KR101168199B1 - Procedures and device for the rapid on-site analysis of scheduled chemicals - Google Patents

Procedures and device for the rapid on-site analysis of scheduled chemicals Download PDF

Info

Publication number
KR101168199B1
KR101168199B1 KR1020110114705A KR20110114705A KR101168199B1 KR 101168199 B1 KR101168199 B1 KR 101168199B1 KR 1020110114705 A KR1020110114705 A KR 1020110114705A KR 20110114705 A KR20110114705 A KR 20110114705A KR 101168199 B1 KR101168199 B1 KR 101168199B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
analysis
rapid
sample
chemical
temperature
Prior art date
Application number
KR1020110114705A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박훈
이용한
김수현
정창희
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020110114705A priority Critical patent/KR101168199B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101168199B1 publication Critical patent/KR101168199B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/62Detectors specially adapted therefor
    • G01N30/72Mass spectrometers
    • G01N30/7206Mass spectrometers interfaced to gas chromatograph
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N2030/022Column chromatography characterised by the kind of separation mechanism
    • G01N2030/025Gas chromatography
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/26Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/30Control of physical parameters of the fluid carrier of temperature
    • G01N2030/3084Control of physical parameters of the fluid carrier of temperature ovens
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/88Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86
    • G01N2030/8809Integrated analysis systems specially adapted therefor, not covered by a single one of the groups G01N30/04 - G01N30/86 analysis specially adapted for the sample

Abstract

PURPOSE: A method and an apparatus for rapid on-site analyzing specific chemicals are provided to minimize damages from chemical weapons by rapidly verifying the existence of the chemical weapons and preparing countermeasures. CONSTITUTION: A method for rapid on-site analyzing specific chemicals in a movable laboratory includes the following: specimens containing volatile materials are sorted from various specimens by using an electronic nose; the sorted specimens are pre-treated; the pre-treated specimens are analyzed by using a gas chromatography mass spectrometer(GC/MS) with a rapid analysis condition; and precision analysis is implemented using a general GC/MS. In the rapid analysis, the initial oven temperature of the GC/MS is in a range between 40 and 80 degrees Celsius, and the lamp temperature of the oven is 30 to 80 degrees Celsius per minute.

Description

특정화학물질의 신속 현장 검증 방법 및 그 장치 {Procedures and Device for the Rapid On-site Analysis of Scheduled Chemicals}Method for rapid on-site verification of a specific chemical and its device {Procedures and Device for the Rapid On-site Analysis of Scheduled Chemicals}

본 발명은 특정화학물질의 신속 현장 (on-site) 검증 방법 및 분석을 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for rapid on-site verification and analysis of specific chemicals.

화학 작용제 검증 기술은 화학전 및 화학무기 테러 등의 상황에서 화학 작용제 증거 확보를 위해 필수적인 기술이다. 검증 기술에는 현장외 (off-site) 검증 기술과 현장 (on-site) 검증 기술 두 가지가 있다. 현장외 검증은 오염 지역에서 시료 채취시 실험실로 옮겨 검증을 위한 분석을 진행하며 현장 검증은 오염의심 지역에 투입되어 현장에서 시료 채취 및 분석하여 특정화학물질(scheduled chemicals)을 검증하는 기술이다. “특정화학물질”이란 화학무기제조에 이용 가능한 물질로서 1종?2종?3종 화학물질이며 경우에 따라 단일 유기화학물질을 포함하여 지칭하기도 한다 (화학무기?생물무기의 금지와 특정화학물질?생물작용제 등의 제조?수출입 규제 등에 관한 법률[시행 2011. 4. 14][법률 제 10592호, 2011. 4. 14, 일부개정]).Chemical agent verification technology is essential for obtaining chemical agent evidence in situations such as chemical warfare and chemical weapon terrorism. There are two verification techniques, off-site verification and on-site verification. Out-of-site verification is a technique to verify specific chemicals by transferring to a laboratory when conducting a sample from a contaminated area and conducting an analysis for verification. “Specific chemicals” are substances that can be used in the manufacture of chemical weapons, which are one, two, or three chemicals, and sometimes referred to as including a single organic chemical (prohibition of chemical and biological weapons and certain chemical substances). Act on the Regulations on the Manufacturing and Import and Export of Biological Agents, etc. [Enforcement 2011. 4. 14] [Law No. 10592, April 14, 2011, Partial Amendment]).

현장외 검증 절차는 핀란드의 화학 무기 검증기구 (Verification Institute for the Chemical Weapons Convention)에서 제공한 "Recommended operating procedures for sampling and analysis in the verification of chemical disarmament (ROP)"에 의하여 진행된다 (도 1). 채취한 시료가 실험실에 도착하면, 시료는 그 형태에 따라 적절한 방법으로 전처리된다. 전처리로 준비된 시료들은 GC 및 적절히 선택된 검출기 (GC-FID/DFPD)를 사용하여 스크리닝 분석된다. 정밀 분석은 스크리닝 분석에서 얻은 화학 작용제 또는 CWC (Chemical Weapons Convention, 화학 무기 금지 협약) 관련 물질에 대한 질량 분석 스펙트럼 정보를 다시 한 번 더 정확히 얻을 뿐만 아니라 머무름 지수 (RI: retention index) 정보를 얻어 시료 중에 화학 작용제 또는 관련 물질의 존재 유무를 정확히 확인하는 분석의 마지막 단계이다.The off-site verification procedure is carried out by the "Recommended operating procedures for sampling and analysis in the verification of chemical disarmament (ROP)" provided by the Verification Institute for the Chemical Weapons Convention in Finland (FIG. 1). When the collected sample arrives at the laboratory, the sample is pretreated by an appropriate method according to the shape. Samples prepared for pretreatment are screened using GC and appropriately selected detectors (GC-FID / DFPD). Forensic analysis not only obtains mass spectrometric information once more accurately for chemical agents or chemical weapons convention (CWC) -related substances obtained from screening analyzes, but also obtains retention index (RI) information. This is the final step in the analysis to accurately determine the presence or absence of chemical agents or related substances.

그러나 현장외 검증에서는 화학작용제 검증이 이루어지기 위해서 오염 지역에서 채취한 시료를 현장외 분석이 가능한 실험실까지 옮겨야 하는 시간적 불이익이 있어 신속한 검증이 이루어지지 않아 화학 무기 살포에 따른 피해를 확산할 우려가 있었다. 이러한 문제점으로 인하여, 화학전, 화학 무기 테러, WMD 제거작전, 고위급 국제행사 등의 상황에서 검증 임무를 수행할 수 있는 현장 검증용 이동 실험실 장치의 필요성이 대두되었다.However, in the off-site verification, there was a time penalty to move the samples taken from the contaminated area to an off-site analysis lab for chemical agent verification. . Due to these problems, the necessity of on-site verification mobile laboratory apparatus capable of performing verification tasks in the context of chemical warfare, chemical weapon terrorism, WMD elimination operations and high-level international events has emerged.

본 발명자들은 화학전, 화학무기 테러, 대살상무기 제거 작전, 국제행사(고위급) 등의 상황에서 검증임무를 수행할 수 있는 현장(on-site) 검증용 이동실험실 및 특정화학물질의 신속한 검증이 이루어질 수 있도록 하기 위한 신속검증 절차 시스템의 개발을 위하여 예의 연구 노력하였다. 그 결과 채취한 모든 시료에 대하여 전처리 과정을 거치는 기존의 검증 방법과 달리, 전자코를 이용해 먼저 휘발성시료를 선별하여 시료 분석에 우선 순위를 정하고, 이렇게 선별된 시료를 신속분석 조건이 설정된 GC/MS를 사용하여 분석하는 경우, 기존 검증 방법 보다 현저하게 단축된 시간 내에 특정화학물질의 검증을 수행할 수 있음을 밝혀냄으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
The present inventors are able to perform rapid verification of on-site verification mobile laboratories and specific chemicals that can perform verification missions in situations such as chemical warfare, chemical weapon terrorism, anti-lethal weapons operations, and international events (high-end). Efforts have been made to develop a rapid verification procedure system to ensure that this is possible. As a result, unlike the existing verification method that undergoes pretreatment process for all the collected samples, the volatile sample is first selected by using the electronic nose to prioritize the sample analysis, and the selected samples are quickly set up for GC / MS. In the case of analysis using the present invention, it was found that the verification of a specific chemical substance can be performed within a significantly shorter time than the existing verification method, thereby completing the present invention.

