KR101759760B1 - 샘플링기구 - Google Patents
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Abstract
본래의 위치에서 용기로부터 재료 샘플을 포획하기 위한 샘플링기구가 제공된다. 본 발명의 실시예들은 전진 가능한 샘플 캡춰요소를 가지는 길게 연장된 프로브로서 배치될 수 있다. 이러한 샘플링기구의 샘플 캡춰요소는 그 기구 말단측 단부 근방에 오목한 샘플 캡처 포켓을 포함할 수 있다. 상기 샘플 캡춰 포켓은 샘플 캡춰요소가 상기 재료 속으로 전진할 때 재료의 공지된 양을 포획하기 위하여 적용된다. 재료 샘플은 샘플 캡춰요소가 후퇴될 때 샘플 캡춰 포켓 내에 트랩된다. 상기 샘플 캡춰 포켓은 재료를 수용하는 포트와 재료를 방출하는 포트를 구비할 수 있다. 이 포트들은 샘플 캡춰요소를 관통하여 연장되는 대응되는 재료 이송 채널들과 연통되어 위치될 수 있다. 본 발명의 샘플링기구는 샘플 포획과 샘플 처리의 실질적인 동시 진행을 하기 위하여 제공된다.
Description
본 발명은 재료 샘플을 얻기 위한 샘플링기구에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 반응용기와 같은 용기로부터 제한 없이 반응/반응물질 샘플과 같은 샘플을 추출하기 위한 전진 가능한 샘플 캡춰 요소를 가지는 샘플링기구에 관한 것이다.
복수의 상황 및/또는 공정에 있어서, 재료를 포함하고 있는 용기로부터 재료의 샘플을 추출할 필요가 있다는 것은 본 발명의 통상의 기술자에게 자명한 사항이다. 그러한 추출은 대개 검사 또는 실험을 위하여 필요하지만, 다른 목적을 위해서도 수행될 수 있다.
공정 모니터링과 관련하여, 병렬합성(결합화학) 응용분야, 유기체 합성, 화학 공정 개발, 및 연구소 공정의 제조규모 확대와 같은 복수의 공정에서 제한 없이 샘플 추출이 요망될 수 있다. 복수의 다른 그러한 응용분야에서 샘플 추출은 관심대상이며 당업자들에게도 알려져있다.
공지의 샘플링기구는 수동으로 작동될 수 있으며, 원격조작으로 장착되거나 대상 재료를 포함하는 용기에 장착되는 진공계(vacuum-based) 기구를 채용하거나, 대상 재료의 양을 흡인할 수 있는 바이패스 포트 또는 이와 유사한 메카니즘을 채용할 수 있다. 그러나, 공지의 기구 및 방법은 대체로 추출된 샘플을 용기로부터 제거하고 이후 그 샘플이 ??칭(quenching) 또는 유사한 방식으로 조절되기 전에 다른 용기로 이송할 것을 요구한다.
공지의 수동 기구는 샘플 포획 및 후속의 샘플 조작의 타이밍에 관한 정밀성이 통상적으로 부족하고, 처리 자동화에 적합하지 않았다. 더욱이, 공지의 수동 기기는 단지 대기압일 때 샘플을 취하기 위하여 작동될 수 있다. 압력 하에서 발생하는 반응들은 그러한 수동 기구로는 샘플을 취할 수 없었다. 샘플링될 수 있는 지점까지 루프(loop)를 통하여 반응물이 흐르는 바이패스 타입의 샘플링기구는 압력 하에서의 샘플 반응을 위하여 사용될 수 있지만, 그러한 기구는 많은 반응 양이 요구되는 문제가 있다.
공지의 자동 기구는 ??칭, 희석 등 샘플 포획과 대략 동시에 진행하는 처리는 허용되지 않고, 오히려 샘플을 먼저 다른 용기로 이동시킬 필요가 있었다. 결과적으로, 주어진 샘플의 상태는 샘플 추출의 시점으로부터 ??칭 등의 시점까지 실제로 변동될 수 있다.
공정 모니터링과 관련하여, 병렬합성(결합화학) 응용분야, 유기체 합성, 화학 공정 개발, 및 연구소 공정의 제조규모 확대와 같은 복수의 공정에서 제한 없이 샘플 추출이 요망될 수 있다. 복수의 다른 그러한 응용분야에서 샘플 추출은 관심대상이며 당업자들에게도 알려져있다.
공지의 샘플링기구는 수동으로 작동될 수 있으며, 원격조작으로 장착되거나 대상 재료를 포함하는 용기에 장착되는 진공계(vacuum-based) 기구를 채용하거나, 대상 재료의 양을 흡인할 수 있는 바이패스 포트 또는 이와 유사한 메카니즘을 채용할 수 있다. 그러나, 공지의 기구 및 방법은 대체로 추출된 샘플을 용기로부터 제거하고 이후 그 샘플이 ??칭(quenching) 또는 유사한 방식으로 조절되기 전에 다른 용기로 이송할 것을 요구한다.
공지의 수동 기구는 샘플 포획 및 후속의 샘플 조작의 타이밍에 관한 정밀성이 통상적으로 부족하고, 처리 자동화에 적합하지 않았다. 더욱이, 공지의 수동 기기는 단지 대기압일 때 샘플을 취하기 위하여 작동될 수 있다. 압력 하에서 발생하는 반응들은 그러한 수동 기구로는 샘플을 취할 수 없었다. 샘플링될 수 있는 지점까지 루프(loop)를 통하여 반응물이 흐르는 바이패스 타입의 샘플링기구는 압력 하에서의 샘플 반응을 위하여 사용될 수 있지만, 그러한 기구는 많은 반응 양이 요구되는 문제가 있다.
공지의 자동 기구는 ??칭, 희석 등 샘플 포획과 대략 동시에 진행하는 처리는 허용되지 않고, 오히려 샘플을 먼저 다른 용기로 이동시킬 필요가 있었다. 결과적으로, 주어진 샘플의 상태는 샘플 추출의 시점으로부터 ??칭 등의 시점까지 실제로 변동될 수 있다.
따라서, 공지된 샘플링기구의 이러한 문제들에 기초하여, 제자리에서 정확하고 반복적으로 샘플의 알려진 양을 포획할 수 있고 ??칭 또는 다른 샘플처리작업을 샘플 포획과 동시에 진행할 수 있는 샘플링기구가 요망된다. 본 발명의 샘플 캡춰기구는 그러한 기구이다.
본 발명의 실시예들은 전진 가능한 샘플 캡춰요소를 가지는 길게 연장된 프로브로서 배치될 수 있다. 그 중에서도, 본 발명의 샘플링기구는 적은 반응 양(reaction volumes)(예컨대, 5~100㎕)을 샘플링하고 이로부터 샘플을 추출하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명의 샘플링기구는 실링된 유닛이기 때문에, 가압되거나 비워진 반응챔버 내로 향한 포트(port)를 통하여 가압된 반응 양을 샘플링할 수 있다. 본 발명의 샘플링기구는 또한 광범위한 온도 범위(예컨대 -40℃~150℃)에 걸쳐 사용될 수 있다.
공지의 기구와 달리, 본 발명의 샘플링기구는 샘플 포획과 샘플처리(예컨대, ??칭, 희석 혼합 등)를 실질적으로 동시에 진행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 샘플링기구를 사용하면, 샘플 포획과 샘플 처리 사이에 샘플 상태의 변화를 최소화하거나 제거할 수 있다. 이는 현재의 기구로서는 가능하지 않다.
한 실시예에서, 본 발명의 샘플링기구는 일정 길이의 대략 실린더형의 중공형상의 외부 튜브를 포함한다. 상기 외부 튜브의 기구 몸체 중심측 단부(proximal end)는 프로브 액추에이터 조립체의 몸체부에 클램핑되거나 부착될 수 있다. 상기 외부 튜브의 기구 말단측 단부 내에는, 외측 슬리브, 내측 슬리브 및 전진 가능한 샘플 캡춰요소를 포함하는 조립체가 동심으로(concentrically) 배치된다. 대략 머리가 절단된 원뿔형(frustoconical)의 어댑터가 상기 외부 튜브의 기구 말단측 단부에 부착되며, 이 어댑터는 상기 외측 슬리브의 직경에 근사(近似)한 축소된 직경으로 테이퍼져 있다.
상기 외측 슬리브는 어댑터 내에 수용되며, 그 외측 슬리브의 칼러와 어댑터 내의 어깨부 사이의 결합에 의해서 어댑터에 유지된다. 상기 외측 슬리브의 기구 말단측 단부는 어댑터의 축소된 직경의 구멍을 통하여 연장되어 이로부터 돌출된다.
상기 내측 슬리브는 기구 말단측 단부의 내부 직경 및 외부 직경보다 큰 내부 직경 및 외부 직경을 가지는 몸체부를 가진다. 상기 내측 슬리브의 기구 말단측 단부 및 몸체부는 내측 슬리브의 내부 및 외부를 따라 어깨부를 형성하는 칼러에 의해서 구분된다. 상기 내측 슬리브의 기구 말단측 단부는 상기 외측 슬리브 내에 위치하며, 내측 슬리브의 칼러의 바닥 어깨부는 외측 슬리브의 칼러와 접촉한다. 상기 내측 슬리브의 큰 직경의 몸체부는 상기 외부 튜브의 기구 말단측 단부 내로 연장된다.
상기 외측 슬리브와 내측 슬리브는 서로 어댑터에 의하여 위치결정되어 유지되며, 어댑터는 상기 내측 슬리브 칼러의 상부 어깨부를 외부 튜브의 말단면에 대하여 타이트하게 가압한다. 결과적으로, 상기 어댑터가 외부 튜브에 완전히 조립될 때, 상기 내측 슬리브와 외측 슬리브는 서로 긴밀하게 유지되어 상기 외부 튜브 및 어댑터에 대한 이동이 방지된다.
상기 샘플 캡춰요소는 내측 슬리브 내에 왕복 이동 가능하게 위치한다. 상기 샘플 캡춰요소의 외부 직경은 내측 슬리브의 내부 직경에 가까운 치수로 제공되어, 그 사이에 타이트하지만 미끄럼 가능한 끼워맞춤(slidable fit)이 형성된다. 상기 샘플 캡춰요소가 후퇴(폐쇄) 위치일 때, 그 기구 말단측 단부는 상기 내측 포팅 슬리브 및 외측 슬리브의 기구 말단측 단부들과 대략 동일하게 위치한다. 상기 샘플 캡춰요소가 전진(샘플링)위치일 때, 그 기구 말단측 단부는 외측 슬리브의 기구 말단측 단부로부터 돌출될 수 있다. 상기 샘플 캡춰요소는 오목한 샘플 캡춰 포켓을 구비하며, 이 포켓은 샘플 캡춰요소 전진 동안, 대상 샘플에 노출되어 그 샘플의 일정량을 포획한다.
상기 샘플 캡춰요소의 기구 몸체쪽 부분은 내측 슬리브의 몸체부의 확장된 내부 직경 내로 연장된다. 상기 샘플 캡춰요소의 기구 몸체 중심측 단부는, 외부 튜브 내에 동심으로 배치된 대략 중공형상의 내부 튜브의 기구 말단측 단부 내에 수용된다. 상기 내부 튜브의 외부 직경은 내부 포팅 슬리브의 몸체부의 내부 직경과 근사(近似)하여 그 사이에 타이트하지만 미끄럼 가능한 끼워맞춤이 형성된다. 상기 샘플 캡춰요소는 상기 내부 튜브 내에 핀에 의하여 유지된다.
본 발명기구의 자동화된(자동 샘플링) 실시예에서, 상기 내부 튜브의 기구 몸체 중심측 단부는 외부 튜브의 기구 몸체 중심측 단부를 통하여 연장되어, 상기 샘플 캡춰요소의 전후진을 제공하는 액추에이터(예컨대 공압식 실린더)에 결합된다. 본 발명 기구의 손으로 작동되는(수동의) 실시예에서는, 상기 내부 튜브는 사용자에 의하여 수동으로 작동될 때 상기 샘플 캡춰요소의 전진 및 후진을 제공하는 수동 작동의 레버 기구 또는 선형적으로 구동되는 플런저에 유사하게 결합될 수 있다.
상기 샘플 캡춰요소의 전진 및 후진 동안, 상기 샘플 캡춰요소는, 내부 튜브의 외면과 내측 포팅 슬리브의 중심측 부분 내면 사이의 접촉 뿐만 아니라, 샘플 캡춰요소의 외면과 내측 포팅 슬리브의 기구 말단측 단부의 내면 사이의 접촉에 의하여 안내된다. 이에 따라 상기 샘플 캡춰요소의 적절한 선형 운동이 확실하게 이루어진다. 왕복 이동 동안 상기 샘플 캡춰요소의 회전은 필요하다면 방지될 수 있다.
상기 샘플 캡춰요소는, 퍼지/통풍(venting)을 위하여 또한 샘플 캡춰 포켓 내에 위치한 재료 샘플의 그 자리에서의 처리(혼합, 희석, ??칭 등)를 위하여 포트가 형성되어 있다. 특히, 상기 샘플 캡춰 포켓은 공급 포트와 퍼지/통풍 포트를 구비하고, 각 포트들은 상응하는 채널에 연통되어 있고, 이 채널은 상기 샘플 캡춰요소를 관통하여 연장되어 그 기구 몸체 중심측 단부에 채널 출구가 형성된다. 샘플 라인(예컨대, 관(tubing))이 이들 공급 및 퍼지/통풍 채널의 각각에 결합되어, 처리 재료를 상기 샘플 캡춰 포켓으로 유도하고 동시에 통풍 및 상기 샘플 캡춰 포켓으로부터의 재료 퍼지를 가능하게 한다. 이러한 관은 내부 튜브를 통과하는 경로를 가진다. 상기 내측 슬리브의 기구 말단측 단부는 포팅 슬롯을 구비하며, 이 슬롯은 처리(예컨대, 혼합, 희석, ??칭) 또는 퍼지/통풍 사이클 동안 샘플 캡춰 포켓의 포트들을 상기 샘플 캡춰요소의 대응하는 채널들에 연통시킨다.
다른 실시예에서, 상술한 구성은 더 적은 수의 개별 부품을 가지도록 변경될 수 있다. 특히, 이 변경 실시예에서는, 상기 내측 및 외측 슬리브와 어댑터는 하나의 부품으로 결합된다. 이 부품은 단부 캡을 형성하며, 단부 캡은 외부 튜브의 기구 말단측 단부에 나사 결합되며, 상기 샘플 캡춰요소를 위한 왕복 이동 가이드 및 보호 커버로서 작용한다. 상기 단부 캡은 내부 채널 또는 홈을 형성하며, 이 채널 또는 홈은 상기 샘플 캡춰요소의 샘플 캡춰 포켓의 포트들을 상기 샘플 캡춰요소의 채널들에 연결시킨다.
이러한 실시예를 사용하는 동안, 프로브의 기구 말단측 단부는 추출대상 샘플을 포함하는 재료에 담궈지거나 재료 표면 근방에 유지된다. 원하는 시간에, 상기 샘플 캡춰요소는 상기 재료 속으로 전진하여, 재료의 양을 샘플 캡춰 포켓에 채우고, 상기 샘플 캡춰요소가 이어서 그 폐쇄 위치로 후퇴함에 따라서 상기 재료를 그 포켓에 유지한다. 샘플 캡춰 포켓 내에 트랩된(trapped) 재료 샘플은 ??칭 또는 희석 물질과 접촉함으로써 처리될 수 있고, 이에 따라 재료 샘플을 다른 기구 또는 용기로 이송하기 전에 진행 중인 반응의 정지 또는 샘플 희석이 이루어진다.
본 발명의 샘플링기구의 샘플 캡춰요소가 샘플 포획을 위하여 반응 양 속으로 전진할 때, 상기 샘플 라인은 통상 비워지며 샘플링 반응에 대하여 중성인 가스 또는 액체로 퍼지된다. 상기 샘플 캡춰요소가 반응 양 내로 전진할 때, 샘플 캡춰 포켓 내의 어떤 재료가 반응재료와 접촉하게 된다는 것은 명백하다.
