분석기로 전송하는 시료 전송관을 더 포함하고,
적어도 상기 시료 전송관의 내면은 Silcosteel® 코팅 처리되는 것을 특징으로 하는 열분해 장치.
The method of claim 8,
A sample transmission tube having one end installed in the through hole formed on the inner surface of the cover part or extending from the through hole to transfer the biological agent sample vaporized in the closed space to the mass spectrometer;
At least the inner surface of the sample transfer tube is pyrolysis device characterized in that the processing Silcosteel ® coating.
제 4 항, 제 8 항, 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 튜브 히터는 칸탈선(Kanatal AFTM)인 것을 특징으로 하는 열분해 장치.
The method according to any one of claims 4, 8 and 9,
The tube heater is a pyrolysis device, characterized in that the (Kanatal AF TM ).
제 4 항, 제 8 항, 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 TMAH 주입관과 시료 주입관의 재질은 스테인리스강(stainless steel)인 것을 특징으로 하는 열분해 장치.The method according to any one of claims 4, 8 and 9,
The material of the TMAH injection tube and the sample injection tube is stainless steel (stainless steel) characterized in that the pyrolysis device.
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