따라서 본 발명의 목적은 화학작용제 검증기술 개발 연구에 있어서 미지물질 확인을 위한 첫 번째 분석 단계인 스크리닝 분석시 전자코를 활용하여 휘발성물질을 우선 찾아내어 채취된 시료에 분석 우선순위를 정하여 다음단계 분석에 적용함으로써 보다 신속한 화학작용제 검증을 가능케 하는 화학 물질의 신속 현장 검증 방법을 제공하는 데 있다.Therefore, the purpose of the present invention is to find the volatile substances using the electronic nose in the screening analysis, which is the first analysis step for identifying unknown substances in the research of chemical agent verification technology, and to determine the priority of analysis on the sample collected and analyze the next step. The present invention provides a method for rapid on-site verification of chemicals that enables faster chemical agent verification.

본 발명의 다른 목적은 GC/MS를 활용한 신속분석 단계에서 GC/MS 검증 절차 조건을 현장(on-site) 검증에 맞게 개발하여 화학작용제 분해산물들을 15분 내로 검증하여 기존의 화학작용제 분석에 걸리는 분석시간 대비 절반 이상 분석시간을 단축하여 신속하게 검증하는 화학 물질의 신속 현장 검증 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to develop the GC / MS verification procedure conditions for on-site verification in the rapid analysis step using GC / MS to verify chemical decomposition products within 15 minutes to analyze the existing chemical agents. It provides a rapid on-site verification method for chemicals that can be quickly validated by reducing analysis time by more than half of the analysis time.

본 발명의 또 다른 목적은 기존 화학작용제 분석방법의 절반 이상 분석시간을 단축한 획기적 스크리닝 및 신속분석 방법을 채택한 현장(on-site) 검증용 이동 장치 내지 이동 실험실을 제공하는 데 있다.
It is still another object of the present invention to provide a mobile device or mobile laboratory for on-site verification that employs a breakthrough screening and rapid analysis method that reduces analysis time by more than half of the conventional chemical agent analysis method.

본 발명의 또 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Still other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, claims and drawings.

그 동안 화학 작용제 검증 기술 개발 연구 분야에 있어서, 화학 작용제의 신속한 현장 검증 및 식별을 위한 검증용 데이터베이스 및 이동 실험실 장치 운용 기술 개발의 필요성이 대두되었고, 이에 따라 본 발명자들은 검증 기술을 위한 이동 실험실 장치 시제 제작에 착수하였다. 본 발명자들은 AMDIS 소프트웨어를 이용하여, 화학 작용제 식별을 위한 화학 작용제 검증용 데이터베이스를 국방과학연구소 화학 분석실에서 화학 작용제 합성 및 분석을 통하여 구축하였다. 또한 OPCW (Organization for the Prohibition of Chemical Weapons, 화학 무기 금지 기구)에서 제공하는 OCAD를 활용할 수도 있다.
In the field of chemical agent verification technology development research, there has been a need to develop a verification database and mobile laboratory device operation technology for rapid on-site verification and identification of chemical agents. Started production of prototypes. The inventors used AMDIS software to build a database for chemical agent verification for chemical agent identification through chemical agent synthesis and analysis in the Agency for Chemical Analysis. You can also take advantage of OCAD provided by the Organization for the Prohibition of Chemical Weapons (OPCW).

본 발명의 하나의 관점은 (i) 시료를 전처리하는 단계 및 (ii) 상기 전처리된 시료를 신속 분석 조건이 설정된 가스크로마토그래피 질량분석기 (GC/MS)를 이용하여 분석하는 단계 및 (iii) 일반 GC/MS를 이용하여 정밀 분석하는 단계를 포함하는 화학 물질의 신속 현장 검증 방법을 제공하는 것이다. One aspect of the present invention relates to a method comprising the steps of (i) pretreatment of a sample and (ii) analyzing the pretreated sample using a gas chromatography mass spectrometer (GC / MS) with rapid analysis conditions and (iii) general It provides a rapid on-site verification method for chemicals that includes precise analysis using GC / MS.

본 발명에 있어서, 상기 (i) 시료를 전처리하는 단계란, 분석시 방해물질을 제거하고 검출에 적합한 시료 농도를 맞추기 위해 유효성분을 추출하는 과정을 의미한다. 일반적으로 시료의 전처리는 고감도와 선택성, 정밀성의 분석 결과를 가능하게 하며, 또한 분석 컬럼을 보호하는 역할도 한다.In the present invention, the step (i) pretreatment of the sample refers to a process of extracting the active ingredient to remove the interference in the analysis and to adjust the sample concentration suitable for detection. In general, pretreatment of the sample enables analysis results of high sensitivity, selectivity and precision, and also protects the analytical column.

본 발명에 있어서, 상기 시료를 전처리 하는 단계는 예컨대 원심분리, 여과, 액체-액체 추출법 (용매 추출법), 고체상 추출법(solid phase extraction), derivatization 등에 의하여 수행될 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 시료 성분의 종류 및 양, 성분이 포함되어 있는 Matrix 등을 고려하여, 기존에 알려진 전처리 방법 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다.In the present invention, the step of pretreating the sample may be performed by, for example, centrifugation, filtration, liquid-liquid extraction (solvent extraction), solid phase extraction (solid phase extraction), derivatization, but is not necessarily limited thereto. In consideration of the type and amount of the component, the matrix containing the component, etc., it may be appropriately selected from among the known pretreatment methods.

본 발명의 특정화학물질의 신속 현장 검증 방법은 상기 (i) 시료를 전처리 단계 이후에, (ii) 상기 전처리된 시료를 신속 분석 조건이 설정된 가스크로마토그래피 질량분석기 (GC/MS)를 이용하여 분석하는 단계를 거치는 것을 특징으로 한다.The rapid on-site verification method for a specific chemical substance of the present invention comprises (i) analyzing the sample after the pretreatment step, and (ii) analyzing the pretreated sample using a gas chromatography mass spectrometer (GC / MS) in which rapid analysis conditions are set. Characterized by going through the steps.

본 발명자들은 화학 작용제의 종류를 식별하는 데 걸리는 분석 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 분석 조건을 알아내기 위해 예의 연구 및 노력한 결과, GC/MS 신속 분석 조건을 구축하기에 이르렀다. 즉, 본 발명에서는 작용제 종류의 식별을 위한 정밀 분석 절차에서 분석 시간이 길어 신속한 분석이 불가능했던 것을 개선하기 위하여, 가스크로마토그래피 질량분석기 (GC/MS)에 있어서, 오븐의 램프 (Ramp) 온도를 일정하게 설정한 후 초기 오븐 온도를 변화시키면서 시료를 분석하거나, 또는 초기 오븐 온도를 일정하게 설정한 후 오븐의 램프 온도를 변화시키면서 시료를 분석하는 방법에 의하여 최적의 신속 분석 조건을 구축하였다.The present inventors have made intensive research and efforts to find analytical conditions that can drastically shorten the analysis time required to identify the type of chemical agent, and have thus established GC / MS rapid analytical conditions. That is, in the present invention, in order to improve that the analysis time was long in the precise analysis procedure for identification of the agent type, rapid analysis was not possible. In the gas chromatography mass spectrometer (GC / MS), the lamp temperature of the oven was changed. The sample was analyzed by changing the initial oven temperature after setting constant, or by analyzing the sample while changing the lamp temperature of the oven after setting the initial oven temperature constant.

본 명세서의 “신속 분석”이라는 용어는 기존의 정밀 분석 방법에 비해 신속하게 화학 작용제 종류를 식별할 수 있는 진보된 분석 기술을 의미한다. As used herein, the term “fast analysis” refers to advanced analytical techniques that allow for the rapid identification of chemical agent types compared to conventional precision analytical methods.

본 발명의 방법에 있어서, 상기 신속 분석조건이란 GC/MS의 초기 오븐의 온도가 40 내지 80℃로 설정되거나 또는 오븐의 램프 (Ramp) 온도가 분당 30 내지 80℃로 설정된 것을 의미한다. In the method of the present invention, the rapid analysis condition means that the temperature of the initial oven of GC / MS is set to 40 to 80 ℃ or the ramp temperature of the oven is set to 30 to 80 ℃ per minute.