퍼지재료의 선택은 샘플링되는 반응에 따라서 달라질 수 있다. 예컨대 가스상의 퍼지재료는 만약 반응 양이 적고 그 반응이 압력하에서 일어나는 경우라면 이상적이지 않을 수 있는데, 이는 퍼지가스가 반응압력에 변동을 야기하기 때문이다. 유사하게, 상기 샘플 캡춰요소가 전진할 때, 상기 샘플 캡춰 포켓내에 존재하는 유체는 반응재료와 신속하게 혼합될 것이다. ??칭 매체의 잔여물은 반응을 저하시킬 수 있다는 것도 고려되어야만 한다.
상기 샘플 캡춰요소가 전진하는 동안, 미리 비워져 있던 샘플라인에 ??칭 매체가 채워질 수 있다. 상기 샘플링기구를 통한 흐름 경로에는 상기 샘플 캡춰요소 내에 이송 포트들과 바이패스 홈을 포함할 수 있어, 상기 샘플 캡춰요소가 전진한 위치에 있을 때, 유체 흐름 순환로를 형성할 수 있다.
상술한 실시예의 경우에, 상기 내측 슬리브(또는 결합된 요소)의 포팅 슬롯은, 상기 샘플 캡춰요소가 완전히 전진하였을 때 상기 샘플 캡춰요소 이송 포트들과 정렬되어 상기 바이패스 홈과 채널을 통한 흐름 및 상기 샘플 라인 순환로내의 흐름을 허용한다. 따라서, 상기 샘플 캡춰요소가 여전히 전진하고 있을 때, ??칭 매체가 상기 샘플 캡춰요소로 도입되어 압력 하에서 유지될 수 있다. 이러한 방식으로, ??칭 매체는 상기 샘플 캡춰 포켓으로 즉시 흐를 수 있으며, 샘플 캡춰요소의 후퇴 및 그에 따른 샘플 캡춰 포켓 포트와 내측 슬리브의 포팅 슬롯의 정렬시에 포획된 재료 샘플과 혼합될 수 있다.
따라서, 공지의 장치 및 방법들과는 달리, 본 발명의 샘플링기구는 포획된 샘플이 여전히 샘플링기구에 있을 때도 샘플처리를 할 수 있다. 더욱이, ??칭 매체 또는 다른 재료를 예비 공급함으로써, 샘플 캡춰요소의 후퇴 즉시 샘플 처리를 초기화할 수 있다. 이는 포획된 재료를 그것이 추출되었던 샘플 양의 조건에 가능한 근접한 상태로 유지할 수 있게 한다.
공지의 기구와 달리, 본 발명의 샘플링기구는 샘플 포획과 샘플처리(예컨대, ??칭, 희석 혼합 등)를 실질적으로 동시에 진행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 샘플링기구를 사용하면, 샘플 포획과 샘플 처리 사이에 샘플 상태의 변화를 최소화하거나 제거할 수 있다. 이는 현재의 기구로서는 가능하지 않다.
한 실시예에서, 본 발명의 샘플링기구는 일정 길이의 대략 실린더형의 중공형상의 외부 튜브를 포함한다. 상기 외부 튜브의 기구 몸체 중심측 단부(proximal end)는 프로브 액추에이터 조립체의 몸체부에 클램핑되거나 부착될 수 있다. 상기 외부 튜브의 기구 말단측 단부 내에는, 외측 슬리브, 내측 슬리브 및 전진 가능한 샘플 캡춰요소를 포함하는 조립체가 동심으로(concentrically) 배치된다. 대략 머리가 절단된 원뿔형(frustoconical)의 어댑터가 상기 외부 튜브의 기구 말단측 단부에 부착되며, 이 어댑터는 상기 외측 슬리브의 직경에 근사(近似)한 축소된 직경으로 테이퍼져 있다.
상기 외측 슬리브는 어댑터 내에 수용되며, 그 외측 슬리브의 칼러와 어댑터 내의 어깨부 사이의 결합에 의해서 어댑터에 유지된다. 상기 외측 슬리브의 기구 말단측 단부는 어댑터의 축소된 직경의 구멍을 통하여 연장되어 이로부터 돌출된다.
상기 내측 슬리브는 기구 말단측 단부의 내부 직경 및 외부 직경보다 큰 내부 직경 및 외부 직경을 가지는 몸체부를 가진다. 상기 내측 슬리브의 기구 말단측 단부 및 몸체부는 내측 슬리브의 내부 및 외부를 따라 어깨부를 형성하는 칼러에 의해서 구분된다. 상기 내측 슬리브의 기구 말단측 단부는 상기 외측 슬리브 내에 위치하며, 내측 슬리브의 칼러의 바닥 어깨부는 외측 슬리브의 칼러와 접촉한다. 상기 내측 슬리브의 큰 직경의 몸체부는 상기 외부 튜브의 기구 말단측 단부 내로 연장된다.
상기 외측 슬리브와 내측 슬리브는 서로 어댑터에 의하여 위치결정되어 유지되며, 어댑터는 상기 내측 슬리브 칼러의 상부 어깨부를 외부 튜브의 말단면에 대하여 타이트하게 가압한다. 결과적으로, 상기 어댑터가 외부 튜브에 완전히 조립될 때, 상기 내측 슬리브와 외측 슬리브는 서로 긴밀하게 유지되어 상기 외부 튜브 및 어댑터에 대한 이동이 방지된다.
상기 샘플 캡춰요소는 내측 슬리브 내에 왕복 이동 가능하게 위치한다. 상기 샘플 캡춰요소의 외부 직경은 내측 슬리브의 내부 직경에 가까운 치수로 제공되어, 그 사이에 타이트하지만 미끄럼 가능한 끼워맞춤(slidable fit)이 형성된다. 상기 샘플 캡춰요소가 후퇴(폐쇄) 위치일 때, 그 기구 말단측 단부는 상기 내측 포팅 슬리브 및 외측 슬리브의 기구 말단측 단부들과 대략 동일하게 위치한다. 상기 샘플 캡춰요소가 전진(샘플링)위치일 때, 그 기구 말단측 단부는 외측 슬리브의 기구 말단측 단부로부터 돌출될 수 있다. 상기 샘플 캡춰요소는 오목한 샘플 캡춰 포켓을 구비하며, 이 포켓은 샘플 캡춰요소 전진 동안, 대상 샘플에 노출되어 그 샘플의 일정량을 포획한다.
상기 샘플 캡춰요소의 기구 몸체쪽 부분은 내측 슬리브의 몸체부의 확장된 내부 직경 내로 연장된다. 상기 샘플 캡춰요소의 기구 몸체 중심측 단부는, 외부 튜브 내에 동심으로 배치된 대략 중공형상의 내부 튜브의 기구 말단측 단부 내에 수용된다. 상기 내부 튜브의 외부 직경은 내부 포팅 슬리브의 몸체부의 내부 직경과 근사(近似)하여 그 사이에 타이트하지만 미끄럼 가능한 끼워맞춤이 형성된다. 상기 샘플 캡춰요소는 상기 내부 튜브 내에 핀에 의하여 유지된다.
본 발명기구의 자동화된(자동 샘플링) 실시예에서, 상기 내부 튜브의 기구 몸체 중심측 단부는 외부 튜브의 기구 몸체 중심측 단부를 통하여 연장되어, 상기 샘플 캡춰요소의 전후진을 제공하는 액추에이터(예컨대 공압식 실린더)에 결합된다. 본 발명 기구의 손으로 작동되는(수동의) 실시예에서는, 상기 내부 튜브는 사용자에 의하여 수동으로 작동될 때 상기 샘플 캡춰요소의 전진 및 후진을 제공하는 수동 작동의 레버 기구 또는 선형적으로 구동되는 플런저에 유사하게 결합될 수 있다.
상기 샘플 캡춰요소의 전진 및 후진 동안, 상기 샘플 캡춰요소는, 내부 튜브의 외면과 내측 포팅 슬리브의 중심측 부분 내면 사이의 접촉 뿐만 아니라, 샘플 캡춰요소의 외면과 내측 포팅 슬리브의 기구 말단측 단부의 내면 사이의 접촉에 의하여 안내된다. 이에 따라 상기 샘플 캡춰요소의 적절한 선형 운동이 확실하게 이루어진다. 왕복 이동 동안 상기 샘플 캡춰요소의 회전은 필요하다면 방지될 수 있다.
상기 샘플 캡춰요소는, 퍼지/통풍(venting)을 위하여 또한 샘플 캡춰 포켓 내에 위치한 재료 샘플의 그 자리에서의 처리(혼합, 희석, ??칭 등)를 위하여 포트가 형성되어 있다. 특히, 상기 샘플 캡춰 포켓은 공급 포트와 퍼지/통풍 포트를 구비하고, 각 포트들은 상응하는 채널에 연통되어 있고, 이 채널은 상기 샘플 캡춰요소를 관통하여 연장되어 그 기구 몸체 중심측 단부에 채널 출구가 형성된다. 샘플 라인(예컨대, 관(tubing))이 이들 공급 및 퍼지/통풍 채널의 각각에 결합되어, 처리 재료를 상기 샘플 캡춰 포켓으로 유도하고 동시에 통풍 및 상기 샘플 캡춰 포켓으로부터의 재료 퍼지를 가능하게 한다. 이러한 관은 내부 튜브를 통과하는 경로를 가진다. 상기 내측 슬리브의 기구 말단측 단부는 포팅 슬롯을 구비하며, 이 슬롯은 처리(예컨대, 혼합, 희석, ??칭) 또는 퍼지/통풍 사이클 동안 샘플 캡춰 포켓의 포트들을 상기 샘플 캡춰요소의 대응하는 채널들에 연통시킨다.
다른 실시예에서, 상술한 구성은 더 적은 수의 개별 부품을 가지도록 변경될 수 있다. 특히, 이 변경 실시예에서는, 상기 내측 및 외측 슬리브와 어댑터는 하나의 부품으로 결합된다. 이 부품은 단부 캡을 형성하며, 단부 캡은 외부 튜브의 기구 말단측 단부에 나사 결합되며, 상기 샘플 캡춰요소를 위한 왕복 이동 가이드 및 보호 커버로서 작용한다. 상기 단부 캡은 내부 채널 또는 홈을 형성하며, 이 채널 또는 홈은 상기 샘플 캡춰요소의 샘플 캡춰 포켓의 포트들을 상기 샘플 캡춰요소의 채널들에 연결시킨다.
이러한 실시예를 사용하는 동안, 프로브의 기구 말단측 단부는 추출대상 샘플을 포함하는 재료에 담궈지거나 재료 표면 근방에 유지된다. 원하는 시간에, 상기 샘플 캡춰요소는 상기 재료 속으로 전진하여, 재료의 양을 샘플 캡춰 포켓에 채우고, 상기 샘플 캡춰요소가 이어서 그 폐쇄 위치로 후퇴함에 따라서 상기 재료를 그 포켓에 유지한다. 샘플 캡춰 포켓 내에 트랩된(trapped) 재료 샘플은 ??칭 또는 희석 물질과 접촉함으로써 처리될 수 있고, 이에 따라 재료 샘플을 다른 기구 또는 용기로 이송하기 전에 진행 중인 반응의 정지 또는 샘플 희석이 이루어진다.
본 발명의 샘플링기구의 샘플 캡춰요소가 샘플 포획을 위하여 반응 양 속으로 전진할 때, 상기 샘플 라인은 통상 비워지며 샘플링 반응에 대하여 중성인 가스 또는 액체로 퍼지된다. 상기 샘플 캡춰요소가 반응 양 내로 전진할 때, 샘플 캡춰 포켓 내의 어떤 재료가 반응재료와 접촉하게 된다는 것은 명백하다.
퍼지재료의 선택은 샘플링되는 반응에 따라서 달라질 수 있다. 예컨대 가스상의 퍼지재료는 만약 반응 양이 적고 그 반응이 압력하에서 일어나는 경우라면 이상적이지 않을 수 있는데, 이는 퍼지가스가 반응압력에 변동을 야기하기 때문이다. 유사하게, 상기 샘플 캡춰요소가 전진할 때, 상기 샘플 캡춰 포켓내에 존재하는 유체는 반응재료와 신속하게 혼합될 것이다. ??칭 매체의 잔여물은 반응을 저하시킬 수 있다는 것도 고려되어야만 한다.
상기 샘플 캡춰요소가 전진하는 동안, 미리 비워져 있던 샘플라인에 ??칭 매체가 채워질 수 있다. 상기 샘플링기구를 통한 흐름 경로에는 상기 샘플 캡춰요소 내에 이송 포트들과 바이패스 홈을 포함할 수 있어, 상기 샘플 캡춰요소가 전진한 위치에 있을 때, 유체 흐름 순환로를 형성할 수 있다.
상술한 실시예의 경우에, 상기 내측 슬리브(또는 결합된 요소)의 포팅 슬롯은, 상기 샘플 캡춰요소가 완전히 전진하였을 때 상기 샘플 캡춰요소 이송 포트들과 정렬되어 상기 바이패스 홈과 채널을 통한 흐름 및 상기 샘플 라인 순환로내의 흐름을 허용한다. 따라서, 상기 샘플 캡춰요소가 여전히 전진하고 있을 때, ??칭 매체가 상기 샘플 캡춰요소로 도입되어 압력 하에서 유지될 수 있다. 이러한 방식으로, ??칭 매체는 상기 샘플 캡춰 포켓으로 즉시 흐를 수 있으며, 샘플 캡춰요소의 후퇴 및 그에 따른 샘플 캡춰 포켓 포트와 내측 슬리브의 포팅 슬롯의 정렬시에 포획된 재료 샘플과 혼합될 수 있다.
따라서, 공지의 장치 및 방법들과는 달리, 본 발명의 샘플링기구는 포획된 샘플이 여전히 샘플링기구에 있을 때도 샘플처리를 할 수 있다. 더욱이, ??칭 매체 또는 다른 재료를 예비 공급함으로써, 샘플 캡춰요소의 후퇴 즉시 샘플 처리를 초기화할 수 있다. 이는 포획된 재료를 그것이 추출되었던 샘플 양의 조건에 가능한 근접한 상태로 유지할 수 있게 한다.
본 발명의 샘플링기구는 적은 반응 양을 샘플링하고, 반응 양 내에서 샘플을 추출하기 위해 사용될 수 있다.
공지의 기구와 달리, 본 발명의 샘플링기구는 샘플 포획과 샘플처리(예컨대, ??칭, 희석 혼합 등)를 실질적으로 동시에 진행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 샘플링기구를 사용하면, 샘플 포획과 샘플 처리 사이에 샘플 상태의 변화를 최소화하거나 제거할 수 있다.
공지의 기구와 달리, 본 발명의 샘플링기구는 샘플 포획과 샘플처리(예컨대, ??칭, 희석 혼합 등)를 실질적으로 동시에 진행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 샘플링기구를 사용하면, 샘플 포획과 샘플 처리 사이에 샘플 상태의 변화를 최소화하거나 제거할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 자동 샘플링기구의 일 실시예의 일부의 분해도이다.
도 2a는, 샘플 캡춰요소가 후퇴(폐쇄) 위치에 있을 때의 도 1의 자동 샘플링기구의 기구 말단측 단부의 부분투시 확대도이다.
도 2b는, 샘플 캡춰요소가 전진(샘플링) 위치에 있을 때의 도 2a의 자동 샘플링기구의 기구 말단측 단부를 나타내는 도면이다.
도 3은, 포트를 가진 샘플 캡춰 포켓이 보이는 상태에 있는, 본 발명에 따른 샘플 캡춰요소의 기구 말단측 단부의 확대도이다.