초기 오븐 온도를 너무 낮게 설정하면 분석을 마치고 오븐 온도를 초기 온도까지 내리는데 시간이 지연되어 분석 시간이 지연되게 되므로 신속 분석에 부적합하고, 초기 온도가 너무 높으면 분석시 TIC 상에서 피크 스플리팅 (peak splitting)이 일어나 분해능을 크게 저하시킬 수 있다. 그러므로, 본 발명에 있어서 신속 분석을 달성하기 위한 초기 오븐의 온도는 좋기로는 40 내지 80℃, 더욱 좋기로는 50℃(1min)일 수 있다.If the initial oven temperature is set too low, it will not be suitable for rapid analysis because it will delay the time to complete the analysis and lower the oven temperature to the initial temperature.If the initial temperature is too high, the peak splitting on the TIC will occur. ) Can greatly reduce the resolution. Therefore, in the present invention, the temperature of the initial oven for achieving rapid analysis may preferably be 40 to 80 ° C, more preferably 50 ° C (1 min).

또한, 오븐의 램프 온도를 너무 낮게 설정하면 온도 상승 속도가 느려서 그만큼 분석 시간이 길어지고, 램프 온도를 너무 높게 설정하면 시간은 빨라지나 분해능이 떨어져 결과 해석이 어려울 수 있다. 그러므로, 본 발명에 있어서 신속 분석을 달성하기 위한 오븐의 램프 온도는 좋기로는 30℃~80℃/min, 더욱 좋기로는 50℃/min일 수 있다.In addition, if the lamp temperature of the oven is set too low, the temperature rise rate is slow, and the analysis time is longer. If the lamp temperature is set too high, the time is faster, but the resolution may be difficult to interpret the result. Therefore, the lamp temperature of the oven for achieving rapid analysis in the present invention may preferably be 30 ° C to 80 ° C / min, more preferably 50 ° C / min.

바람직한 구체예에서, 신속 분석조건이란 GC/MS의 초기 오븐의 온도가 40 내지 80℃로 설정되고, 또한 동시에 오븐의 램프 (Ramp) 온도가 분당 30 내지 80℃로 설정된 것을 의미한다.In a preferred embodiment, rapid assay conditions mean that the temperature of the initial oven of GC / MS is set to 40 to 80 ° C., and at the same time the ramp temperature of the oven is set to 30 to 80 ° C. per minute.

다른 바람직한 구체예에서, 상기 신속 분석 조건이란 GC/MS는 투입구 온도가 200 내지 300℃, 초기 오븐의 온도가 40 내지 80℃, 오븐의 램프 (Ramp) 온도가 분당 30 내지 80℃로 설정된 것을 의미한다.In another preferred embodiment, the rapid analysis condition means that the GC / MS is set at an inlet temperature of 200 to 300 ° C, an initial oven temperature of 40 to 80 ° C, and an oven lamp temperature of 30 to 80 ° C per minute. do.

또 다른 바람직한 구체예에서, 상기 신속분석조건이란 GC/MS는 투입구 온도가 200 내지 300℃, 스플릿리스 시간 (splitless time)이 0.1 내지 1.5분, 초기 오븐의 온도가 40 내지 80℃, 오븐의 램프 (Ramp) 온도가 분당 30 내지 80℃로 설정된 것을 의미한다.In another preferred embodiment, the rapid analysis conditions GC / MS is an inlet temperature of 200 to 300 ℃, splitless time (splitless time) of 0.1 to 1.5 minutes, the temperature of the initial oven 40 to 80 ℃, lamp of the oven (Ramp) means that the temperature is set to 30 to 80 ° C per minute.

상기 신속 분석 조건이 설정된 GC/MS를 이용한 신속 분석 (GC/MS) 절차 단계에서, 1개의 분획 (aliquot)을 분석하는데 소요되는 분석 시간은 15분 미만일 수 있다. 신속 분석 절차에서는 스크리닝 분석에서 검출되지 않는 특정화학물질의 분해 산물들을 검증할 수 있는 장점이 있어 분석의 정확성이 높아질 수 있다. In the rapid analysis (GC / MS) procedure step using the GC / MS in which the rapid analysis condition is set, the analysis time for analyzing one aliquot may be less than 15 minutes. Rapid analytical procedures have the advantage of verifying the degradation products of specific chemicals that are not detected in the screening assays, thereby increasing the accuracy of the analysis.

본 발명의 화학 물질의 신속 현장 검증 방법은 상기 (ii) GC/MS분석조건을 이용한 신속 분석 단계 이후에, (iii) 일반 GC/MS 분석조건을 이용하여 정밀 분석하는 단계를 거치는 것을 특징으로 한다. The rapid on-site verification method of the chemical substance of the present invention is characterized in that (ii) after the rapid analysis step using the GC / MS analysis conditions, and (iii) performing a precise analysis using the general GC / MS analysis conditions. .

신속 분석 조건이 설정된 GC/MS를 이용하여 처리된 분석 결과는 AMDIS 소프트웨어를 활용하여 해석하고, 신속 분석에서 양성 (AMDIS 결과 확인)을 나타낸 시료에 대하여 최우선적으로 GC/MSD(Gas Chromatography/Mass Selective Detector) 정밀 분석이 이루어질 수 있도록 함으로써 전체적인 분석 시간을 단축할 수 있다.Analysis results processed using GC / MS with fast analysis conditions are interpreted using AMDIS software, and GC / MSD (Gas Chromatography / Mass Selective) is the first priority for samples that show positive (check AMDIS results) in rapid analysis. Detector) By enabling precise analysis, the overall analysis time can be shortened.

상기 정밀 분석이란, 가스크로마토그래피 질량분석 기술이 속하는 분야에서 일반적으로 사용되는 분석 조건을 사용한 분석 방법을 의미하며, 예컨대, 투입구 온도가 250℃, 초기 오븐의 온도가 40℃, 오븐의 램프 (Ramp) 온도가 분당 10℃로 설정된 일반 GC/MS를 이용하여 시료를 분석하는 것일 수 있다.The precise analysis means an analysis method using analytical conditions generally used in the field to which gas chromatography mass spectrometry belongs. For example, an inlet temperature of 250 ° C., an initial oven temperature of 40 ° C., and an oven lamp ) The sample may be analyzed using a general GC / MS with the temperature set at 10 ° C. per minute.

구체예에서, 상기 정밀분석조건이란 GC/MS의 투입구 온도가 200 내지 300℃, 스플릿리스 시간 (splitless time)이 0.1 내지 1.5분, 초기 오븐의 온도가 40 내지 50℃, 오븐의 램프 (Ramp) 온도가 분당 10 내지 20℃로 설정된 것일 수 있다.In embodiments, the precise analysis conditions are the inlet temperature of the GC / MS 200 to 300 ℃, splitless time (splitless time) 0.1 to 1.5 minutes, the temperature of the initial oven 40 to 50 ℃, ramp of the oven (Ramp) The temperature may be set to 10 to 20 ℃ per minute.

본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명의 화학 물질의 신속 현장 검증 방법은 상기 (i) 시료를 전처리하는 단계를 수행하기에 앞서, 전자코 (electronic nose)를 이용하여 다수의 시료 중 휘발성 물질을 포함하는 시료를 선별하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the rapid on-site verification method of the chemical of the present invention, prior to performing the step (i) pre-treatment of the sample, using the electronic nose (volatile) in a plurality of samples using an electronic nose It characterized in that it further comprises the step of selecting a sample comprising a.

기존의 현장외(off-site) 검증에서는 시료전처리 후 스크리닝 분석을 위해 GC/FID/DFPD기술을 사용하였으며 분석시료의 종류와 개수와 무관하게 우선순위 없이 linear하게 분석시료가 정밀 분석까지 이루어져야 화학작용제의 존재유무를 확인할 수 있었고 검증이 종료될 수 있었다. 이에 반해 본 발명의 현장(on-site) 검증기술에서는 시료전처리 전에 시료를 직접 전자코 예컨대, zNose를 이용하여 스크리닝 분석을 진행한다. 전자코 스크리닝 분석의 경우 휘발성 특정화학물질 (예, 작용제류 등)을 별도의 전처리 없이 직접 분석하는 방법이며 휘발성인 물질들을 2분 내로 검출할 수 있다.In conventional off-site verification, GC / FID / DFPD technology is used for screening analysis after sample pretreatment, and the chemical sample must be precisely analyzed without linearity regardless of the type and number of samples. The presence or absence of and the verification could be terminated. On the other hand, in the on-site verification technology of the present invention, the sample is directly screened using an electronic nose, for example, zNose, before sample preparation. In the case of electronic screening analysis, volatile specific chemicals (eg, agents, etc.) are directly analyzed without any pretreatment, and volatile substances can be detected within 2 minutes.

본 발명의 방법에서는 각종 시료에 대해 전처리에 앞서 전자코 분석 후 positive (관련 peak 확인) 결과가 나타난 시료에 대해 우선적으로 시료 전처리가 진행된다. 이렇듯, 시료 분석에 우선순위가 정해진 상태에서 다음단계 분석을 진행하기 때문에 보다 신속하게 화학 작용제를 포함한 시료를 선행하여 정밀분석 할 수 있다.In the method of the present invention, a sample pretreatment is first performed on a sample in which a positive (relevant peak) result is shown after an electronic nose analysis prior to pretreatment of various samples. In this way, the next step analysis is performed in a state where the sample analysis is prioritized, so that the sample containing the chemical agent can be analyzed more precisely in advance.

본 발명의 방법에서 사용되는 전자코 (electronic nose, e-nose)란, 냄새를 구분하고 화학적 성분을 분석해 내는, 전자 센서와 같은 화학 검출기와 신경 회로망과 같은 패턴 인식 기능을 가진 장치로, 사람의 코가 냄새를 맡고 뇌에 전달하듯이 화학 성분을 전자 센서로 감지해서 프로그램으로 처리한다. 본 발명에서 전자코는 다수의 시료를 스크리닝하여 분석 대상에 우선 순위를 주기 위하여 사용된다. 본 발명에 사용되는 전자코로는 zNose가 좋다.
An electronic nose (e-nose) used in the method of the present invention is a device having a pattern detection function such as a chemical detector and an neural network, such as an electronic sensor, which distinguishes odors and analyzes chemical components. Just as the nose smells and delivers to the brain, chemicals are detected and processed by electronic sensors. In the present invention, the electronic nose is used to screen a plurality of samples to give priority to the analyte. The electronic nose used in the present invention is preferably zNose.

본 발명의 다른 관점은 (i) 전자코 (electronic nose)를 이용하여 다수의 시료 중 휘발성 물질을 포함하는 시료를 선별하는 단계 (ii) 상기 선별된 시료를 전처리하는 단계 및 (iii) 상기 전처리된 시료를 분석하여 포함된 휘발성 물질을 검증하는 단계를 포함하는 화학 물질의 신속 현장 검증 방법을 제공하는 것이다.Another aspect of the invention is to (i) screening a sample comprising volatiles from a plurality of samples using an electronic nose (ii) pretreating the selected sample and (iii) the pretreated It provides a method for rapid on-site verification of a chemical comprising analyzing a sample to verify the contained volatiles.

본 발명자들은 상기 화학 물질의 신속 현장 검증 방법은 모든 시료를 우선 순위 없이 전처리한 후 분석하는 기존의 현장 외(off-site) 검증 절차와 달리, 전자코를 사용하여 전처리할 시료를 우선 선별하여 분석하는 경우 화학 작용제의 존재 유무를 확인하는 분석시간을 획기적으로 줄일 수 있다는 것에 착안하여 본 발명을 완성하게 되었다. 즉, 상술한 GS/MS의 신속 분석 절차와는 별개로 전자코를 사용하여 전처리할 시료를 우선 선별하는 단계를 삽입하는 것만으로도, 분석 시간의 상당한 단축을 달성할 수 있는 것이다.The present inventors, in contrast to the conventional off-site verification procedure, in which the rapid on-site verification of the chemical material is performed after all samples have been pretreated without prioritization, analyzes by first selecting a sample to be pretreated using an electronic nose. In the case of doing so, the present invention has been completed in view of the fact that the analysis time for checking the presence of a chemical agent can be drastically reduced. That is, a significant shortening of the analysis time can be achieved by simply inserting a step of first selecting a sample to be pretreated using an electronic nose separately from the rapid analysis procedure of GS / MS described above.

구체예에서, 상기 전자코에 의하여 우선적으로 분석 대상 시료를 선별한 후, 전처리를 거친 시료를 분석하여 포함된 휘발성 물질을 검증하는 단계 (iii)은 특정화학물질을 분석 및 검출하기 위하여 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 수행될 수 있다. 예컨대, 핵자기공명법, 적외선 분광법, 라만 분광법, X-선 분광법, 자외선, 가시광선 분광법, 근적외선 분광법, Auger 전자분광법, X-선 광전자분광법, 원소분광법, 유도플라즈마분광법, 분광학 현미경 분석법, 라만분광학 현미경 분석법, 적외선분광학 현미경 분석법, 전자 충돌 이온화 방법, 화학적 이온화법, 전기분사이온화법, MALDI, 2차 이온화법, 유도플라즈마이온화법, 질량분석법, 기체크로마토그래피, 기체고체크로마토그래피(Gas-Solid Chromatography), 기체액체크로마토그래피(Gas-Liquid Chromatography), 액체크로마토그래피, 정상크로마토그래피, 역상크로마토그래피, 겔투과크로마토그래피, 초임계 유체 크로마토그래피, 평판 크로마토그래피, 전기 영동법, 결정학적 분석법 등에 의하여 수행될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 화학물질을 분석 및 검출하기 위하여 통상적으로 사용되는 방법이라면 검출하고자 하는 물질의 성질에 따라 적절하게 선택 및 사용할 수 있다.In an embodiment, step (iii) of selecting a sample to be analyzed first by the electronic nose and then analyzing the pretreated sample to verify the volatile substances included therein is commonly used to analyze and detect a specific chemical. It can be carried out by the method. For example, nuclear magnetic resonance, infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, X-ray spectroscopy, ultraviolet, visible light spectroscopy, near infrared spectroscopy, Auger electron spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, elemental spectroscopy, induced plasma spectroscopy, spectroscopy microscopy, Raman spectroscopy Microscopy, Infrared Spectroscopy, Electron Collision Ionization, Chemical Ionization, Electrospray Ionization, MALDI, Secondary Ionization, Inductive Plasma Ionization, Mass Spectrometry, Gas Chromatography, Gas Solid Chromatography ), Gas-Liquid Chromatography, Liquid Chromatography, Normal Chromatography, Reversed Phase Chromatography, Gel Permeation Chromatography, Supercritical Fluid Chromatography, Plate Chromatography, Electrophoresis, Crystallographic Analysis, etc. But is not necessarily limited to, chemical analysis And if the method is commonly used to detect it can be appropriately selected and used according to the nature of the material to be detected.

바람직한 구체예에서, 상기 전처리된 시료의 분석은 가스크로마토그래피 질량분석기 (GC/MS)를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the analysis of the pretreated sample is characterized in that it is carried out using a gas chromatography mass spectrometer (GC / MS).

다른 바람직한 구체예에서, 상기 전처리된 시료의 분석은 신속 분석 조건이 설정된 GC/MS를 이용하여 신속 분석을 수행한 후, 일반 GC/MS를 이용하여 정밀 분석을 수행하는 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 여기에서 상기 신속 분석 조건이란 상술한 바와 같이 초기 오븐의 온도가 40 내지 80℃로 설정되거나 또는 오븐의 램프 (Ramp) 온도가 분당 30 내지 80℃로 설정된 것을 의미한다.In another preferred embodiment, the analysis of the pre-treated sample is characterized by consisting of a method for performing a rapid analysis using a general GC / MS, after performing a rapid analysis using a GC / MS set the rapid analysis conditions In this case, the rapid analysis condition means that the temperature of the initial oven is set to 40 to 80 ° C. or the ramp temperature of the oven is set to 30 to 80 ° C. per minute.

이렇게, 시료의 전처리에 앞서 전자코를 이용하여 전처리할 시료 대상을 우선 선별하는 단계와 신속 분석 조건이 설정된 GC/MS를 이용하여 신속 분석을 수행하는 단계가 함께 조합되는 경우, 분석 시간의 단축에 시너지 효과를 일으키게 되어, 화학작용제의 종류를 식별하는데 걸리는 분석시간을 더욱 더 획기적으로 단축시킬 수 있다.Thus, prior to the pretreatment of the sample, the step of first selecting the sample target to be pretreated by using the electronic nose and the step of performing the rapid analysis using the GC / MS in which the rapid analysis conditions are set, the reduction in analysis time Synergies can be created, further reducing the analysis time required to identify the type of chemical agent.