도 4a는, 샘플 캡춰요소가 후퇴(폐쇄) 위치에 있고, 제1 액체 흐름 경로(수집모드)가 도시된 도 1의 자동 샘플링기구의 기구 말단측 단부의 확대단면도이다.
도 4b는, 샘플 캡춰요소가 전진(샘플링) 위치에 있고, 제2 액체 흐름 경로(바이패스 모드)가 도시된 도 4a의 자동 샘플링기구의 기구 말단측 단부의 확대단면도이다.
도 5는, 도 1~4b의 샘플 캡춰기구가 전부 조립된 상태의 도면이다.
도 6a는, 본 발명에 따른 자동 샘플링기구의 다른 실시예의 기구 말단측 단부를 도시한 것으로서, 관련된 샘플 캡춰요소가 후퇴(폐쇄) 위치에 있는 상태의 도면이다.
도 6b는, 샘플 캡춰요소가 전진(샘플링) 위치에 있을 때의 도 6a의 자동 샘플링기구의 기구 말단측 단부를 나타내는 도면이다.
도 7은, 도 6a~6b에 도시된 자동 샘플링기구의 기구 말단측 단부의 단면도이다.
도 8은, 일 실시예의 샘플 캡춰요소가 사용된 도 6a~6b, 도 7의 자동 샘플링기구의 확대사시도이다.
도 9a는, 샘플 캡춰요소가 전진위치에 있을 때의 본 발명에 따른 샘플 캡춰요소와 관련된 슬리브의 다른 실시예를 도시한 투시도이다.
도 9b는, 도 9a의 샘플 캡춰요소와 슬리브의 일부 확대도이다.
도 10a는, 후퇴위치에 있을 때의 도 9a의 샘플 캡춰요소와 관련된 슬리브의 투시도이다.
도 10b는, 도 10a의 샘플 캡춰요소와 슬리브의 일부 확대도이다.
도 11은, 본 발명의 수동 구동 샘플링기구의 일 실시예의 사시도이다.
도 12는, 도 11의 수동 샘플링기구의 정면도로서, 개략적으로 도시된 재료도입기구 및 샘플수집용기와 연결된 상태를 나타내는 도면이다.
도 2a는, 샘플 캡춰요소가 후퇴(폐쇄) 위치에 있을 때의 도 1의 자동 샘플링기구의 기구 말단측 단부의 부분투시 확대도이다.
도 2b는, 샘플 캡춰요소가 전진(샘플링) 위치에 있을 때의 도 2a의 자동 샘플링기구의 기구 말단측 단부를 나타내는 도면이다.
도 3은, 포트를 가진 샘플 캡춰 포켓이 보이는 상태에 있는, 본 발명에 따른 샘플 캡춰요소의 기구 말단측 단부의 확대도이다.
도 4a는, 샘플 캡춰요소가 후퇴(폐쇄) 위치에 있고, 제1 액체 흐름 경로(수집모드)가 도시된 도 1의 자동 샘플링기구의 기구 말단측 단부의 확대단면도이다.
도 4b는, 샘플 캡춰요소가 전진(샘플링) 위치에 있고, 제2 액체 흐름 경로(바이패스 모드)가 도시된 도 4a의 자동 샘플링기구의 기구 말단측 단부의 확대단면도이다.
도 5는, 도 1~4b의 샘플 캡춰기구가 전부 조립된 상태의 도면이다.
도 6a는, 본 발명에 따른 자동 샘플링기구의 다른 실시예의 기구 말단측 단부를 도시한 것으로서, 관련된 샘플 캡춰요소가 후퇴(폐쇄) 위치에 있는 상태의 도면이다.
도 6b는, 샘플 캡춰요소가 전진(샘플링) 위치에 있을 때의 도 6a의 자동 샘플링기구의 기구 말단측 단부를 나타내는 도면이다.
도 7은, 도 6a~6b에 도시된 자동 샘플링기구의 기구 말단측 단부의 단면도이다.
도 8은, 일 실시예의 샘플 캡춰요소가 사용된 도 6a~6b, 도 7의 자동 샘플링기구의 확대사시도이다.
도 9a는, 샘플 캡춰요소가 전진위치에 있을 때의 본 발명에 따른 샘플 캡춰요소와 관련된 슬리브의 다른 실시예를 도시한 투시도이다.
도 9b는, 도 9a의 샘플 캡춰요소와 슬리브의 일부 확대도이다.
도 10a는, 후퇴위치에 있을 때의 도 9a의 샘플 캡춰요소와 관련된 슬리브의 투시도이다.
도 10b는, 도 10a의 샘플 캡춰요소와 슬리브의 일부 확대도이다.
도 11은, 본 발명의 수동 구동 샘플링기구의 일 실시예의 사시도이다.
도 12는, 도 11의 수동 샘플링기구의 정면도로서, 개략적으로 도시된 재료도입기구 및 샘플수집용기와 연결된 상태를 나타내는 도면이다.
상술한 특징에 더하여, 본 발명의 다른 측면들이 이하의 도면에 관한 설명과 실시예로부터 용이하게 드러날 것이며, 여러 도면에 있어서 동일한 참조부호들은 동일 또는 등가의 특징들을 지칭한다.
본 발명의 샘플링기구(5)의 일 실시예가 도 1~5에 도시되어 있다. 이 경우, 상기 기구는 이하에서 보다 자세히 설명하는 바와 같이, 자동 샘플링기구(5)이다. 그러나, 그러한 구성은 또한 수동으로 작동되는 본 발명의 샘플링기구 버전에서도 실질적으로 사용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 이 자동 샘플링기구(5)는 필요한 길이로 형성된 실린더형의 중공(hollow) 외부 튜브(10)를 포함하고 있다. 상기 외부 튜브(10)의 기구 몸체 중심측 단부(10a)는 클램핑되거나, 혹은 도 5에 도시된 바와 같이 프로브 액추에이터 조립체(250)의 몸체부(255)에 부착될 수 있다. 외부 튜브(10)의 기구 말단측 단부(10b)는 도시된 바와 같이 나사가 형성되어 있다. 비록 다른 실시예에서는 상기 나사가 내부에 형성되어 있을지라도, 본 실시예에서 이 나사부(15)는 상기 외부 튜브(10)의 외부상에 배치되어 있다. 상기 외부 튜브(10)는 그 튜브가 노출되게 될 물질들에 따라 다양한 재료로 제조될 수 있다. 그러나, 이 목적을 위해서 하스텔로이(HASTELLOY) C-22 또는 C-276과 같은 하스텔로이 합금이 특히 적합하다는 것이 발견되었다. 하스텔로이 합금은 헤인스 인터내셔널사(Haynes International Inc.)로부터 구입할 수 있다.
상기 외부 튜브(10)의 기구 말단측 단부내에 샘플 캡춰조립체(20)가 동심으로 배치되며, 이 조립체는 외측 슬리브(30), 내측 슬리브(40), 전진 가능한 샘플 캡춰요소(60) 및 클램핑 어댑터(25)를 포함한다.
이 자동 샘플링기구(5)의 클램핑 어댑터(25)는 대략 머리가 절단된 원뿔형 (frustoconical)으로서, 기구 말단측 단부(25b)보다 큰 직경의 기구 몸체 중심측 단부(25a)를 구비하고 있다. 상기 어댑터(25)의 기구 몸체 중심측 단부는 외부 튜브(10)의 나사가 형성된 기구 말단측 단부(10b)에 결합되도록 내측에 나사부가 형성되어 있다. 외부 튜브의 내측에 나사가 형성된 다른 실시예에서는 어댑터의 단부에 외측 나사부가 구비될 수 있다. 바람직하게는, 필수적인 것은 아니지만 이 자동 샘플링기구(5)의 상기 어댑터(25)는 상기 외부 튜브(10)와 같은 재료로 구성된다.
상기 외측 슬리브(30)는 일정 길이의 연장된 중공 튜브로 형성되며, 그 슬리브의 기구 몸체 중심측 단부(30a) 외측을 둘러싸는 확장된 직경의 칼러(collar:35)를 구비하고 있다. 상기 외측 슬리브(30)는 어댑터(25) 내에 수용되어, 상기 외측 슬리브(30)의 칼러(35)에 의해 형성되는 하측 어깨부(lower shoulder)와 어댑터 내에 형성된 대응되는 어깨부(shoulder:27)의 접촉에 의해서 어댑터 내에 위치된다(도 4a-4b). 본 실시예의 자동 샘플링기구(5)에서는, 외측 슬리브(30)의 기구 말단측 단부(30b)가 상기 어댑터의 축소된 직경의 구멍을 통하여 연장되어 그 구멍으로부터 미리 설정된 일정한 거리만큼 돌출된다. 바람직하게는, 상기 어댑터(25)의 기구 말단측 단부(25b)의 내부직경과 이를 지나는 상기 외측 슬리브(30)의 외부직경은 그 사이에서 미끄럼 끼워맞춤(slip fit)을 형성하는 치수로 이루어진다.
상기 외측 슬리브(30)는 그 슬리브가 노출되게 될 재료에 따라 다양한 재료로 제조될 수 있다. 특정 실시예에서는, 상기 외측 슬리브(30)는 스테인레스 스틸로 만들어진다.
내측 슬리브(40)도 일정 길이의 연장된 중공 튜브로 형성된다. 상기 내측 슬리브(40)는 그 기구 말단측 단부(40b)의 내부 및 외부직경보다 큰 내부 및 외부직경을 가지는 기구 몸체 중심측 단부(40a)를 포함하고 있다. 상기 내측 슬리브(40)의 중심측 및 말단측 단부(40a,40b)는, 하부 외측 어깨부(50)와 상부 내측 및 외측 어깨부(55,57)를 형성하는 칼러(45)에 의해서 분리된다. 내측 슬리브(40)의 기구 말단측 단부(40b)는 상기 외측 슬리브(30) 내에 수용되어 위치한다. 내측 슬리브(40)의 기구 말단측 단부(40b)의 외부직경과 외측 슬리브(30)의 내부직경은 실링 끼워맞춤(sealing fit)을 형성하는 치수를 가진다.
도 4a~4b에 도시된 바와 같이, 외측 슬리브(30) 내의 내측 슬리브(40)의 길이방향 위치는, 내측 슬리브 칼러(45)의 하부 외측 어깨부(50)와 외측 슬리브(30)의 기구 몸체 중심측 단부(30a) 및 칼러(35) 사이의 접촉에 의해 결정된다. 내측 슬리브 (40)의 기구 말단측 단부(40b) 길이는, 내측 슬리브가 외측 슬리브 내에 설치될 때 내측 슬리브와 외측 슬리브(30)의 기구 말단측 단부가 나란하게 되도록 정해진다.
상기 내측 슬리브(40)는 그 슬리브가 노출되게 될 물질들에 따라 다양한 재료들로 만들어질 수 있다. 특정한 실시예에서, 상기 내측 슬리브(40)는 듀퐁사로부터 구입할 수 있는 태플론과 같은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)재료로 만들어진다. 태플론과 같은 재료를 사용하는 장점은, 대부분의 화학약품에 대하여 불활성이고, 낮은 마찰계수를 가진다는 점이다.
PTFE의 자연 탄성은 상기 자동 샘플링기구(5)의 외측 슬리브(30)와 샘플 캡춰요소(60) 사이에 양호한 실링을 형성한다는 것이 또한 발견되었다. 더욱 상세하게는, 그러한 재료의 탄성-소성 거동(elastic-plastic behavior)은 통상의 타이트한 제조 공차(manufacturing tolerances)를 적용할 수 있게 한다. 이 경우, 상기 내측 슬리브(40)의 보어(bore)는 그 안에서 왕복 운동하는 샘플 캡춰요소(60: 이하에서 보다 상술함)의 외부직경보다 작게 만들어질 수 있으며, 상기 두 개의 구성요소가 함께 끼워 맞춰질 때, 상기 태플론 재료는 보어 내측에서 변형되어 설치되는 동안 연마된다(즉, 국부적인 굴곡 변형으로 내측 슬리브의 내표면이 연마된다). 바람직하게는, 상기 내측 슬리브(40)의 내부직경은 그 외부 섬유가 (더 높은 온도에 도달할 때까지) 탄성 상태를 유지하도록 선택되어, 상기 슬리브가 상기 샘플 캡춰요소에 대하여 압축 실링력을 제공하게 되며, 그에 의하여 통로들과 인접한 통로들에 연결되는 이송통로들을 실링하게 된다.
상기 어댑터(25)와 외측 및 내측 슬리브(30,40)가 외부 튜브(10)의 기구 말단측 단부(10b)에 설치될 때, 상기 내측 슬리브(40)의 확장된 직경의 기구 몸체 중심측 단부(40a)는 외부 튜브(10)의 기구 말단측 단부 내로 연장된다. 상기 내측 슬리브(40)의 기구 몸체 중심측 단부(40a)의 외부직경과 외부 튜브(10)의 내부직경은 그 사이에 실링 끼워맞춤을 형성할 수 있는 치수를 가진다.
외측 슬리브(30)와 내측 슬리브(40)는 서로 상기 어댑터(25)에 의하여 위치 결정되어 유지되는데, 상기 어댑터가 외부 튜브 상에 나사결합될 때, 상기 어댑터는 내측 슬리브 칼러(45)의 상부 외측 어깨부(57)를 외부 튜브(10)의 말단면에 대하여 타이트하게 가압한다. 상기 어댑터(25)는, 외측 슬리브(30) 및 내측 슬리브(40)를 유지하고 내측 슬리브(40)의 칼러(45)로 외부 튜브(10)를 실링하기 위한 클램핑수단으로 작용한다. 동시에, 상기 내측 슬리브(40)와 외측 슬리브(30)는 함께 타이트하게 유지되어 상기 외부 튜브(10) 및 어댑터(25)에 대하여 길이방향의(직선상의) 운동을 하는 것이 방지된다.
상술한 바와 같이, 샘플 캡춰 조립체(20)는 또한 샘플 캡춰요소(60)를 포함한다. 상기 샘플 캡춰요소(60)는 도 2a-2b 및 4a-4b에서 참조부호에 의하여 잘 이해되는 바와 같이, 내측 슬리브(40) 내에서 왕복 이동하도록 위치한다. 이를 위하여, 상기 샘플 캡춰요소(60)의 외부직경과 내측 슬리브(40)의 기구 말단측 단부 (40b)의 내부직경은 실링을 형성하면서 안내되는 미끄럼 가능한 끼워맞춤이 가능한 치수를 가진다.
상기 샘플 캡춰요소(60)의 길이는 외부 튜브(10)의 길이 및/또는 자동 샘플링기구(5)의 다른 구성요소의 길이에 따라 달라질 수 있다. 바람직하게는, 상기 샘플 캡춰요소(60)의 길이는, 상기 샘플 캡춰요소(60)가 전진 또는 후퇴된 위치에 있을 때, 그 기구 몸체 중심측 단부가 내측 슬리브(40)의 기구 몸체 중심측 부분 (40a)의 내부에 위치하기에 충분한 길이로 형성된다.
도 2a 및 4a와 같이, 샘플 캡춰요소(60)가 후퇴(폐쇄)위치에 있을 때, 그 기구 말단측 단부(60b)는 내측 슬리브(40) 및 외측 슬리브(30)의 기구 말단측 단부들과 대략 동일하게 위치되는 것이 바람직하다. 도 2b 및 4b와 같이, 샘플 캡춰요소 (60)가 전진(샘플링)위치에 있을 때, 그 기구 말단측 단부(60b)는 내측 슬리브(40) 및 외측 슬리브(30)의 기구 말단측 단부들로부터 소정 거리만큼 돌출된다.
도 3에 명확히 도시된 바와 같이, 상기 샘플 캡춰요소(60)는 오목한 샘플 캡춰 포켓(65)을 구비하며, 이 포켓은 샘플 캡춰요소 전진시에, 자동 샘플링기구(5)의 말단이 담궈지는 샘플에 노출되어 그 샘플의 양을 포획하게 된다. 상기 샘플 캡춰 포켓(65)은 다양한 샘플 양(부분표본들(aliquots))을 포획하기 위하여 다른 크기들로 제공될 수 있다.
상기 샘플 캡춰요소(60)는 그 캡춰요소가 노출되게 될 물질들에 따라 다양한 재료로 만들어질 수 있다. 특정의 실시예에서는, 상기 샘플 캡춰요소(60)는 세라믹 재료로 만들어진다. 본 발명에 따른 샘플 캡춰요소는 강산 및 강부식성(strong caustics) 물질에 내성을 가지는 것일 수 있다.
상기 샘플 캡춰요소(60)는, 퍼지/통풍(venting)을 위하여 또한 샘플 캡춰 포켓(65) 내에 위치한 재료 샘플의 ??칭(quenching)을 위하여 포트(port)가 형성되어 있다. 특히, 상기 샘플 캡춰 포켓(65)은 ??칭 포트(70)와 퍼지/통풍 포트(75)를 구비하고, 이 포트들은 상응하는 채널(80,85)에 연통되어 있고, 이 채널은 상기 샘플 캡춰요소(60)를 통하여 연장되어 그 기구 몸체 중심측 단부(60a)에 채널 출구가 형성된다. 내측 슬리브(40)의 기구 말단측 단부(40b)에는 포팅 슬롯(porting slot:90)이 형성되어, 이 포팅 슬롯을 통하여 샘플 캡춰 포켓(65)의 포트들(70,75)이 ??칭 또는 퍼지/통풍 사이클 동안 샘플 캡춰요소(60)의 상응하는 채널(80,85)과 연통된다.
상기 샘플 캡춰요소(60)는 바이패스 홈(by-pass groove:240)을 구비할 수 있으며, 이 바이패스 홈(240)은 내측 슬리브(40)의 포팅 슬롯(90)들을 통하여 샘플 캡춰요소내의 채널(80,85)의 이송 포트들(80b,85b)과 유체연통 될 수 있게 위치되어, 샘플 캡춰요소가 전진위치에 있을 때, ??칭 매체의 순환을 가능하게 한다. 이에 따라, 도 4b에 도시된 바와 같이, 샘플 캡춰요소(60) 내의 샘플 경로와 채널 (80,85)에는 재순환되는 ??칭 매체가 채워지게 된다. ??칭 매체는 따라서, 샘플 캡춰요소(60)로 도입되어, 샘플 캡춰요소가 전진위치에 있을 동안 압력 하에서 위치될 수 있다. 이러한 방식으로, ??칭 매체는 즉시 샘플 캡춰 포켓(65)으로 유입되어, 샘플 캡춰요소의 후퇴 및 이에 따른 샘플 캡춰 포켓의 포트들(70,75)과 내측 슬리브의 포팅 슬롯(90)의 정렬 시에 포획된 샘플과 혼합된다.
도 5에 도시된 바와 같이, ??칭재료를 샘플 캡춰 포켓(65)으로 안내하고, 샘플 캡춰 포켓으로부터 통풍 및 재료의 퍼지를 하기 위하여, 관(95) 또는 유사한 도관이 ??칭 및 퍼지/통풍채널(80,85)의 각각에 연결되어 있다. 이 목적을 위하여 가요성의 플라스틱 관이 사용될 때, 상기 관(95)의 단부에는 통상의 기술자에게 공지된 기술에 의하여 나사가 미리 형성될 수 있으며, 이 나사가 형성된 단부는 균일한 표면을 제공하기 위하여 다듬질될 수 있고, 상기 관의 나사 형성 단부는 채널 (80,85)의 기구 몸체 중심측 단부에 제공된 상응하는 나사부에 결합될 수 있다. 상기 샘플 캡춰요소의 연결채널에 관을 나사결합함에 따라, 상기 관의 나사 형성 단부는 상기 채널의 파일럿 직경 상에 그 바닥부가 닿아 실링을 형성한다. 그러한 관(95)은 자동 샘플링기구(5)의 내부 튜브(100)(후에 자세히 서술함)를 통과하는 경로를 가진다.
내측 슬리브(40)의 중심측 부분(40a)의 내부로 연장되는 샘플 캡춰요소(60)의 기구 몸체 중심측 단부(60a)는, 대략 중공 형상인 내부 튜브(100)의 기구 말단측 단부(100b) 내에 수용되며, 상기 내부 튜브(100)는 외부 튜브(10) 내에 동심적으로 배치된다. 도 4a~4b에 잘 도시된 바와 같이, 상기 내부 튜브(100)의 외부직경은 상기 내측 슬리브(40)의 몸체 중심측 단부(40a)의 내부직경과 비슷하여 그 사이에 실링을 이루면서도 미끄럼 가능한 끼워맞춤이 형성된다.
이 실시예에서, 상기 샘플 캡춰요소(60)의 기구 몸체 중심측 단부(60a)는 양 구성요소의 대응되는 구멍들을 관통하는 핀(105)에 의하여 내부 튜브(100)의 기구 말단측 단부(100b)에 유지된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 내부 튜브(100)의 기구 몸체 중심측 단부(100a)는, 외부 튜브(10)의 기구 몸체 중심측 단부(10a)를 관통하여 연장되어, 상기 샘플 캡춰요소(60)의 원하는 전진 및 후퇴작용을 일으키는 액추에이터(260)에 연결된다.
도 4a를 참조하면, 샘플 캡춰요소(60)가 후퇴위치에 있을 때, 내부 튜브 (100)의 기구 말단측 단부(100b)와 내측 슬리브(40)의 상부 내측 어깨부(55) 사이에 갭(110)이 형성된다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 내부 튜브(100)의 기구 말단측 단부(100b)와 내측 슬리브(40)의 상부 내측 어깨부(55) 사이가 접촉하면 샘플 캡춰요소(60) 전진에 대하여 강한 스토퍼로 작용하기 때문에, 상기 갭(110)의 길이는 샘플 캡춰요소(60)의 최대로 가능한 전진 길이를 의미한다. 물론, 상기 액추에이터(260)는 갭(110) 길이보다 작은 스트로크를 가질 수 있고, 이 경우 내부 튜브 (100)의 기구 말단측 단부(100b)와 내측 슬리브(40)의 상부 내측 어깨부(55) 사이의 접촉은 일어나지 않을 수 있다.
샘플 캡춰요소(60)의 전진 및 후퇴 동안, 상기 샘플 캡춰요소는, 내부 튜브 (100)의 외면과 내측 슬리브(40)의 중심측 부분(40a)의 내면 사이의 접촉뿐만 아니라, 샘플 캡춰요소의 외면과 내측 슬리브(40)의 기구 말단측 단부(40b)의 내면 사이의 접촉에 의하여 안내된다. 이에 따라 상기 샘플 캡춰요소(60)의 적절한 축방향 선형 운동이 확실하게 이루어진다.
상기 샘플 캡춰요소(60)의 회전을 방지하여, 샘플 캡춰요소의 전진과정 동안 샘플 캡춰 포켓(65)의 반복적인 위치확정이 확실하게 되도록 하는 것이 바람직하다. 도 4a~4b에 도시된 바와 같이, 본 자동 샘플링기구(5)의 실시예에서 상기 샘플 캡춰요소(60)의 회전은, 내부 튜브/샘플 캡춰요소 핀(105)의 단부를 내측 슬리브 (40)의 기구 몸체 중심측 단부(40a)에 직선상으로 형성된 슬롯(115) 내로 연장하도록 배치하는 것에 의하여 방지된다(도 1). 결과적으로, 상기 샘플 캡춰요소(60)는 자동 샘플링기구(5)의 길이방향 축을 따라 왕복 운동하게 되지만, 회전은 방지된다.
상기 자동 샘플링기구(5)를 사용하는 동안, 돌출된 외측 슬리브(30)의 기구 말단측 단부는 추출하고자 하는 샘플을 포함하는 재료에 담궈지는 것이 일반적이다. 상기 재료의 깊이는 샘플 캡춰요소의 전진된 부분을 덮기에 충분한 정도면 족하다. 원하는 시간에, 액추에이터(260)를 작동시켜 상술한 바와 같이 샘플 캡춰요소(60)를 전진시킨다. 이에 의하여, 샘플 캡춰요소(60)는 샘플링할 재료로 들어가게 되고, 그 재료의 일정양이 샘플 캡춰 포켓(65)에 채워지며, 액추에이터(260)가 이어서 상기 샘플 캡춰요소를 폐쇄 위치로 후퇴시킴에 따라 포켓 내에 상기 재료는 유지된다.
상기 샘플 캡춰 포켓 내에 포획된 재료 샘플은, 다른 기구 또는 용기로 재료 샘플을 옮기기 전에 진행 중인 반응을 정지시키기 위하여 도 4a에 도시된 바와 같이, ??칭 매체로 ??칭될 수 있다. 상기 샘플은 또한 샘플 캡춰 포켓으로부터 제거되기 전에 희석될 수도 있다. 이러한 다양한 작업은 이하에서 보다 자세하게 설명될 것이다.
본 발명의 다른 실시예의 샘플링기구(150)의 부분들이 도 6a~8에 개시되어 있다. 이 실시예의 샘플링기구(150)는 상술한 자동 샘플링기구(5)와 유사하지만, 더 적은 수의 개별 구성요소들을 가지고 있다. 특히, 이 실시예에서는, 내측과 외측 슬리브(40,30)와 어댑터(25)는 단일의 단부 캡/슬리브 요소(155)(간명화를 위하여 이하에서는 '단부 캡'이라 함)로 통합되어 있다.
본 실시예에서, 단부 캡(155)의 중심측 단부(155a)는, 외부 튜브(220)의 내부 나사(225)와 결합하는 외부 나사(160)를 구비하고 있다. 상기 단부 캡(155)의 중심측 단부(155a)는 기구 말단측 단부(155b)보다 직경이 더 작아, 단부 캡 나사 (160)의 기구 말단측 단부 쪽에 어깨부(165)가 형성된다. 상기 단부 캡(155)이 외부 튜브(220)와 나사 결합될 때, 상기 어깨부(165)는 외부 튜브(220)의 기구 말단측 단부와 접촉하여 단부 캡은 고정된다. 단부 캡(155)의 중심측 단부(155a)는 또한 외부 튜브(220) 내부로 연장되며 서로 실링 접촉을 형성한다.
상기 외부 튜브(220)는 그 튜브가 노출되게 될 물질에 따라서 다양한 재료로 만들어질 수 있다. 특정의 실시예에서, 상기 외부 튜브(220)는 도 1~5의 자동 샘플링기구(5)의 외부 튜브(10)와 유사하게 하스텔로이 재료로 만들어질 수 있다.
단부 캡(155)의 기구 말단측 단부(155b)에는 축방향 보어(170)가 형성되며, 이 보어의 직경은 상기 보어를 통과하는 샘플 캡춰요소(175)의 외부 직경과 비슷하게 할 수 있다. 결과적으로, 상기 보어(170)는 상기 샘플 캡춰요소(175)에 대한 왕복운동 가이드로서 작용한다. 상기 보어(170)의 내면은 또한 샘플 캡춰요소(175)의 외면을 실링한다.
단부 캡(155)은 그 캡이 노출되게 될 물질에 따라서 다양한 재료로 만들어질 수 있지만, PTFE의 자연적인 탄성은 단부 캡을 제조할 때의 양호한 실링을 제공한다. 특히, PTFE의 자연 탄성은 샘플 캡춰요소(175)의 외면 뿐만 아니라, 외부 튜브 (220)의 내면에 대해서도 양호한 실링효과를 얻을 수 있으며, 반면 단부 캡(155)의 보어(170) 내에서의 샘플 캡춰요소(175)의 저마찰 왕복운동을 여전히 허용한다.
상기 단부 캡(155)이 PTFE 또는 유사한 재료를 포함하여 구성될 때, 그 보어는 샘플 캡춰요소(175)의 외부 직경보다 더 작게 만들어질 수 있어, 두 구성요소가 함께 끼워맞춰질 때, 그 태플론 재료는 내측 보어에서 변형하여 설치된 동안 광을 내게 된다. 바람직하게는 상기 단부 캡(155)의 보어 크기는 상기 샘플 캡춰요소 (175)에 대한 압축 실링력을 제공할 수 있도록 선택된다.
더 높은 온도에서 작동될 수 있도록, 상기 단부 캡(155)은 얇은 금속(예컨대, 하스텔로이) 슬리브 내에 끼워넣어질 수 있다. 상기 슬리브는 더 높은 온도가 됨에 따른 단부 캡(155)의 팽창을 포함하도록 조절되며, 상기 팽창력과 PTFE의 증가된 탄성의 균형에 의하여 단부 캡의 실링 능력을 유지하게 된다. 이는 적절한 기능을 유지하면서도 상승된 온도에서의 상기 샘플링기구(150)의 사용 및 순환을 가능하게 한다.
상술한 자동 샘플링기구(5)에서와 같이, 이 샘플링기구(150)도 샘플 캡춰요소(175)를 포함하고 있다. 도 7에 가장 잘 나타난 바와 같이, 상기 샘플 캡춰요소 (175)는 단부 캡(155)의 보어(170) 내에서 왕복운동하도록 위치된다. 샘플 캡춰요소(175)의 외부직경은 단부 캡(155) 내 보어(170)의 내부 직경에 가까운 치수를 가지므로, 그 사이에서(상술한 바와 같이) 타이트하게 안내되면서 미끄럼 가능한 끼워맞춤이 형성된다.
상기 샘플 캡춰요소(175)의 길이는 외부 튜브(220)의 길이 및/또는 샘플링기구(150)의 다른 구성요소의 길이에 따라 달라질 수 있다. 상기 샘플 캡춰요소(175)의 길이는, 적어도 상기 단부 캡(155)의 중심측 단부(155a)를 넘어서기에 충분한 길이로서, 최소한 상기 샘플 캡춰요소의 원하는 전진 길이와 동일한 길이만큼 상기 단부를 넘어서는 길이를 가진다.
도 7~8에 명확하게 도시되는 바와 같이, 본 실시예의 샘플 캡춰요소(175)는 길게 연장된 실린더형 몸체를 가지며, 그 기구 몸체 중심측 단부(175a)의 외부에는 나사가 형성되어 있다. 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 샘플 캡춰요소(175)의 나사가 형성된 기구 몸체 중심측 단부(175a)는, 외부 튜브(220) 내에 동심적으로 배치된 대략 중공형상의 내부 튜브(230)의 대응 나사형성 기구 말단측 단부(230b)에 수용된다. 확장된 직경의 칼러(180)가 상기 샘플 캡춰요소(175)의 나사부의 단부쪽의 외부를 둘러싸서 형성되며, 이 칼러는 내부 튜브(230)에 접하여 샘플 캡춰요소 (175)의 확고한 나사 장착을 가능하게 한다. 상술한 자동 샘플링기구(5)에서와 같이, 내부 튜브(230)의 기구 몸체 중심측 단부(230a)는 외부 튜브(220)의 중심측 단부(220a)를 통하여 연장되며, 또한 상기 내부 튜브(230)의 기구 몸체 중심측 단부 (230a)는 상기 샘플 캡춰요소(175)가 필요한 전진 및 후퇴를 하도록 하는 액추에이터(도시하지 않음)에 유사한 방식으로 연결될 수 있다.
본 실시예의 샘플 캡춰요소(175)는 상술한 바와 같이, 하스텔로이 재료로 만들어질 수 있지만, 상기 캡춰요소가 노출되게 되는 물질들에 따라서 또한 협력하는 구성요소 사이에 바람직한 끼워맞춤이 유지되는 한, 다양한 다른 재료들로 만들어질 수 있다. 예컨대, 상기 샘플 캡춰요소(175)는 세라믹 재료로 만들어질 수 있다.