본 발명의 또 다른 관점은 신속 분석 조건이 설정된 가스크로마토그래피 질량분석기 (GC/MS)를 포함하는 화학 물질의 현장 검증 및 분석 장치를 제공하는 것이다. Another aspect of the present invention is to provide an apparatus for on-site verification and analysis of chemical substances, including gas chromatography mass spectrometers (GC / MS), in which rapid analysis conditions are set.

바람직한 구체예에서, 본 발명의 특정화학물질의 현장 검증 및 분석 장치는 이동식 장치 내지 이동식 실험실인 것을 특징으로 하며, 보다 바람직하게는 신속 분석 조건이 설정된 GC/MS를 탑재한 차량인 것을 특징으로 한다. 보다 신속한 현장 검증을 위하여, 상기 차량은 전자코 (electronic nose)를 추가로 탑재할 수 있다.In a preferred embodiment, the field verification and analysis device of a specific chemical of the present invention is characterized in that the mobile device to a mobile laboratory, more preferably characterized in that the vehicle equipped with GC / MS set the fast analysis conditions . For faster on-site verification, the vehicle can be further equipped with an electronic nose.

본 발명의 현장(on-site) 검증용 이동식 장치 내지 이동식 실험실은 화학전, 화학무기테러, 또는 화학무기 살포가 의심되는 현장에 즉시 출동하여 실시간 검증을 통해 신속 정확하게 화학무기 존재유무를 파악할 수 있으며 이동의 편리성으로 인하여 신속한 테러 증거자료 확보가 가능할 수 있어 화학무기 살포로 인한 피해에 신속히 대처할 수 있다. The mobile device for the on-site verification of the present invention or the mobile laboratory can immediately determine the presence or absence of chemical weapons through the real-time verification by immediately dispatching to the site where the chemical warfare, chemical weapon terrorism, or chemical weapon spraying is suspected. Due to the convenience of terrorism, it is possible to quickly obtain evidence of terrorism, so that it can quickly cope with the damage caused by the spread of chemical weapons.

기존 현장외(off-site) 검증에서 화학작용제 검증이 이루어지기 위해서는 오염지역에서 채취한 시료를 off-site 분석이 가능한 실험실까지 옮겨져야 하는 시간적 불이익이 있어 신속한 검증이 이루어지지 않아 위험 상황에 즉시 대처할 수 없었다. 본 발명자들은 이러한 문제를 해결하고자 현장(on-site) 검증 장치를 개발하였다. In order to perform chemical agent verification in the existing off-site verification, there is a time disadvantage that the sample collected in the contaminated area must be transferred to an off-site analysis laboratory, so that prompt verification cannot be performed to deal with the risk situation immediately. Could not. The inventors have developed an on-site verification device to solve this problem.

본 발명의 현장 검증 장치는 화학전 및 화학무기 테러 등의 긴급 상황 발생시 오염지역에 출동할 수 있는 이동 장치 내지 이동 실험실로서, 현장에서 화학작용제 및 관련 분해물질을 신속, 정확하게 분석할 수 있는 시스템을 구축하고 있다.The field verification apparatus of the present invention is a mobile device or a mobile laboratory that can move to a contaminated area in case of an emergency such as chemical warfare or chemical weapon terrorism, and establishes a system for quickly and accurately analyzing chemical agents and related degradation materials in the field. Doing.

본 발명의 현장(on-site) 검증용 이동 장치는 화학전, 화학무기테러, 또는 화학무기 살포가 의심되는 현장에 즉시 출동하여 실시간 검증을 통해 신속 정확하게 화학무기 존재유무를 파악할 수 있으며 이동의 편리성으로 인하여 신속한 테러 증거자료 확보가 가능할 수 있어 화학무기 살포로 인한 피해에 신속히 대처할 수 있다. Mobile device for on-site verification of the present invention can immediately determine the presence or absence of chemical weapons through real-time verification by immediately dispatched to the site suspected of chemical warfare, chemical weapons terrorism, or chemical weapons spraying and convenience of movement As a result, it is possible to secure evidence of terrorism quickly, and thus to cope with the damage caused by the spread of chemical weapons.

화학전, 화학무기 테러, 대량 살상 무기 제거 작전, 국제 행사 (고위급) 등의 상황에서 피해를 최소화하기 위해서는 신속한 검증 분석이 중요하다. 본 발명은 화학무기 테러 증거 확보를 위한 검증 임무를 수행할 수 있는 현장 검증용 이동 실험실 장치를 현장에 배치하여 위험 상황시 현장에서 화학 작용제 검증 분석이 신속하게 이루어질 수 있도록 하며 분석 시간 단축으로 화학 무기 존재 유무를 신속히 파악하고 신속히 대처 방안을 마련할 수 있게 되어 화학 무기에 대한 피해를 최소화할 수 있는 기반을 마련할 수 있게 한다. 즉, 본 발명의 현장 검증 방법의 가장 큰 장점은 이동 실험실 장치의 협소함으로 인하여 질량 분석 장비가 한 대만 운용되는 상황에서도 현장외 검증 절차보다 시간을 단축시켜 신속하게 화학 작용제를 검증 할 수 있다는 것이다. Rapid verification and analysis is important to minimize damage in situations such as chemical warfare, chemical weapon terrorism, weapons of mass destruction, and international events. According to the present invention, a mobile laboratory apparatus for on-site verification capable of performing a verification mission for securing evidence of chemical weapons terrorism is disposed on a site so that a chemical agent verification analysis can be quickly performed in a field during a dangerous situation, and chemical weapons can be shortened by an analysis time. It will be able to quickly determine the existence and to prepare a countermeasure quickly, thereby laying the foundation for minimizing damage to chemical weapons. That is, the biggest advantage of the field verification method of the present invention is that due to the narrowness of the mobile laboratory apparatus, even when the mass spectrometer is operated in Taiwan, the chemical agent can be quickly verified by reducing the time compared to the off-site verification procedure.

도 1은 현장외 검증 방법의 흐름도이다.
도 2는 현장 검증 방법의 흐름도이다.
도 3은 Ramp 온도를 50oC 설정한 후 오븐의 initial 온도 변화에 따른 GC/MS TIC이다.
도 4는 오븐의 initial 온도를 50oC 설정한 후 ramp 온도 변화에 따른 GC/MS TIC이다.
도 5는 본 발명의 현장 검증 방법의 순서도를 나타낸다.
도 6 시료 전처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
1 is a flowchart of an off-site verification method.
2 is a flowchart of a field verification method.
3 is a GC / MS TIC according to the initial temperature change of the oven after setting the ramp temperature 50oC.
4 is a GC / MS TIC according to the ramp temperature change after setting the initial temperature of the oven 50oC.
5 shows a flowchart of the field verification method of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a sample pretreatment method.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명 하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not to be construed as limiting the scope of the present invention. It will be self-evident.

실시예Example

<현장외(off-site) 검증 및 현장(on-site) 검증시 1개 시료 분석시간 비교><Comparison of Sample Analysis Time for Off-Site Verification and On-Site Verification>

기존의 현장외(off-site) 검증 분석 방법은 zNose선행 분석 없이 전처리를 먼저 진행 후 GC/FID/DFPD 스크리닝 분석을 진행하였기 때문에 화학 작용제를 포함하고 있지 않은 1개의 시료에 대해서도 전처리과정 및 스크리닝 분석을 거치는 대략 18분간의 불필요한 분석 시간이 소요되었다. In the existing off-site verification analysis method, the pretreatment was performed without prior zNose analysis and the GC / FID / DFPD screening analysis was performed. Therefore, the pretreatment process and screening analysis was performed even for one sample containing no chemical agent. It took about 18 minutes of unnecessary analysis time.