도 7에 관하여, 샘플 캡춰요소(175)가 후퇴위치에 있을 때, 샘플 캡춰요소 (175)의 칼러(180)와 단부 캡(155)의 중심측 부분(155a) 사이에 갭(235)이 형성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 칼러(180)와 단부 캡(155)의 중심측 단부(155a) 사이가 접촉하면 샘플 캡춰요소(175)의 전진에 대하여 강한 스토퍼로 작용하기 때문에, 상기 갭(235)의 길이는 샘플 캡춰요소(175)의 최대로 가능한 전진 길이를 의미한다. 연결되는 미도시의 액추에이터는 갭(235) 길이보다 작은 스트로크를 가질 수 있고, 이 경우 칼러(180)와 단부 캡(155)의 중심측 단부(155a) 사이의 접촉은 일어나지 않을 수 있다.
샘플 캡춰요소(175)의 전진 및 후퇴 동안, 상기 샘플 캡춰요소는, 그 외면과 단부 캡(155)내 보어(170) 내면 사이의 접촉에 의하여 안내된다. 이에 따라 상기 샘플 캡춰요소(175)의 적절한 축방향 선형 운동이 확실하게 이루어진다. 샘플 캡춰요소(175)와 내부 튜브(230)의 확고한 나사 결합으로 인하여, 샘플링기구(150)의 길이방향 축을 따라 왕복 운동하는 상기 샘플 캡춰요소의 능력을 방해하는 일 없이 샘플 캡춰요소(175)의 회전이 방지된다.
도 6a 및 7과 같이, 샘플 캡춰요소(175)가 후퇴(폐쇄)위치에 있을 때, 그 기구 말단측 단부(175b)는 단부 캡(155)의 기구 말단측 단부(155b)와 대략 동일하게 위치되는 것이 바람직하다. 도 6b와 같이, 샘플 캡춰요소(175)가 전진(샘플링)위치에 있을 때, 그 기구 말단측 단부(175b)는 단부 캡(155)의 기구 말단측 단부(155b)로부터 소정 거리만큼 돌출된다.
도 6a, 7 및 8에 도시된 바와 같이, 상기 샘플 캡춰요소(175)는 오목한 샘플 캡춰 포켓(185)을 구비하며, 이 포켓은 샘플링기구(150)의 말단이 담궈지는 샘플의 양을 포획하기 위하여 상술한 바와 같이 작동된다. 상기 샘플 캡춰 포켓(185)은 다양한 샘플 양을 포획하기 위하여 다른 크기들로 제공될 수 있다.
상기 샘플 캡춰요소(175)는, 퍼지/통풍(venting)을 위하여 또한 샘플 캡춰 포켓(185) 내에 위치한 재료 샘플의 ??칭을 위하여 포트(port)가 형성되어 있다. 이를 위하여, 상기 샘플 캡춰 포켓(185)은 ??칭 포트(190)와 퍼지/통풍 포트(195)를 구비하고, 이 포트들은 상응하는 채널(200,205)에 연통되고, 이 채널은 상기 샘플 캡춰요소(175)를 통하여 연장되어 그 기구 몸체 중심측 단부(175a)에 출구가 형성된다. 단부 캡(155)에는 포팅 그루브(porting grooves:210,215)가 형성되어, 이 포팅 그루브들을 통하여 샘플 캡춰 포켓(185)의 포트들(190,195)이 ??칭 또는 퍼지/통풍 사이클 동안 샘플 캡춰요소(175)의 상응하는 채널(200,205)과 연통된다.
상술한 자동 샘플링기구(5)에서와 같이, 상기 샘플 캡춰요소(175)가 전진 위치에 있을 때, ??칭 매체가 순환할 수 있도록 바이패스 홈(by-pass groove:240)이 구비될 수 있다. 또한, 상기 자동 샘플링기구(5)에서와 유사한 형태로 ??칭재료를 샘플 캡춰 포켓(185)으로 안내하고, 샘플 캡춰 포켓으로부터 통풍 및 재료의 퍼지를 하기 위하여, 관 또는 유사한 도관이 ??칭 및 퍼지/통풍채널(200,205)의 각각에 연결될 수 있다. 그러한 관은 내부 튜브(230)를 통하여 연장되며, 상술한 것과 같이, 상기 샘플 캡춰요소(175)에 연결될 수 있다.
샘플링기구(150)의 사용은 대체로 상술한 도 1~5의 자동 샘플링기구(5)의 사용과 같은 방식으로 행해진다. 즉, 상기 단부 캡(155)의 기구 말단측 단부가 추출하고자 하는 샘플이 포함된 대상 재료에 담궈지거나 대상 재료 위에 매달리게 된다. 적절한 시간대에, 상기 샘플 캡춰요소(175)를 전진시키기 위하여 (동력에 의한 또는 수동 구동의) 액추에이터가 구동된다. 이에 따라, 샘플 캡춰요소(175)가 샘플링 대상 재료에 진입하여, 재료의 일정량이 샘플 캡춰 포켓(185)에 채워지며, 이어서 액추에이터를 작동시켜 상기 샘플 캡춰요소를 폐쇄위치로 후퇴시키면 상기 재료가 포켓에 유지되게 된다.
상기 샘플 캡춰 포켓(185) 내에 포획된 재료 샘플은, 다른 기구 또는 용기로 재료 샘플을 옮기기 전에 진행 중인 반응을 정지시키기 위하여 예컨대 ??칭 물질과 혼합, 희석 또는 접촉에 의하여 처리될 수 있다. 상기 샘플은 또한 샘플 캡춰 포켓으로부터 제거되기 전에 희석될 수도 있다. 이러한 다양한 작업은 이하에서 보다 자세하게 설명될 것이다.
다른 실시예의 샘플 캡춰요소(300) 및 이에 결합되는 슬리브 요소(345)가 도 9a~9b,10a~10b에 도시되어 있다. 이 실시예는 유리 또는 세라믹과 같은 단단한 재료로 샘플 캡춰요소를 제조하는 것이 바람직하거나 필요할 경우에 유효할 수 있다.
금속제의 샘플 캡춰요소에 작은 구멍, 채널 및 다른 구성을 형성하는 것은 EDM(방전가공)을 포함하는 다양한 기술에 의하여 가능한 반면, 유리, 세라믹 등의 샘플 캡춰요소에 그러한 작은 구성들 형성하는 것이 불가능하지는 않지만, 실제로 매우 어렵다. 따라서, 그러한 단단한 재료로 샘플 캡춰요소를 제조하기 위하여, 다양한 통로들(도관들)을 그 외부 표면으로 옮김으로써, 가공 단순화 혹은 필요한 가공(형성)을 가능하게 하면서도 동일한 기능을 달성할 수 있다는 것을 발견하였다.
또한, 관 또는 유사한 도관의 부착도 보다 여유 공간이 있는 샘플 캡춰요소의 외부로 옮겨 행할 수 있다.
상기 샘플 캡춰요소(300)의 실시예는 도 9a~9b의 전진 위치 및 도 10a~10b의 후퇴위치로 도시되어 있다. 이 샘플 캡춰요소의 위치들은 앞에서 설명한 본 발명에 따른 실시예들을 참조함에 의하여 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.
도시된 바와 같이, 상기 샘플 캡춰요소(300)도 오목한 샘플 캡춰 포켓(305)을 포함하고 있으며, 이 포켓은 샘플 캡춰요소의 전진 동안 상기 샘플 캡춰요소(300)의 기구 말단측 단부가 담궈지는 샘플에 노출되어 그 일정양을 포획한다. 상기 샘플 캡춰 포켓(305)은 다양한 샘플 양(부분표본들(aliquots))을 포획하기 위하여 다른 크기들로 제공될 수 있다.
상기 샘플 캡춰 포켓(305)은, ??칭 포트(310) 및 퍼지/통풍 포트(315)를 구비하며, 이 포트들은 샘플 캡춰요소(300)가 후퇴위치에 있을 때, 대응하는 도관 (320,325)과 유체 소통되게 연결되며, 상기 도관(320,325)은 상기 샘플 캡춰요소 (300)의 외면을 따라 길이방향으로 연장되어 그 기구 몸체 중심측 단부(300a) 근처의 입구/출구(330,335)로 나간다. 이러한 유체 연통관계는 이하에서 자세히 서술한다.
상기 샘플 캡춰요소(300)는 바이패스 포트(by-pass port:340)를 구비할 수 있으며, 이 바이패스 포트(340)는 상기 샘플 캡춰요소가 전진위치에 있을 때, 도관 (320,325)을 통한 ??칭 매체의 공급 및 순환을 가능하게 한다. 이 ??칭 매체 공급 및/또는 순환은 이하에서 자세히 서술한다.
상기 샘플 캡춰요소(300)가 슬리브(345) 내에 위치하여 왕복 운동하는 것이 도시되어 있다. 상술한 실시예에서 설명한 바와 같이, 상기 슬리브(345)는 태플론과 같은 PTFE 재료로 제조될 수 있다. 제조되는 샘플 캡춰요소(300)의 특정 재료에 따라 다른 슬리브 재료를 사용하는 것도 가능하다. 샘플 캡춰요소(300)의 외부 직경과 슬리브(345)의 내부 직경은 그 사이에 실링을 형성하면서 안내되는 미끄럼 가능한 끼워맞춤을 달성하는 치수를 가지므로, 상기 샘플 캡춰요소 도관들(320,325)로부터 유체의 누출이 방지된다.
도 9b 및 10b에서 잘 보여지는 바와 같이, 상기 슬리브(345)는 한 쌍으로 길게 연장되고 축방향으로 향하며 슬리브의 벽을 관통하는 이송 포트(350)를 구비하고 있다. 이후에 상세히 기술하는 상기 이송 포트(350)는, 샘플 캡춰요소 도관들(320,325)과, 샘플 캡춰요소(300)의 위치에 따라 샘플 캡춰요소 바이패스 포트(340), 혹은 샘플 캡춰 포켓(305)의 ??칭 포트(310) 및 퍼지/통풍 포트(315) 사이의 유체 연결을 허용한다.
상기 샘플 캡춰요소(300)는 도 9a~9b에 도시된 전진 위치에서, 그 샘플 캡춰 포켓(305)이 담궈지는 재료의 양으로부터 샘플을 수집하기 위하여 상기 샘플 캡춰 포켓이 노출되어 있다. 도 9b에 명확히 도시된 바와 같이, 이 위치에서 각 샘플 캡춰요소 도관(320,325)의 아치형 부분(arcuate section)은 슬리브(345)의 이송 포트(350)의 제1의 단부와 유체연통 되도록 연결되어 있다. 동시에, 각 이송 포트(350)의 제2의 단부는 샘플 캡춰요소(300)의 바이패스 포트(340)와 유체연통 가능하게 연결되어 있다. 결과적으로, 샘플 캡춰요소(300)가 전진위치일 때, ??칭 매체가 공급되어 저장되거나 또는 입구/출구 포트(330,335), 도관(320,325), 이송 포트(350) 및 바이패스 포트(340)에 의하여 형성되는 유체 통로를 통하여 재순환될 수 있다. 이러한 방식에서의 샘플 캡춰요소로의 ??칭 유체의 공급은 앞에서 이미 설명되었기 때문에, 여기서는 반복설명하지 않는다.
도 10a~10b에는 상기 샘플 캡춰요소(300)가 후퇴 위치에 있는 것이 도시되어 있으며, 이 위치에서는 포획된 재료에 작용을 가할 수 있도록 그 샘플 캡춰 포켓 (305)이 슬리브(345) 내로 후퇴되어 있다. 도 10b에 보다 명확히 도시된 바와 같이, 상기 샘플 캡춰요소(300)가 후퇴 위치에 있을 때, 각 샘플 캡춰요소 도관 (320,325)의 아치형 부분은 슬리브 이송 포트(350)의 제2의 단부와 유체연통 되도록 연결되어 있다. 동시에, 각 이송 포트(350)의 제1의 단부는 샘플 캡춰 포켓(305)의 ??칭 포트(310) 및 퍼지/통풍 포트(315)와 유체연통 가능하게 연결되어 있다. 결과적으로, 샘플 캡춰요소(300)가 후퇴위치일 때, 샘플 캡춰 포켓 (305) 내의 샘플은 ??칭, 희석 및 다른 용기 또는 도구로 제거될 수 있으며, 또한, 상기 샘플 캡춰 포켓은 입구/출구 포트(330,335), 도관(320,325), 이송 포트(350), ??칭 포트(310) 및 퍼지/통풍 포트(315)에 의하여 형성되는 유체 통로를 통화여 가스 또는 다른 유체로 퍼지될 수 있다. 이러한 다양한 작업들은 후에 상술하기로 한다.
본 발명의 샘플링기구의 상술한 어떤 실시예에서도, 상기 샘플링기구는 중성의(neutral) 유체, 가스 또는 불활성 가스를 퍼지하는 것에 의하여, 샘플링 라인(관)을 먼저 세정함으로써, 샘플링을 위하여 준비될 수 있다. 그러한 세정은 불순물 제거를 확실하게 하기 위하여, 주기적인 형태로 행해질 수 있다. 샘플링기구의 구성에 따라서는, ??칭/희석 라인은 각각의 유체로 미리 가득 채워질 수 있다.
적절한 타이밍에서, 상기 샘플 캡춰요소는 전진하여 반응 혼합물의 부분표본을 샘플 캡춰 포켓에 포획한다. 샘플링되는 재료(예컨대, 반응 혼합물)에 따라, 실제의 샘플링은 샘플 캡춰요소의 전진후 즉시 행해지거나 또는 샘플을 취하기 전에 샘플 캡춰 포켓을 반응 혼합물로 퍼지할 수 있도록 일정 기간 후에 행해질 수 있다.
샘플 캡춰 포켓 내의 재료 샘플에 관하여, 이후 상기 샘플 캡춰요소가 후퇴하면, 샘플 캡춰 포켓 내에 재료 샘플이 포획되어 즉각적인 처리가 가능한 상태가된다. 샘플링기구의 사용자에게 요망되는 구성에 따라서는, 여러 개의 작용들이 후속적으로 행해질 수 있다. 먼저, 상기 재료 샘플은 ??칭 유체와 접촉될 수 있으며, 이에 따라 반응이 즉시는 아니지만 매우 신속히 정지한다. 이 경우, 상기 재료 샘플은 샘플링시에 존재하였던 실질적인 반응 혼합물이다. 이후 ??칭된 샘플은 희석되어 예컨대 가스 크로마토그래프, HPLC, 상기 두 기구의 결합기와 같은 개별 분석기 또는 하나 이상의 다른 적절한 분석기들로 방출될 수 있다. 다른 대안 구성에서는, 상기 샘플은 먼저 ??칭됨이 없이, 단지 희석되어 (예컨대 분석기를 향하여) 방출될 수 있다. 또 다른 구성에서는, 상기 샘플은 ??칭되기 전에 희석된다. 이러한 기술은 덜 효율적일 수는 있지만, 예컨대 ??칭 재료가 반응을 위하여 사용되는 용매에 용해될 수 없을 경우에는 필요할 수 있다. 특정예에서는, 생물학적 반응으로부터 샘플을 취하고 유독성 용매에만 용해될 수 있는 ??칭 재료를 사용하는 것도 가능하다. ??칭 및 희석단계는 여기서는 특별히 설명되지 않는 다른 방식에서는 조합될 수도 있다.