그러나, 본 발명의 현장 검증 분석 방법은 zNose 분석을 통한 음성결과가 나타난 시료에 대해서는 전처리과정에서 우선순위에서 배제시킬 수 있었고 GC/FID/DFPD 스크리닝 분석 없이 신속분석(GC/MS)을 진행시킴으로써 분석시간의 상당한 단축이 이루어졌다. 구체적으로, 전처리된 시료를 Inlet 온도: 250℃, Aux. 온도: 280℃, 오븐 초기 온도 50℃(1분), 램프 온도: 50℃/min, final: 280℃(5.4분), Splitless mode (0.75분)의 신속 분석 조건이 설정된 GC/MS(Agilent 5973N mass selective detector equipped with Agilent 6890 plus gas chromatograph)를 이용하여 분석하고, 분석 data는 AMDIS software를 활용하여 해석하였다. 신속분석에서 양성(AMDIS 결과 확인)을 나타낸 시료는 최우선적으로 GC/MSD 정밀분석이 이루어 질 수 있도록 함으로써 전체적인 분석시간을 단축할 수 있다. However, the field verification analysis method of the present invention could be excluded from priorities in the pretreatment process for the sample showing the negative result through the zNose analysis and analyzed by performing the rapid analysis (GC / MS) without GC / FID / DFPD screening analysis. A significant shortening of time has been achieved. Specifically, the pretreated sample was prepared using Inlet temperature: 250 ° C., Aux. Temperature: 280 ° C, oven initial temperature 50 ° C (1 minute), lamp temperature: 50 ° C / min, final: 280 ° C (5.4 minutes), GC / MS with rapid analysis conditions in Splitless mode (0.75 minutes) (Agilent 5973N Mass selective detector equipped with Agilent 6890 plus gas chromatograph) was used, and the analytical data was analyzed using AMDIS software. Samples that are positive in the rapid analysis (checking the AMDIS results) can reduce the overall analysis time by ensuring that GC / MSD precision analysis is performed first.

실험 결과를 현장(on-site) 검증과 현장외(off-site) 검증 방법에 대해 비교하여 표 1에 나타내었다.The experimental results are shown in Table 1 by comparing the on-site and off-site verification methods.

Figure 112011087191327-pat00001
Figure 112011087191327-pat00001

<신속 분석 조건의 구축><Establishment of Rapid Analysis Conditions>

Ramp 온도를 50℃/min로 설정한 후 initial 온도를 40℃~80℃로 변화 시키면서 system performance test solution을 분석하였다. 그 결과 현장(on-site) 검증기술에 가장 적합한 initial 온도는 50℃이었으며, 신속분석을 진행하였을 때 분해능이 가장 뛰어났다(도 3). Initial 온도를 40℃ 이하로 낮게 설정한 경우, 분석을 마치고 오븐온도를 초기온도까지 내리는데 시간이 지연되어 분석시간 또한 지연되게 되어 신속분석에 부적합한 온도였다. 초기 온도가 너무 높으면 분석시 TIC상에서 system performance test solution들의 peak들이 splitting이 일어나 분해능이 크게 저하되었다. The system performance test solution was analyzed by changing the initial temperature to 40 ℃ ~ 80 ℃ after setting the ramp temperature to 50 ℃ / min. As a result, the most suitable initial temperature for the on-site verification technology was 50 ° C., and the resolution was the best when the rapid analysis was performed (FIG. 3). When the initial temperature was set lower than 40 ° C., the analysis time was delayed due to the delay in lowering the oven temperature to the initial temperature after completing the analysis, which was not suitable for rapid analysis. If the initial temperature is too high, the resolution of the peaks of system performance test solutions split on TIC during analysis.

또한, 초기 온도를 50℃(1분)로 설정한 후 램프 온도를 20℃~80℃/ min로 변화 시키면서 특정화학물질을 분석하였다. 20℃/min로 램프 온도를 설정하고 분석을 진행하면 온도상승 속도가 느려서 그만큼 분석시간이 길어졌다. 반면에 램프 온도를 80℃/min 이상으로 설정하여 분석을 진행하면 분석시간은 빨라지나 분해능이 떨어져 데이터 해석에 어려움이 있었다(도 4).In addition, after the initial temperature was set to 50 ° C (1 minute), the specific chemicals were analyzed while changing the lamp temperature to 20 ° C ~ 80 ° C / min. When the lamp temperature was set at 20 ° C./min and the analysis was carried out, the temperature rise rate was slowed and the analysis time was longer. On the other hand, if the analysis proceeds by setting the lamp temperature to 80 ℃ / min or more, the analysis time is faster but the resolution is difficult to interpret the data (Fig. 4).

그 결과를 토대로 현장 검증 기술에 적합한 신속 분석 조건을 아래 [표 2]와 같이 구축하였다.Based on the results, a rapid analysis condition suitable for the field verification technology was constructed as shown in [Table 2] below.

Figure 112011087191327-pat00002
Figure 112011087191327-pat00002

<현장 검증 방법 평가><On-site verification method evaluation>

시료 6종 (토양 시료 3종과 수용액 시료 3종)에 대하여 현장 검증 방법을 실시하였다. 시료 6종 중 시료 1종에만 특정 화학 물질이 존재하였고, zNose로 휘발성 물질이 검출되었을 경우 (실시예 1)와 zNose로 휘발성 물질이 검출되지 않고 신속 분석을 통해 마지막 시료에서 특정 화학 물질을 확인되었을 경우 (실시예 2)를 시험하였다.
Six samples (three soil samples and three aqueous samples) were subjected to a field verification method. Among the six samples, only one of the chemicals was present, and if volatiles were detected with zNose (Example 1) and volatiles were not detected with zNose, specific chemicals were identified from the last sample through rapid analysis. Case (Example 2) was tested.

실시예Example 1:  One: zNosezNose 로 1종 시료에서 휘발성 물질을 검출하였을 때 현장 검증Field verification when volatile substances are detected in one type of sample

시료 접수 후 시료 6종을 스크리닝 분석 (zNose)하였다. 이 과정에서 휘발성 물질의 양성 피크가 나타나는 시료 1종이 선별되어 다음 분석 단계인 전처리 과정에서 선행 분석되었다. 도 6과 같이 전처리하여 3개 분획 분석 시료가 준비되었다. 전처리가 끝난 후 얻어진 시료 1종 분획은 즉시 신속 분석이 진행되었고 동시에 두번째 시료를 전처리 하였다. 신속 분석 (GC/MS)시 첫번째 분획에서 특정 화학 물질이 검증되었다고 가정하여 대조군 (blank) 1개와 분획 1개에 대해 분석이 진행되었다. 신속 분석에서는 zNose에서 검출되지 않은 화학 작용제 및 분해 산물들의 종류를 판독할 수 있는 결과를 얻을 수 있었다. 마지막으로 분획 1개와 대조군 시료 1개에 대해 정밀 분석이 실시되었다. 시료 접수로부터 모든 분석을 거쳐 미지 물질을 확인하기까지 소요되는 총 분석 시간은 표 3과 같았다.After sample reception, six samples were screened (zNose). In this process, one sample showing a positive peak of volatile material was selected and analyzed in advance in the next analysis step, pretreatment. Three fractional analysis samples were prepared by pretreatment as shown in FIG. 6. After the pretreatment, one fraction of the sample was immediately analyzed and the second sample was pretreated. In the rapid analysis (GC / MS), the analysis was performed on one blank and one fraction, assuming that a specific chemical was verified in the first fraction. Rapid analysis was able to read the types of chemical agents and degradation products not detected in zNose. Finally, one fraction and one control sample were analyzed for precision. Table 3 shows the total analysis time from sample receipt to all unknowns.

Figure 112011087191327-pat00003
Figure 112011087191327-pat00003

비교예 1: 아주 운이 좋게도 시료 6종 중 첫번째 선택한 분석 시료에서 특정 화학 물질을 확인하였을 경우 현장외 검증 분석 시간Comparative Example 1: Very lucky off-site validation analysis time when a specific chemical was identified in the first selected analytical sample

시료 6종을 접수해 도 6과 같이 전처리하여 분석을 진행하였다. 시료 1종의 전처리가 끝난 후 얻어진 분획은 즉시 스크리닝 분석 (GC/FID/DFPD)을 진행하였고 다른 분석 장비를 이용하여 정밀 분석 (GC/MS)을 진행하여 미지 물질을 확인하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.Six samples were received and pretreated as shown in FIG. The fraction obtained after the pretreatment of one sample was immediately subjected to screening analysis (GC / FID / DFPD) and to the unknown analysis using other analysis equipment (GC / MS) to identify the unknown substances and the results are shown in the following table. 4 is shown.

Figure 112011087191327-pat00004
Figure 112011087191327-pat00004

분석 시간 비교 = (on site 분석 시간/off site 분석 시간) x 100 = 132분/160 x 100 = 83%Analysis time comparison = (on site analysis time / off site analysis time) x 100 = 132 minutes / 160 x 100 = 83%

시료 6종 중 1개 시료에만 특정 화학 물질이 존재하고 특정 화학 물질이 휘발성이어서 zNose로 검출이 되었을 때 현장 검증 절차는 현장외 검증 절차 대비 분석 시간이 17% 단축되었다.
When only one of six samples contained specific chemicals and the specific chemicals were volatile and detected with zNose, the on-site verification process reduced the analysis time by 17% compared to off-site verification procedures.