재료 샘플의 희석 및 방출단계는 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예컨대, 연속적인 유체(예를 들어 적절한 용매 또는 가스)의 흐름(stream)이 사용될 수 있으며, 이 흐름은 상기 재료 샘플을 분석기로 운반한다. 혹은, 특정양의 희석 유체가 농축 샘플을 통하여 주기적으로 펌핑되어 샘플 방출을 위하여 사용될 수 있다. 이 기술에서는, 상기 샘플은 희석 유체와 철저하게 혼합될 것이다. 그러한 기술은 예컨대 슬러리 반응 혼합물들을 샘플링할 때 바람직하거나 필요할 수 있다. 진공 펌프를 사용하여 ??칭, 희석된 또는 변하지 않은 상태의 재료 샘플을 방출하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 손으로 구동하는(수동의) 샘플링기구(400)의 실시예가 도 11~12에 도시되어 있다. 상술한 샘플링기구(5,150)와 유사한 방식으로, 상기 수동샘플링기구(400)도 또한 샘플 캡춰 조립체(405)를 포함하며, 이 조립체는 외부 튜브(410)를 구비하고, 이 외부 튜브 내에서 왕복운동을 하는 샘플 캡춰요소(415)가 배치되어 있다. 상기 샘플 캡춰 조립체(405)는 구조면에서 도 1에 도시된 실시예의 샘플 캡춰 조립체(20)와 유사하지만, 본 발명의 수동 샘플링기구에는 또한 샘플링기구(150)에 관하여 설명된 구성의 샘플 캡춰 조립체 또는 본 명세서에는 특정하여 도시하거나 설명하지 않은 구성의 샘플 캡춰 조립체도 채용할 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
이 수동의 샘플링기구(400)는 또한 프로브(probe) 액추에이터 조립체를 수용하고 있는 몸체부(420)를 포함하는데, 본 도면에서는 상기 조립체의 레버(425) 만이 나타나 있다. 화살표로 지시된 바와 같이, 상기 레버(425)는 내뻗어진 위치와 그 레버가 샘플링기구(400)의 몸체부(420)에 대하여 가압된 위치 사이에서 회전될 수 있다. 이 실시예에서, 상기 레버(425)의 내향 이동은 샘플 캡춰요소(415)의 전진을 일으킨다. 상기 레버(425)를 놓으면, 스프링 또는 유사한 기구에 의해서 상기 샘플 캡춰요소(415)가 외부 튜브(410) 내로 후퇴하며 상기 레버(425)도 도시된 내뻗어진 위치로 복귀한다. 이러한 기구는 통상의 기술자에게 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 더 이상 설명하지 않는다.
수동 샘플링기구의 다른 실시예에서는(도시하지 않음), 상기 샘플 캡춰요소의 왕복이동은, 통상의 기술자에게 잘 알려져 있는 상업적으로 사용되는 피펫에서 통상 보여지는 하나 이상의 플런저 조립체와 같은 직선형의 플런저 조립체를 사용자가 구동하는 것에 의하여 달성될 수 있다.
본 발명의 수동 샘플링기구의 다른 실시예의 몸체부 뿐만 아니라, 본 실시예의 몸체부(420)도 핸들(430) 또는 사용자 파지(把持) 및/또는 조작용의 다른 구성들을 구비할 수 있다. 본 발명의 수동 샘플링기구의 몸체부는 또한 사용자의 파지 및/또는 조작이 용이한 형상 또는 윤곽을 가질 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 수동 샘플링기구(400)로부터 샘플링 라인(435)이 도출되어 있다. 다른 샘플링기구(5,150)의 실시예에 대한 상술한 설명에서도 이해할 수 있는 바와 같이, 샘플 캡춰요소(415)의 샘플 캡춰 포켓으로 처리 재료(예컨대 ??칭 또는 희석 매체)를 공급하기 위하여 또한 상기 샘플 캡춰 포켓으로부터 퍼지된 재료를 운반하기 위하여 샘플링 라인(435)이 제공된다.
이를 위하여, 도 12에서 공급 샘플라인(435a)이 처리재료 공급기구(440)에 연결되어 있다. 이 특정의 실시예에서, 상기 처리재료 공급기구(440)는 수동으로 작동될 수 있는 시린지(syringe)로 도시되어 있으며, 이 시린지는 포획된 재료 샘플을 처리하기 위하여 ??칭, 희석 또는 다른 샘플 재료들을 상기 샘플링기구(400)의 샘플 캡춰 포켓으로 운반하기 위하여 사용될 수 있다. 다른 실시예에서는, 상기 시린지는 다른 수동 작동의 기구 또는 펌프와 같은 동력 및 자동기구로 대체될 수 있다.
퍼지 샘플라인(435b)이 도 12에 도시되어 있으며, 이 샘플라인은 샘플링기구 (400)의 샘플 캡춰 포켓으로부터 퍼지된 재료를 수용하는 용기(445)에 연결된다. 상기 용기는 단지 용기이거나 또는 저장소 혹은 상술한 분석기의 종류 중 하나인 어떤 분석기의 수용 부품일 수 있다.
이 수동 샘플링기구(400)의 구조는 도 5에 도시된 자동 샘플링기구(5)의 구조와 다소 상이하지만, 그 기능은 실질적으로 동일하다. 즉, 상기 샘플링 캡춰요소도 적절한 타이밍에서 관심 대상 샘플 쪽으로 전진하여 그 샘플 캡춰 포켓에 상기 샘플의 부분표본이 포획된다. 샘플 캡춰 포켓에 샘플 재료를 가진 채, 상기 샘플 캡춰요소는 후퇴하여, 샘플 캡춰 포켓에 샘플 재료를 포획하며 이 상태에서 상술한 바와 같이 즉각적인 재료의 처리가 가능하게 된다. 따라서, 본 발명의 자동 샘플링기구와 수동 샘플링기구의 근본적인 차이점은, 단지 자동 샘플링기구의 샘플 캡춰요소는 동력 구동되는 액추에이터(예를 들어 공압식 실린더)에 의하여 전진/후퇴되는데 대하여, 수동 샘플링기구의 샘플 캡춰요소는 수동 액추에이터(예컨대, 레버 기구 또는 선형 플런저 조립체)의 사용자 작동에 의하여 전진/후퇴된다는 점이다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의하여 설명되었지만, 예컨대 각각의 개별 실시예의 특징을 조합 및/또는 실시예 간의 개별 기능적 유닛을 교환함으로써 수많은 추가적인 변형이 본 발명의 지식에 기초하여 만들어질 수 있다는 것은 명확하다.
본 발명의 샘플링기구(5)의 일 실시예가 도 1~5에 도시되어 있다. 이 경우, 상기 기구는 이하에서 보다 자세히 설명하는 바와 같이, 자동 샘플링기구(5)이다. 그러나, 그러한 구성은 또한 수동으로 작동되는 본 발명의 샘플링기구 버전에서도 실질적으로 사용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 이 자동 샘플링기구(5)는 필요한 길이로 형성된 실린더형의 중공(hollow) 외부 튜브(10)를 포함하고 있다. 상기 외부 튜브(10)의 기구 몸체 중심측 단부(10a)는 클램핑되거나, 혹은 도 5에 도시된 바와 같이 프로브 액추에이터 조립체(250)의 몸체부(255)에 부착될 수 있다. 외부 튜브(10)의 기구 말단측 단부(10b)는 도시된 바와 같이 나사가 형성되어 있다. 비록 다른 실시예에서는 상기 나사가 내부에 형성되어 있을지라도, 본 실시예에서 이 나사부(15)는 상기 외부 튜브(10)의 외부상에 배치되어 있다. 상기 외부 튜브(10)는 그 튜브가 노출되게 될 물질들에 따라 다양한 재료로 제조될 수 있다. 그러나, 이 목적을 위해서 하스텔로이(HASTELLOY) C-22 또는 C-276과 같은 하스텔로이 합금이 특히 적합하다는 것이 발견되었다. 하스텔로이 합금은 헤인스 인터내셔널사(Haynes International Inc.)로부터 구입할 수 있다.
상기 외부 튜브(10)의 기구 말단측 단부내에 샘플 캡춰조립체(20)가 동심으로 배치되며, 이 조립체는 외측 슬리브(30), 내측 슬리브(40), 전진 가능한 샘플 캡춰요소(60) 및 클램핑 어댑터(25)를 포함한다.
이 자동 샘플링기구(5)의 클램핑 어댑터(25)는 대략 머리가 절단된 원뿔형 (frustoconical)으로서, 기구 말단측 단부(25b)보다 큰 직경의 기구 몸체 중심측 단부(25a)를 구비하고 있다. 상기 어댑터(25)의 기구 몸체 중심측 단부는 외부 튜브(10)의 나사가 형성된 기구 말단측 단부(10b)에 결합되도록 내측에 나사부가 형성되어 있다. 외부 튜브의 내측에 나사가 형성된 다른 실시예에서는 어댑터의 단부에 외측 나사부가 구비될 수 있다. 바람직하게는, 필수적인 것은 아니지만 이 자동 샘플링기구(5)의 상기 어댑터(25)는 상기 외부 튜브(10)와 같은 재료로 구성된다.
상기 외측 슬리브(30)는 일정 길이의 연장된 중공 튜브로 형성되며, 그 슬리브의 기구 몸체 중심측 단부(30a) 외측을 둘러싸는 확장된 직경의 칼러(collar:35)를 구비하고 있다. 상기 외측 슬리브(30)는 어댑터(25) 내에 수용되어, 상기 외측 슬리브(30)의 칼러(35)에 의해 형성되는 하측 어깨부(lower shoulder)와 어댑터 내에 형성된 대응되는 어깨부(shoulder:27)의 접촉에 의해서 어댑터 내에 위치된다(도 4a-4b). 본 실시예의 자동 샘플링기구(5)에서는, 외측 슬리브(30)의 기구 말단측 단부(30b)가 상기 어댑터의 축소된 직경의 구멍을 통하여 연장되어 그 구멍으로부터 미리 설정된 일정한 거리만큼 돌출된다. 바람직하게는, 상기 어댑터(25)의 기구 말단측 단부(25b)의 내부직경과 이를 지나는 상기 외측 슬리브(30)의 외부직경은 그 사이에서 미끄럼 끼워맞춤(slip fit)을 형성하는 치수로 이루어진다.
상기 외측 슬리브(30)는 그 슬리브가 노출되게 될 재료에 따라 다양한 재료로 제조될 수 있다. 특정 실시예에서는, 상기 외측 슬리브(30)는 스테인레스 스틸로 만들어진다.
내측 슬리브(40)도 일정 길이의 연장된 중공 튜브로 형성된다. 상기 내측 슬리브(40)는 그 기구 말단측 단부(40b)의 내부 및 외부직경보다 큰 내부 및 외부직경을 가지는 기구 몸체 중심측 단부(40a)를 포함하고 있다. 상기 내측 슬리브(40)의 중심측 및 말단측 단부(40a,40b)는, 하부 외측 어깨부(50)와 상부 내측 및 외측 어깨부(55,57)를 형성하는 칼러(45)에 의해서 분리된다. 내측 슬리브(40)의 기구 말단측 단부(40b)는 상기 외측 슬리브(30) 내에 수용되어 위치한다. 내측 슬리브(40)의 기구 말단측 단부(40b)의 외부직경과 외측 슬리브(30)의 내부직경은 실링 끼워맞춤(sealing fit)을 형성하는 치수를 가진다.
도 4a~4b에 도시된 바와 같이, 외측 슬리브(30) 내의 내측 슬리브(40)의 길이방향 위치는, 내측 슬리브 칼러(45)의 하부 외측 어깨부(50)와 외측 슬리브(30)의 기구 몸체 중심측 단부(30a) 및 칼러(35) 사이의 접촉에 의해 결정된다. 내측 슬리브 (40)의 기구 말단측 단부(40b) 길이는, 내측 슬리브가 외측 슬리브 내에 설치될 때 내측 슬리브와 외측 슬리브(30)의 기구 말단측 단부가 나란하게 되도록 정해진다.
상기 내측 슬리브(40)는 그 슬리브가 노출되게 될 물질들에 따라 다양한 재료들로 만들어질 수 있다. 특정한 실시예에서, 상기 내측 슬리브(40)는 듀퐁사로부터 구입할 수 있는 태플론과 같은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)재료로 만들어진다. 태플론과 같은 재료를 사용하는 장점은, 대부분의 화학약품에 대하여 불활성이고, 낮은 마찰계수를 가진다는 점이다.
PTFE의 자연 탄성은 상기 자동 샘플링기구(5)의 외측 슬리브(30)와 샘플 캡춰요소(60) 사이에 양호한 실링을 형성한다는 것이 또한 발견되었다. 더욱 상세하게는, 그러한 재료의 탄성-소성 거동(elastic-plastic behavior)은 통상의 타이트한 제조 공차(manufacturing tolerances)를 적용할 수 있게 한다. 이 경우, 상기 내측 슬리브(40)의 보어(bore)는 그 안에서 왕복 운동하는 샘플 캡춰요소(60: 이하에서 보다 상술함)의 외부직경보다 작게 만들어질 수 있으며, 상기 두 개의 구성요소가 함께 끼워 맞춰질 때, 상기 태플론 재료는 보어 내측에서 변형되어 설치되는 동안 연마된다(즉, 국부적인 굴곡 변형으로 내측 슬리브의 내표면이 연마된다). 바람직하게는, 상기 내측 슬리브(40)의 내부직경은 그 외부 섬유가 (더 높은 온도에 도달할 때까지) 탄성 상태를 유지하도록 선택되어, 상기 슬리브가 상기 샘플 캡춰요소에 대하여 압축 실링력을 제공하게 되며, 그에 의하여 통로들과 인접한 통로들에 연결되는 이송통로들을 실링하게 된다.
상기 어댑터(25)와 외측 및 내측 슬리브(30,40)가 외부 튜브(10)의 기구 말단측 단부(10b)에 설치될 때, 상기 내측 슬리브(40)의 확장된 직경의 기구 몸체 중심측 단부(40a)는 외부 튜브(10)의 기구 말단측 단부 내로 연장된다. 상기 내측 슬리브(40)의 기구 몸체 중심측 단부(40a)의 외부직경과 외부 튜브(10)의 내부직경은 그 사이에 실링 끼워맞춤을 형성할 수 있는 치수를 가진다.
외측 슬리브(30)와 내측 슬리브(40)는 서로 상기 어댑터(25)에 의하여 위치 결정되어 유지되는데, 상기 어댑터가 외부 튜브 상에 나사결합될 때, 상기 어댑터는 내측 슬리브 칼러(45)의 상부 외측 어깨부(57)를 외부 튜브(10)의 말단면에 대하여 타이트하게 가압한다. 상기 어댑터(25)는, 외측 슬리브(30) 및 내측 슬리브(40)를 유지하고 내측 슬리브(40)의 칼러(45)로 외부 튜브(10)를 실링하기 위한 클램핑수단으로 작용한다. 동시에, 상기 내측 슬리브(40)와 외측 슬리브(30)는 함께 타이트하게 유지되어 상기 외부 튜브(10) 및 어댑터(25)에 대하여 길이방향의(직선상의) 운동을 하는 것이 방지된다.
상술한 바와 같이, 샘플 캡춰 조립체(20)는 또한 샘플 캡춰요소(60)를 포함한다. 상기 샘플 캡춰요소(60)는 도 2a-2b 및 4a-4b에서 참조부호에 의하여 잘 이해되는 바와 같이, 내측 슬리브(40) 내에서 왕복 이동하도록 위치한다. 이를 위하여, 상기 샘플 캡춰요소(60)의 외부직경과 내측 슬리브(40)의 기구 말단측 단부 (40b)의 내부직경은 실링을 형성하면서 안내되는 미끄럼 가능한 끼워맞춤이 가능한 치수를 가진다.
상기 샘플 캡춰요소(60)의 길이는 외부 튜브(10)의 길이 및/또는 자동 샘플링기구(5)의 다른 구성요소의 길이에 따라 달라질 수 있다. 바람직하게는, 상기 샘플 캡춰요소(60)의 길이는, 상기 샘플 캡춰요소(60)가 전진 또는 후퇴된 위치에 있을 때, 그 기구 몸체 중심측 단부가 내측 슬리브(40)의 기구 몸체 중심측 부분 (40a)의 내부에 위치하기에 충분한 길이로 형성된다.