실시예Example 2:  2: zNosezNose 로 휘발성 물질을 검출하지 못하고 가장 마지막 분석 시료에서 특정 화학 물질을 신속 분석 방법으로 검출하였을 때 현장 검증 분석 시간Field-tested analysis time when no volatiles were detected and rapid detection of specific chemicals in the last analyte

작용제 분해 산물과 휘발성이 없는 작용제를 zNose에서 검출하지 못하였고, 시료 6개 중 가장 마지막 시료에서 화학 작용제를 확인하였다는 최악의 경우를 가정하여 실험하고, 그 결과 얻어진 분석 시간을 표 5에 나타내었다. 정밀 분석을 통해 분석의 정확성을 높였다.Agonist degradation products and nonvolatile agents were not detected in zNose, and the experiment was performed on the worst case that the chemical agent was identified in the last of six samples, and the analysis time obtained is shown in Table 5. . Precision analysis has increased the accuracy of the analysis.

Figure 112011087191327-pat00005
Figure 112011087191327-pat00005

비교예 2: 마지막 분석 시료에서 특정 화학 물질을 확인하였을 경우 현장외 검증 분석 시간Comparative Example 2: Off-site verification analysis time when a specific chemical was identified in the last analysis sample

가장 마지막 시료에서 화학 작용제를 검증하였을 때 분석 시간을 나타내었다. 시료 1종의 전처리가 끝난 후 얻어진 분획은 즉시 스크리닝 분석 (GC/FID/DFPD)을 진행하였고 다른 분석 장비를 이용하여 정밀 분석 (GC/MS)을 진행하여 미지 물질을 확인하고 그 결과 얻어진 분석 시간을 표 6에 나타내었다. 스크리닝 분석 (GC/FID/DFPD)은 인 (phosphorous)과 황 (sulfur)을 검출할 수 있지만 작용제의 종류를 검증해줄 수 있는 정확한 정보를 제공하지는 못하였다. 작용제 종류에 대한 정확한 분석을 위해서는 모든 분획에 대해 정밀 분석을 실시하여야 했다.

Figure 112011087191327-pat00006
The analysis time is shown when the chemical agent is verified in the last sample. The fractions obtained after the pretreatment of one sample were immediately subjected to screening analysis (GC / FID / DFPD) and to the unknown analysis using other analysis equipment (GC / MS) to identify unknown materials and the resulting analysis time. Is shown in Table 6. Screening assays (GC / FID / DFPD) were able to detect phosphorous and sulfur but did not provide accurate information to verify the type of agent. Accurate analysis of the agent types required precise analysis of all fractions.
Figure 112011087191327-pat00006

분석 시간 비교 = (on site 분석 시간/off site 분석 시간) x 100 = 642분/1,350 x 100 = 48%Analysis time comparison = (on site analysis time / off site analysis time) x 100 = 642 minutes / 1,350 x 100 = 48%

특정화학물질이 비휘발성이어서 zNose가 특정 화학 물질을 검출하지 못할 때 현장 검증 절차는 현장외 검증 절차 대비 분석 시간이 48% 소요되었다. 즉, 현장 검증 절차를 통하여 기존의 분석 시간 대비 분석 시간이 52% 단축되었다.
When zNose was unable to detect a particular chemical because the specific chemical was nonvolatile, the on-site verification process took 48% of the analysis time compared to the off-site verification process. In other words, the on-site verification process reduced the analysis time by 52% compared to the existing analysis time.

실시예Example 3:  3: zNosezNose 로 1종 시료에서 휘발성 물질을 검출하였을 경우 현장 검증On-site verification when volatile substances are detected in one type of sample

실시예 1과 같이 접수 시료 6종 중 1종에서 zNose로 휘발성 물질을 검출하여 그 시료에 분석 우선 순위를 주어 분석하였다. 스크리닝 분석 (zNose) 12분, 전처리 20분, 신속 분석 30분과 정밀 분석에서 70분의 분석 시간이 실시예 1과 같이 소요되었다. 총 분석 시간은 132분이었다(표 3).
As in Example 1, volatile substances were detected by zNose in one of six samples received, and the samples were analyzed by giving an analysis priority. An analysis time of 12 minutes for screening analysis (zNose), 20 minutes for pretreatment, 30 minutes for rapid analysis and 70 minutes for precise analysis was taken as in Example 1. Total analysis time was 132 minutes (Table 3).

비교예Comparative example 3: 마지막 분석 시료에서 특정 화학 물질을 확인하였을 경우  3: When a specific chemical is identified in the last analytical sample 현장외Off-site 검증 분석 시간 Validation Analysis Time

비교예 2와 같이 접수 시료 6종 분석시 가장 마지막 시료에서 특정 화학 물질을 검출하였을 경우 분석 시간을 현장 검증 방법과 비교하였다(표 6). 총 분석시간은 1,350분이었다.As shown in Comparative Example 2, the analysis time was compared with the field verification method when the specific chemicals were detected in the last sample when analyzing the six received samples (Table 6). Total analysis time was 1,350 minutes.

분석 시간 비교 = (on site 분석 시간/off site 분석 시간) x 100 = 132분/1,350 x 100 = 10% Analysis time comparison = (on site analysis time / off site analysis time) x 100 = 132 minutes / 1,350 x 100 = 10%

특정 화학 물질이 휘발성이어서 zNose가 특정 화학 물질을 검출하였을 때 현장 검증 절차는 마지막 분석 시료에서 특정 화학 물질을 확인한 현장외 검증 절차 대비 분석 시간이 단 10%만 소요되었다. 즉, 현장 검증 절차를 통해 기존 분석 시 간 대비 무려 90% 분석 시간이 단축되었다.
When zNose detected a specific chemical because the specific chemical was volatile, the on-site validation procedure took only 10% of the analysis time compared to the off-site validation procedure that identified the specific chemical in the last analytical sample. In other words, the on-site verification process reduced the analysis time by as much as 90% compared to the existing analysis time.

많은 종류의 화학 작용제류는 휘발성 물질에 속하며 전자코에서 검출될 가능성이 높다. 전자코 사용으로 휘발성 물질을 검출함으로써 다수의 시료 중에서 작용제가 들어 있는 시료를 우선적으로 스크리닝할 가능성이 높다. 그러므로 현장외 검증 기술과 비교하여 본 발명에서 개발한 현장 검증 기술에서는 첫번째 시료에서 특정 화학 물질을 확인할 가능성을 크게 향상시켰다. 현장외 검증 기술에서는 시료 중 작용제 존재 가능성에 대해서 우선 순위를 결정해 줄 수 있는 방법이 없으므로 첫번째 시료에서 화학작용제 존재 유무를 확인하여 분석의 우선 순위를 줄 수 있는 경우는 매우 희박하다.Many types of chemical agents are volatiles and are likely to be detected in the nose. It is highly likely to preferentially screen samples containing agents from a large number of samples by detecting volatiles using electronic noses. Therefore, the field verification technology developed in the present invention compared to the off-site verification technology greatly improved the possibility of identifying a specific chemical in the first sample. In the off-site verification technique, there is no way to prioritize the possibility of agent presence in the sample, so it is very rare to identify the presence of chemical agent in the first sample and give priority to the analysis.

상기 실시예에서는 매우 극한 상황에서의 경우를 비교 분석하여 설명하였지만 이러한 경우를 가정하였음에도 현장 검증 절차에 의해 분석 시간이 단축되었음을 확인하였다.In the above embodiment, the case of a very extreme situation has been compared and analyzed. However, even in this case, it was confirmed that the analysis time was shortened by the field verification procedure.