도 2a 및 4a와 같이, 샘플 캡춰요소(60)가 후퇴(폐쇄)위치에 있을 때, 그 기구 말단측 단부(60b)는 내측 슬리브(40) 및 외측 슬리브(30)의 기구 말단측 단부들과 대략 동일하게 위치되는 것이 바람직하다. 도 2b 및 4b와 같이, 샘플 캡춰요소 (60)가 전진(샘플링)위치에 있을 때, 그 기구 말단측 단부(60b)는 내측 슬리브(40) 및 외측 슬리브(30)의 기구 말단측 단부들로부터 소정 거리만큼 돌출된다.
도 3에 명확히 도시된 바와 같이, 상기 샘플 캡춰요소(60)는 오목한 샘플 캡춰 포켓(65)을 구비하며, 이 포켓은 샘플 캡춰요소 전진시에, 자동 샘플링기구(5)의 말단이 담궈지는 샘플에 노출되어 그 샘플의 양을 포획하게 된다. 상기 샘플 캡춰 포켓(65)은 다양한 샘플 양(부분표본들(aliquots))을 포획하기 위하여 다른 크기들로 제공될 수 있다.
상기 샘플 캡춰요소(60)는 그 캡춰요소가 노출되게 될 물질들에 따라 다양한 재료로 만들어질 수 있다. 특정의 실시예에서는, 상기 샘플 캡춰요소(60)는 세라믹 재료로 만들어진다. 본 발명에 따른 샘플 캡춰요소는 강산 및 강부식성(strong caustics) 물질에 내성을 가지는 것일 수 있다.
상기 샘플 캡춰요소(60)는, 퍼지/통풍(venting)을 위하여 또한 샘플 캡춰 포켓(65) 내에 위치한 재료 샘플의 ??칭(quenching)을 위하여 포트(port)가 형성되어 있다. 특히, 상기 샘플 캡춰 포켓(65)은 ??칭 포트(70)와 퍼지/통풍 포트(75)를 구비하고, 이 포트들은 상응하는 채널(80,85)에 연통되어 있고, 이 채널은 상기 샘플 캡춰요소(60)를 통하여 연장되어 그 기구 몸체 중심측 단부(60a)에 채널 출구가 형성된다. 내측 슬리브(40)의 기구 말단측 단부(40b)에는 포팅 슬롯(porting slot:90)이 형성되어, 이 포팅 슬롯을 통하여 샘플 캡춰 포켓(65)의 포트들(70,75)이 ??칭 또는 퍼지/통풍 사이클 동안 샘플 캡춰요소(60)의 상응하는 채널(80,85)과 연통된다.
상기 샘플 캡춰요소(60)는 바이패스 홈(by-pass groove:240)을 구비할 수 있으며, 이 바이패스 홈(240)은 내측 슬리브(40)의 포팅 슬롯(90)들을 통하여 샘플 캡춰요소내의 채널(80,85)의 이송 포트들(80b,85b)과 유체연통 될 수 있게 위치되어, 샘플 캡춰요소가 전진위치에 있을 때, ??칭 매체의 순환을 가능하게 한다. 이에 따라, 도 4b에 도시된 바와 같이, 샘플 캡춰요소(60) 내의 샘플 경로와 채널 (80,85)에는 재순환되는 ??칭 매체가 채워지게 된다. ??칭 매체는 따라서, 샘플 캡춰요소(60)로 도입되어, 샘플 캡춰요소가 전진위치에 있을 동안 압력 하에서 위치될 수 있다. 이러한 방식으로, ??칭 매체는 즉시 샘플 캡춰 포켓(65)으로 유입되어, 샘플 캡춰요소의 후퇴 및 이에 따른 샘플 캡춰 포켓의 포트들(70,75)과 내측 슬리브의 포팅 슬롯(90)의 정렬 시에 포획된 샘플과 혼합된다.
도 5에 도시된 바와 같이, ??칭재료를 샘플 캡춰 포켓(65)으로 안내하고, 샘플 캡춰 포켓으로부터 통풍 및 재료의 퍼지를 하기 위하여, 관(95) 또는 유사한 도관이 ??칭 및 퍼지/통풍채널(80,85)의 각각에 연결되어 있다. 이 목적을 위하여 가요성의 플라스틱 관이 사용될 때, 상기 관(95)의 단부에는 통상의 기술자에게 공지된 기술에 의하여 나사가 미리 형성될 수 있으며, 이 나사가 형성된 단부는 균일한 표면을 제공하기 위하여 다듬질될 수 있고, 상기 관의 나사 형성 단부는 채널 (80,85)의 기구 몸체 중심측 단부에 제공된 상응하는 나사부에 결합될 수 있다. 상기 샘플 캡춰요소의 연결채널에 관을 나사결합함에 따라, 상기 관의 나사 형성 단부는 상기 채널의 파일럿 직경 상에 그 바닥부가 닿아 실링을 형성한다. 그러한 관(95)은 자동 샘플링기구(5)의 내부 튜브(100)(후에 자세히 서술함)를 통과하는 경로를 가진다.
내측 슬리브(40)의 중심측 부분(40a)의 내부로 연장되는 샘플 캡춰요소(60)의 기구 몸체 중심측 단부(60a)는, 대략 중공 형상인 내부 튜브(100)의 기구 말단측 단부(100b) 내에 수용되며, 상기 내부 튜브(100)는 외부 튜브(10) 내에 동심적으로 배치된다. 도 4a~4b에 잘 도시된 바와 같이, 상기 내부 튜브(100)의 외부직경은 상기 내측 슬리브(40)의 몸체 중심측 단부(40a)의 내부직경과 비슷하여 그 사이에 실링을 이루면서도 미끄럼 가능한 끼워맞춤이 형성된다.
이 실시예에서, 상기 샘플 캡춰요소(60)의 기구 몸체 중심측 단부(60a)는 양 구성요소의 대응되는 구멍들을 관통하는 핀(105)에 의하여 내부 튜브(100)의 기구 말단측 단부(100b)에 유지된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 내부 튜브(100)의 기구 몸체 중심측 단부(100a)는, 외부 튜브(10)의 기구 몸체 중심측 단부(10a)를 관통하여 연장되어, 상기 샘플 캡춰요소(60)의 원하는 전진 및 후퇴작용을 일으키는 액추에이터(260)에 연결된다.
도 4a를 참조하면, 샘플 캡춰요소(60)가 후퇴위치에 있을 때, 내부 튜브 (100)의 기구 말단측 단부(100b)와 내측 슬리브(40)의 상부 내측 어깨부(55) 사이에 갭(110)이 형성된다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 내부 튜브(100)의 기구 말단측 단부(100b)와 내측 슬리브(40)의 상부 내측 어깨부(55) 사이가 접촉하면 샘플 캡춰요소(60) 전진에 대하여 강한 스토퍼로 작용하기 때문에, 상기 갭(110)의 길이는 샘플 캡춰요소(60)의 최대로 가능한 전진 길이를 의미한다. 물론, 상기 액추에이터(260)는 갭(110) 길이보다 작은 스트로크를 가질 수 있고, 이 경우 내부 튜브 (100)의 기구 말단측 단부(100b)와 내측 슬리브(40)의 상부 내측 어깨부(55) 사이의 접촉은 일어나지 않을 수 있다.
샘플 캡춰요소(60)의 전진 및 후퇴 동안, 상기 샘플 캡춰요소는, 내부 튜브 (100)의 외면과 내측 슬리브(40)의 중심측 부분(40a)의 내면 사이의 접촉뿐만 아니라, 샘플 캡춰요소의 외면과 내측 슬리브(40)의 기구 말단측 단부(40b)의 내면 사이의 접촉에 의하여 안내된다. 이에 따라 상기 샘플 캡춰요소(60)의 적절한 축방향 선형 운동이 확실하게 이루어진다.
상기 샘플 캡춰요소(60)의 회전을 방지하여, 샘플 캡춰요소의 전진과정 동안 샘플 캡춰 포켓(65)의 반복적인 위치확정이 확실하게 되도록 하는 것이 바람직하다. 도 4a~4b에 도시된 바와 같이, 본 자동 샘플링기구(5)의 실시예에서 상기 샘플 캡춰요소(60)의 회전은, 내부 튜브/샘플 캡춰요소 핀(105)의 단부를 내측 슬리브 (40)의 기구 몸체 중심측 단부(40a)에 직선상으로 형성된 슬롯(115) 내로 연장하도록 배치하는 것에 의하여 방지된다(도 1). 결과적으로, 상기 샘플 캡춰요소(60)는 자동 샘플링기구(5)의 길이방향 축을 따라 왕복 운동하게 되지만, 회전은 방지된다.
상기 자동 샘플링기구(5)를 사용하는 동안, 돌출된 외측 슬리브(30)의 기구 말단측 단부는 추출하고자 하는 샘플을 포함하는 재료에 담궈지는 것이 일반적이다. 상기 재료의 깊이는 샘플 캡춰요소의 전진된 부분을 덮기에 충분한 정도면 족하다. 원하는 시간에, 액추에이터(260)를 작동시켜 상술한 바와 같이 샘플 캡춰요소(60)를 전진시킨다. 이에 의하여, 샘플 캡춰요소(60)는 샘플링할 재료로 들어가게 되고, 그 재료의 일정양이 샘플 캡춰 포켓(65)에 채워지며, 액추에이터(260)가 이어서 상기 샘플 캡춰요소를 폐쇄 위치로 후퇴시킴에 따라 포켓 내에 상기 재료는 유지된다.
상기 샘플 캡춰 포켓 내에 포획된 재료 샘플은, 다른 기구 또는 용기로 재료 샘플을 옮기기 전에 진행 중인 반응을 정지시키기 위하여 도 4a에 도시된 바와 같이, ??칭 매체로 ??칭될 수 있다. 상기 샘플은 또한 샘플 캡춰 포켓으로부터 제거되기 전에 희석될 수도 있다. 이러한 다양한 작업은 이하에서 보다 자세하게 설명될 것이다.
본 발명의 다른 실시예의 샘플링기구(150)의 부분들이 도 6a~8에 개시되어 있다. 이 실시예의 샘플링기구(150)는 상술한 자동 샘플링기구(5)와 유사하지만, 더 적은 수의 개별 구성요소들을 가지고 있다. 특히, 이 실시예에서는, 내측과 외측 슬리브(40,30)와 어댑터(25)는 단일의 단부 캡/슬리브 요소(155)(간명화를 위하여 이하에서는 '단부 캡'이라 함)로 통합되어 있다.
본 실시예에서, 단부 캡(155)의 중심측 단부(155a)는, 외부 튜브(220)의 내부 나사(225)와 결합하는 외부 나사(160)를 구비하고 있다. 상기 단부 캡(155)의 중심측 단부(155a)는 기구 말단측 단부(155b)보다 직경이 더 작아, 단부 캡 나사 (160)의 기구 말단측 단부 쪽에 어깨부(165)가 형성된다. 상기 단부 캡(155)이 외부 튜브(220)와 나사 결합될 때, 상기 어깨부(165)는 외부 튜브(220)의 기구 말단측 단부와 접촉하여 단부 캡은 고정된다. 단부 캡(155)의 중심측 단부(155a)는 또한 외부 튜브(220) 내부로 연장되며 서로 실링 접촉을 형성한다.
상기 외부 튜브(220)는 그 튜브가 노출되게 될 물질에 따라서 다양한 재료로 만들어질 수 있다. 특정의 실시예에서, 상기 외부 튜브(220)는 도 1~5의 자동 샘플링기구(5)의 외부 튜브(10)와 유사하게 하스텔로이 재료로 만들어질 수 있다.
단부 캡(155)의 기구 말단측 단부(155b)에는 축방향 보어(170)가 형성되며, 이 보어의 직경은 상기 보어를 통과하는 샘플 캡춰요소(175)의 외부 직경과 비슷하게 할 수 있다. 결과적으로, 상기 보어(170)는 상기 샘플 캡춰요소(175)에 대한 왕복운동 가이드로서 작용한다. 상기 보어(170)의 내면은 또한 샘플 캡춰요소(175)의 외면을 실링한다.
단부 캡(155)은 그 캡이 노출되게 될 물질에 따라서 다양한 재료로 만들어질 수 있지만, PTFE의 자연적인 탄성은 단부 캡을 제조할 때의 양호한 실링을 제공한다. 특히, PTFE의 자연 탄성은 샘플 캡춰요소(175)의 외면 뿐만 아니라, 외부 튜브 (220)의 내면에 대해서도 양호한 실링효과를 얻을 수 있으며, 반면 단부 캡(155)의 보어(170) 내에서의 샘플 캡춰요소(175)의 저마찰 왕복운동을 여전히 허용한다.
상기 단부 캡(155)이 PTFE 또는 유사한 재료를 포함하여 구성될 때, 그 보어는 샘플 캡춰요소(175)의 외부 직경보다 더 작게 만들어질 수 있어, 두 구성요소가 함께 끼워맞춰질 때, 그 태플론 재료는 내측 보어에서 변형하여 설치된 동안 광을 내게 된다. 바람직하게는 상기 단부 캡(155)의 보어 크기는 상기 샘플 캡춰요소 (175)에 대한 압축 실링력을 제공할 수 있도록 선택된다.
더 높은 온도에서 작동될 수 있도록, 상기 단부 캡(155)은 얇은 금속(예컨대, 하스텔로이) 슬리브 내에 끼워넣어질 수 있다. 상기 슬리브는 더 높은 온도가 됨에 따른 단부 캡(155)의 팽창을 포함하도록 조절되며, 상기 팽창력과 PTFE의 증가된 탄성의 균형에 의하여 단부 캡의 실링 능력을 유지하게 된다. 이는 적절한 기능을 유지하면서도 상승된 온도에서의 상기 샘플링기구(150)의 사용 및 순환을 가능하게 한다.
상술한 자동 샘플링기구(5)에서와 같이, 이 샘플링기구(150)도 샘플 캡춰요소(175)를 포함하고 있다. 도 7에 가장 잘 나타난 바와 같이, 상기 샘플 캡춰요소 (175)는 단부 캡(155)의 보어(170) 내에서 왕복운동하도록 위치된다. 샘플 캡춰요소(175)의 외부직경은 단부 캡(155) 내 보어(170)의 내부 직경에 가까운 치수를 가지므로, 그 사이에서(상술한 바와 같이) 타이트하게 안내되면서 미끄럼 가능한 끼워맞춤이 형성된다.
상기 샘플 캡춰요소(175)의 길이는 외부 튜브(220)의 길이 및/또는 샘플링기구(150)의 다른 구성요소의 길이에 따라 달라질 수 있다. 상기 샘플 캡춰요소(175)의 길이는, 적어도 상기 단부 캡(155)의 중심측 단부(155a)를 넘어서기에 충분한 길이로서, 최소한 상기 샘플 캡춰요소의 원하는 전진 길이와 동일한 길이만큼 상기 단부를 넘어서는 길이를 가진다.
도 7~8에 명확하게 도시되는 바와 같이, 본 실시예의 샘플 캡춰요소(175)는 길게 연장된 실린더형 몸체를 가지며, 그 기구 몸체 중심측 단부(175a)의 외부에는 나사가 형성되어 있다. 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 샘플 캡춰요소(175)의 나사가 형성된 기구 몸체 중심측 단부(175a)는, 외부 튜브(220) 내에 동심적으로 배치된 대략 중공형상의 내부 튜브(230)의 대응 나사형성 기구 말단측 단부(230b)에 수용된다. 확장된 직경의 칼러(180)가 상기 샘플 캡춰요소(175)의 나사부의 단부쪽의 외부를 둘러싸서 형성되며, 이 칼러는 내부 튜브(230)에 접하여 샘플 캡춰요소 (175)의 확고한 나사 장착을 가능하게 한다. 상술한 자동 샘플링기구(5)에서와 같이, 내부 튜브(230)의 기구 몸체 중심측 단부(230a)는 외부 튜브(220)의 중심측 단부(220a)를 통하여 연장되며, 또한 상기 내부 튜브(230)의 기구 몸체 중심측 단부 (230a)는 상기 샘플 캡춰요소(175)가 필요한 전진 및 후퇴를 하도록 하는 액추에이터(도시하지 않음)에 유사한 방식으로 연결될 수 있다.