Claims (6)

(i) 전자코 (electronic nose)를 이용하여 다수의 시료 중 휘발성 물질을 포함하는 시료를 선별하는 단계; 그 다음에
(ii) 상기 선별된 시료를 전처리하는 단계; 그 다음에
(iii) 상기 전처리된 시료를 신속 분석 조건이 설정된 가스크로마토그래피 질량분석기 (GC/MS)를 이용하여 분석하는 단계; 그 다음에
(iv) 일반 GC/MS를 이용하여 정밀 분석하는 단계를 포함하는 이동 실험실 내에서 수행되는 특정화학물질(scheduled chemicals) 검증에 필요한 신속 현장 검증 방법,
여기에서 상기 신속 분석 조건이란 상기 GC/MS의 초기 오븐의 온도가 40 내지 80℃로 설정되고 오븐의 램프 (Ramp) 온도가 분당 30 내지 80℃로 설정된 것을 의미한다.
(i) screening a sample comprising volatiles from the plurality of samples using an electronic nose; Then
(ii) pretreating the selected sample; Then
(iii) analyzing the pretreated sample using a gas chromatography mass spectrometer (GC / MS) with fast analysis conditions; Then
(iv) a rapid on-site verification method for the validation of scheduled chemicals performed in mobile laboratories, including the step of performing precise analysis using general GC / MS;
Herein, the rapid analysis condition means that the temperature of the initial oven of the GC / MS is set to 40 to 80 ° C. and the ramp temperature of the oven is set to 30 to 80 ° C. per minute.
삭제delete 제1항에 있어서, 신속분석조건은, GC/MS의 투입구 온도가 200 내지 300℃, 스플릿리스 시간 (splitless time)이 0.1 내지 1.5분으로 더 설정된 것인 방법. The method of claim 1, wherein the rapid analysis condition is further set such that an inlet temperature of the GC / MS is 200 to 300 ° C. and a splitless time is 0.1 to 1.5 minutes. 제1항에 있어서, 정밀분석조건이 GC/MS는 투입구 온도가 200 내지 300℃, 스플릿리스 시간 (splitless time)이 0.1 내지 1.5분, 초기 오븐의 온도가 40 내지 50℃, 오븐의 램프 (Ramp) 온도가 분당 10 내지 20℃로 설정된 방법.According to claim 1, the precision analysis conditions GC / MS, the inlet temperature is 200 to 300 ℃, the splitless time (splitless time) 0.1 to 1.5 minutes, the temperature of the initial oven 40 to 50 ℃, the lamp of the oven (Ramp ) The temperature is set to 10-20 ° C. per minute. 삭제delete 삭제delete
KR1020110114705A 2011-11-04 2011-11-04 Procedures and device for the rapid on-site analysis of scheduled chemicals KR101168199B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110114705A KR101168199B1 (en) 2011-11-04 2011-11-04 Procedures and device for the rapid on-site analysis of scheduled chemicals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110114705A KR101168199B1 (en) 2011-11-04 2011-11-04 Procedures and device for the rapid on-site analysis of scheduled chemicals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101168199B1 true KR101168199B1 (en) 2012-07-25

Family

ID=46717329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110114705A KR101168199B1 (en) 2011-11-04 2011-11-04 Procedures and device for the rapid on-site analysis of scheduled chemicals

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101168199B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103389323A (en) * 2013-07-15 2013-11-13 浙江大学 Method for evaluating ages of precious medicinal materials quickly and losslessly
CN103399092A (en) * 2013-07-15 2013-11-20 浙江大学 Method for rapidly evaluating quality of ginseng
WO2014104649A1 (en) * 2012-12-26 2014-07-03 주식회사 알앤엘바이오 Cancer diagnosis method using respiratory gas
KR20200133608A (en) 2019-05-20 2020-11-30 숙명여자대학교산학협력단 Colorimetric sensor and manufacturing method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020182739A1 (en) * 1999-04-07 2002-12-05 Sadik Omowunmi A. Rapid detection of aromas using integrated gas chromatography with multiarray sensors
KR100643177B1 (en) 2004-11-27 2006-11-10 한국과학기술연구원 Method for determination of volatile organic compounds in sample by gc/ms with spme
KR100821954B1 (en) 1999-04-12 2008-04-15 더 리젠트스 오브 더 유니이버시티 오브 캘리포니아 Portable Gas Chromatography Mass Spectrometer for On-site Chemical Analyses

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020182739A1 (en) * 1999-04-07 2002-12-05 Sadik Omowunmi A. Rapid detection of aromas using integrated gas chromatography with multiarray sensors
KR100821954B1 (en) 1999-04-12 2008-04-15 더 리젠트스 오브 더 유니이버시티 오브 캘리포니아 Portable Gas Chromatography Mass Spectrometer for On-site Chemical Analyses
KR100643177B1 (en) 2004-11-27 2006-11-10 한국과학기술연구원 Method for determination of volatile organic compounds in sample by gc/ms with spme

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
인성마이크로텍, finnigan trace gc ultra의 뛰어난 injector 기술소개

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014104649A1 (en) * 2012-12-26 2014-07-03 주식회사 알앤엘바이오 Cancer diagnosis method using respiratory gas
US9955898B2 (en) 2012-12-26 2018-05-01 Jeong-Chan Ra Cancer diagnosis method using respiratory gas
CN103389323A (en) * 2013-07-15 2013-11-13 浙江大学 Method for evaluating ages of precious medicinal materials quickly and losslessly
CN103399092A (en) * 2013-07-15 2013-11-20 浙江大学 Method for rapidly evaluating quality of ginseng
CN103389323B (en) * 2013-07-15 2015-05-06 浙江大学 Method for evaluating ages of precious medicinal materials quickly and losslessly
KR20200133608A (en) 2019-05-20 2020-11-30 숙명여자대학교산학협력단 Colorimetric sensor and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ibáñez et al. Rapid non-target screening of organic pollutants in water by ultraperformance liquid chromatography coupled to time-of-light mass spectrometry
Gosetti et al. Contaminants in water: non-target UHPLC/MS analysis
Fedorova et al. Comparison of the quantitative performance of a Q‐Exactive high‐resolution mass spectrometer with that of a triple quadrupole tandem mass spectrometer for the analysis of illicit drugs in wastewater
Pitarch et al. Analytical strategy based on the use of liquid chromatography and gas chromatography with triple-quadrupole and time-of-flight MS analyzers for investigating organic contaminants in wastewater
CA2707166C (en) Systems and methods for analyzing substances using a mass spectrometer
Dowling et al. A new mixed mode solid phase extraction strategy for opioids, cocaines, amphetamines and adulterants in human blood with hybrid liquid chromatography tandem mass spectrometry detection
KR101168199B1 (en) Procedures and device for the rapid on-site analysis of scheduled chemicals
Silva Jr et al. Analytical challenges in doping control: Comprehensive two-dimensional gas chromatography with time of flight mass spectrometry, a promising option
US20160195502A1 (en) Method for chiral separation of methamphetamine and amphatamine enantiomers
Watson et al. Air monitoring: New advances in sampling and detection
Salvador et al. Scout-multiple reaction monitoring: A liquid chromatography tandem mass spectrometry approach for multi-residue pesticide analysis without time scheduling
JP4929149B2 (en) Mass spectrometry spectrum analysis method
Grange et al. Automated determination of precursor ion, product ion, and neutral loss compositions and deconvolution of composite mass spectra using ion correlation based on exact masses and relative isotopic abundances
EP2499655A1 (en) Detection and/or quantification of a compound in a sample
Martin et al. On-line solid phase extraction–HPLC–Orbitrap mass spectrometry for screening and quantifying targeted and non-targeted analytes in oil sands process-affected water and natural waters in the Athabasca oil sands region
Barco-Bonilla et al. Determination of 19 volatile organic compounds in wastewater effluents from different treatments by purge and trap followed by gas-chromatography coupled to mass spectrometry
Frenich et al. Quantitative determination of endocrine‐disrupting polychlorinated biphenyls and organochlorinated pesticides in human serum using gas chromatography with electron‐capture detection and tandem mass spectrometry
Rosnack et al. Screening solution using the software platform UNIFI: an integrated workflow by waters
CN114235984A (en) Method for screening compounds with significant differences in different environmental samples
Schreiber Quantitation and identification of pharmaceuticals and personal care products (PPCP) in environmental samples using Advanced TripleTOF® MS/MS Technology
Gosetti et al. Non-target UHPLC/MS analysis of emerging contaminants in water
Zabrouskov et al. Large-scale targeted protein quantification using wide selected-ion monitoring data-independent acquisition
Lee et al. Development of a new UPLC/MS method for systematic toxicological analysis
Halvorsen et al. Determination of Very Low Abundance Diagnostic Proteins in Serum Using Immunocapture LC–MS/MS
Drummer et al. Toxicological analysis: Drug screening and confirmation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160701

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190702

Year of fee payment: 8