본 실시예의 샘플 캡춰요소(175)는 상술한 바와 같이, 하스텔로이 재료로 만들어질 수 있지만, 상기 캡춰요소가 노출되게 되는 물질들에 따라서 또한 협력하는 구성요소 사이에 바람직한 끼워맞춤이 유지되는 한, 다양한 다른 재료들로 만들어질 수 있다. 예컨대, 상기 샘플 캡춰요소(175)는 세라믹 재료로 만들어질 수 있다.
도 7에 관하여, 샘플 캡춰요소(175)가 후퇴위치에 있을 때, 샘플 캡춰요소 (175)의 칼러(180)와 단부 캡(155)의 중심측 부분(155a) 사이에 갭(235)이 형성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 칼러(180)와 단부 캡(155)의 중심측 단부(155a) 사이가 접촉하면 샘플 캡춰요소(175)의 전진에 대하여 강한 스토퍼로 작용하기 때문에, 상기 갭(235)의 길이는 샘플 캡춰요소(175)의 최대로 가능한 전진 길이를 의미한다. 연결되는 미도시의 액추에이터는 갭(235) 길이보다 작은 스트로크를 가질 수 있고, 이 경우 칼러(180)와 단부 캡(155)의 중심측 단부(155a) 사이의 접촉은 일어나지 않을 수 있다.
샘플 캡춰요소(175)의 전진 및 후퇴 동안, 상기 샘플 캡춰요소는, 그 외면과 단부 캡(155)내 보어(170) 내면 사이의 접촉에 의하여 안내된다. 이에 따라 상기 샘플 캡춰요소(175)의 적절한 축방향 선형 운동이 확실하게 이루어진다. 샘플 캡춰요소(175)와 내부 튜브(230)의 확고한 나사 결합으로 인하여, 샘플링기구(150)의 길이방향 축을 따라 왕복 운동하는 상기 샘플 캡춰요소의 능력을 방해하는 일 없이 샘플 캡춰요소(175)의 회전이 방지된다.
도 6a 및 7과 같이, 샘플 캡춰요소(175)가 후퇴(폐쇄)위치에 있을 때, 그 기구 말단측 단부(175b)는 단부 캡(155)의 기구 말단측 단부(155b)와 대략 동일하게 위치되는 것이 바람직하다. 도 6b와 같이, 샘플 캡춰요소(175)가 전진(샘플링)위치에 있을 때, 그 기구 말단측 단부(175b)는 단부 캡(155)의 기구 말단측 단부(155b)로부터 소정 거리만큼 돌출된다.
도 6a, 7 및 8에 도시된 바와 같이, 상기 샘플 캡춰요소(175)는 오목한 샘플 캡춰 포켓(185)을 구비하며, 이 포켓은 샘플링기구(150)의 말단이 담궈지는 샘플의 양을 포획하기 위하여 상술한 바와 같이 작동된다. 상기 샘플 캡춰 포켓(185)은 다양한 샘플 양을 포획하기 위하여 다른 크기들로 제공될 수 있다.
상기 샘플 캡춰요소(175)는, 퍼지/통풍(venting)을 위하여 또한 샘플 캡춰 포켓(185) 내에 위치한 재료 샘플의 ??칭을 위하여 포트(port)가 형성되어 있다. 이를 위하여, 상기 샘플 캡춰 포켓(185)은 ??칭 포트(190)와 퍼지/통풍 포트(195)를 구비하고, 이 포트들은 상응하는 채널(200,205)에 연통되고, 이 채널은 상기 샘플 캡춰요소(175)를 통하여 연장되어 그 기구 몸체 중심측 단부(175a)에 출구가 형성된다. 단부 캡(155)에는 포팅 그루브(porting grooves:210,215)가 형성되어, 이 포팅 그루브들을 통하여 샘플 캡춰 포켓(185)의 포트들(190,195)이 ??칭 또는 퍼지/통풍 사이클 동안 샘플 캡춰요소(175)의 상응하는 채널(200,205)과 연통된다.
상술한 자동 샘플링기구(5)에서와 같이, 상기 샘플 캡춰요소(175)가 전진 위치에 있을 때, ??칭 매체가 순환할 수 있도록 바이패스 홈(by-pass groove:240)이 구비될 수 있다. 또한, 상기 자동 샘플링기구(5)에서와 유사한 형태로 ??칭재료를 샘플 캡춰 포켓(185)으로 안내하고, 샘플 캡춰 포켓으로부터 통풍 및 재료의 퍼지를 하기 위하여, 관 또는 유사한 도관이 ??칭 및 퍼지/통풍채널(200,205)의 각각에 연결될 수 있다. 그러한 관은 내부 튜브(230)를 통하여 연장되며, 상술한 것과 같이, 상기 샘플 캡춰요소(175)에 연결될 수 있다.
샘플링기구(150)의 사용은 대체로 상술한 도 1~5의 자동 샘플링기구(5)의 사용과 같은 방식으로 행해진다. 즉, 상기 단부 캡(155)의 기구 말단측 단부가 추출하고자 하는 샘플이 포함된 대상 재료에 담궈지거나 대상 재료 위에 매달리게 된다. 적절한 시간대에, 상기 샘플 캡춰요소(175)를 전진시키기 위하여 (동력에 의한 또는 수동 구동의) 액추에이터가 구동된다. 이에 따라, 샘플 캡춰요소(175)가 샘플링 대상 재료에 진입하여, 재료의 일정량이 샘플 캡춰 포켓(185)에 채워지며, 이어서 액추에이터를 작동시켜 상기 샘플 캡춰요소를 폐쇄위치로 후퇴시키면 상기 재료가 포켓에 유지되게 된다.
상기 샘플 캡춰 포켓(185) 내에 포획된 재료 샘플은, 다른 기구 또는 용기로 재료 샘플을 옮기기 전에 진행 중인 반응을 정지시키기 위하여 예컨대 ??칭 물질과 혼합, 희석 또는 접촉에 의하여 처리될 수 있다. 상기 샘플은 또한 샘플 캡춰 포켓으로부터 제거되기 전에 희석될 수도 있다. 이러한 다양한 작업은 이하에서 보다 자세하게 설명될 것이다.
다른 실시예의 샘플 캡춰요소(300) 및 이에 결합되는 슬리브 요소(345)가 도 9a~9b,10a~10b에 도시되어 있다. 이 실시예는 유리 또는 세라믹과 같은 단단한 재료로 샘플 캡춰요소를 제조하는 것이 바람직하거나 필요할 경우에 유효할 수 있다.
금속제의 샘플 캡춰요소에 작은 구멍, 채널 및 다른 구성을 형성하는 것은 EDM(방전가공)을 포함하는 다양한 기술에 의하여 가능한 반면, 유리, 세라믹 등의 샘플 캡춰요소에 그러한 작은 구성들 형성하는 것이 불가능하지는 않지만, 실제로 매우 어렵다. 따라서, 그러한 단단한 재료로 샘플 캡춰요소를 제조하기 위하여, 다양한 통로들(도관들)을 그 외부 표면으로 옮김으로써, 가공 단순화 혹은 필요한 가공(형성)을 가능하게 하면서도 동일한 기능을 달성할 수 있다는 것을 발견하였다.
또한, 관 또는 유사한 도관의 부착도 보다 여유 공간이 있는 샘플 캡춰요소의 외부로 옮겨 행할 수 있다.
상기 샘플 캡춰요소(300)의 실시예는 도 9a~9b의 전진 위치 및 도 10a~10b의 후퇴위치로 도시되어 있다. 이 샘플 캡춰요소의 위치들은 앞에서 설명한 본 발명에 따른 실시예들을 참조함에 의하여 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.
도시된 바와 같이, 상기 샘플 캡춰요소(300)도 오목한 샘플 캡춰 포켓(305)을 포함하고 있으며, 이 포켓은 샘플 캡춰요소의 전진 동안 상기 샘플 캡춰요소(300)의 기구 말단측 단부가 담궈지는 샘플에 노출되어 그 일정양을 포획한다. 상기 샘플 캡춰 포켓(305)은 다양한 샘플 양(부분표본들(aliquots))을 포획하기 위하여 다른 크기들로 제공될 수 있다.
상기 샘플 캡춰 포켓(305)은, ??칭 포트(310) 및 퍼지/통풍 포트(315)를 구비하며, 이 포트들은 샘플 캡춰요소(300)가 후퇴위치에 있을 때, 대응하는 도관 (320,325)과 유체 소통되게 연결되며, 상기 도관(320,325)은 상기 샘플 캡춰요소 (300)의 외면을 따라 길이방향으로 연장되어 그 기구 몸체 중심측 단부(300a) 근처의 입구/출구(330,335)로 나간다. 이러한 유체 연통관계는 이하에서 자세히 서술한다.
상기 샘플 캡춰요소(300)는 바이패스 포트(by-pass port:340)를 구비할 수 있으며, 이 바이패스 포트(340)는 상기 샘플 캡춰요소가 전진위치에 있을 때, 도관 (320,325)을 통한 ??칭 매체의 공급 및 순환을 가능하게 한다. 이 ??칭 매체 공급 및/또는 순환은 이하에서 자세히 서술한다.
상기 샘플 캡춰요소(300)가 슬리브(345) 내에 위치하여 왕복 운동하는 것이 도시되어 있다. 상술한 실시예에서 설명한 바와 같이, 상기 슬리브(345)는 태플론과 같은 PTFE 재료로 제조될 수 있다. 제조되는 샘플 캡춰요소(300)의 특정 재료에 따라 다른 슬리브 재료를 사용하는 것도 가능하다. 샘플 캡춰요소(300)의 외부 직경과 슬리브(345)의 내부 직경은 그 사이에 실링을 형성하면서 안내되는 미끄럼 가능한 끼워맞춤을 달성하는 치수를 가지므로, 상기 샘플 캡춰요소 도관들(320,325)로부터 유체의 누출이 방지된다.
도 9b 및 10b에서 잘 보여지는 바와 같이, 상기 슬리브(345)는 한 쌍으로 길게 연장되고 축방향으로 향하며 슬리브의 벽을 관통하는 이송 포트(350)를 구비하고 있다. 이후에 상세히 기술하는 상기 이송 포트(350)는, 샘플 캡춰요소 도관들(320,325)과, 샘플 캡춰요소(300)의 위치에 따라 샘플 캡춰요소 바이패스 포트(340), 혹은 샘플 캡춰 포켓(305)의 ??칭 포트(310) 및 퍼지/통풍 포트(315) 사이의 유체 연결을 허용한다.
상기 샘플 캡춰요소(300)는 도 9a~9b에 도시된 전진 위치에서, 그 샘플 캡춰 포켓(305)이 담궈지는 재료의 양으로부터 샘플을 수집하기 위하여 상기 샘플 캡춰 포켓이 노출되어 있다. 도 9b에 명확히 도시된 바와 같이, 이 위치에서 각 샘플 캡춰요소 도관(320,325)의 아치형 부분(arcuate section)은 슬리브(345)의 이송 포트(350)의 제1의 단부와 유체연통 되도록 연결되어 있다. 동시에, 각 이송 포트(350)의 제2의 단부는 샘플 캡춰요소(300)의 바이패스 포트(340)와 유체연통 가능하게 연결되어 있다. 결과적으로, 샘플 캡춰요소(300)가 전진위치일 때, ??칭 매체가 공급되어 저장되거나 또는 입구/출구 포트(330,335), 도관(320,325), 이송 포트(350) 및 바이패스 포트(340)에 의하여 형성되는 유체 통로를 통하여 재순환될 수 있다. 이러한 방식에서의 샘플 캡춰요소로의 ??칭 유체의 공급은 앞에서 이미 설명되었기 때문에, 여기서는 반복설명하지 않는다.
도 10a~10b에는 상기 샘플 캡춰요소(300)가 후퇴 위치에 있는 것이 도시되어 있으며, 이 위치에서는 포획된 재료에 작용을 가할 수 있도록 그 샘플 캡춰 포켓 (305)이 슬리브(345) 내로 후퇴되어 있다. 도 10b에 보다 명확히 도시된 바와 같이, 상기 샘플 캡춰요소(300)가 후퇴 위치에 있을 때, 각 샘플 캡춰요소 도관 (320,325)의 아치형 부분은 슬리브 이송 포트(350)의 제2의 단부와 유체연통 되도록 연결되어 있다. 동시에, 각 이송 포트(350)의 제1의 단부는 샘플 캡춰 포켓(305)의 ??칭 포트(310) 및 퍼지/통풍 포트(315)와 유체연통 가능하게 연결되어 있다. 결과적으로, 샘플 캡춰요소(300)가 후퇴위치일 때, 샘플 캡춰 포켓 (305) 내의 샘플은 ??칭, 희석 및 다른 용기 또는 도구로 제거될 수 있으며, 또한, 상기 샘플 캡춰 포켓은 입구/출구 포트(330,335), 도관(320,325), 이송 포트(350), ??칭 포트(310) 및 퍼지/통풍 포트(315)에 의하여 형성되는 유체 통로를 통화여 가스 또는 다른 유체로 퍼지될 수 있다. 이러한 다양한 작업들은 후에 상술하기로 한다.
본 발명의 샘플링기구의 상술한 어떤 실시예에서도, 상기 샘플링기구는 중성의(neutral) 유체, 가스 또는 불활성 가스를 퍼지하는 것에 의하여, 샘플링 라인(관)을 먼저 세정함으로써, 샘플링을 위하여 준비될 수 있다. 그러한 세정은 불순물 제거를 확실하게 하기 위하여, 주기적인 형태로 행해질 수 있다. 샘플링기구의 구성에 따라서는, ??칭/희석 라인은 각각의 유체로 미리 가득 채워질 수 있다.
적절한 타이밍에서, 상기 샘플 캡춰요소는 전진하여 반응 혼합물의 부분표본을 샘플 캡춰 포켓에 포획한다. 샘플링되는 재료(예컨대, 반응 혼합물)에 따라, 실제의 샘플링은 샘플 캡춰요소의 전진후 즉시 행해지거나 또는 샘플을 취하기 전에 샘플 캡춰 포켓을 반응 혼합물로 퍼지할 수 있도록 일정 기간 후에 행해질 수 있다.
샘플 캡춰 포켓 내의 재료 샘플에 관하여, 이후 상기 샘플 캡춰요소가 후퇴하면, 샘플 캡춰 포켓 내에 재료 샘플이 포획되어 즉각적인 처리가 가능한 상태가된다. 샘플링기구의 사용자에게 요망되는 구성에 따라서는, 여러 개의 작용들이 후속적으로 행해질 수 있다. 먼저, 상기 재료 샘플은 ??칭 유체와 접촉될 수 있으며, 이에 따라 반응이 즉시는 아니지만 매우 신속히 정지한다. 이 경우, 상기 재료 샘플은 샘플링시에 존재하였던 실질적인 반응 혼합물이다. 이후 ??칭된 샘플은 희석되어 예컨대 가스 크로마토그래프, HPLC, 상기 두 기구의 결합기와 같은 개별 분석기 또는 하나 이상의 다른 적절한 분석기들로 방출될 수 있다. 다른 대안 구성에서는, 상기 샘플은 먼저 ??칭됨이 없이, 단지 희석되어 (예컨대 분석기를 향하여) 방출될 수 있다. 또 다른 구성에서는, 상기 샘플은 ??칭되기 전에 희석된다. 이러한 기술은 덜 효율적일 수는 있지만, 예컨대 ??칭 재료가 반응을 위하여 사용되는 용매에 용해될 수 없을 경우에는 필요할 수 있다. 특정예에서는, 생물학적 반응으로부터 샘플을 취하고 유독성 용매에만 용해될 수 있는 ??칭 재료를 사용하는 것도 가능하다. ??칭 및 희석단계는 여기서는 특별히 설명되지 않는 다른 방식에서는 조합될 수도 있다.
재료 샘플의 희석 및 방출단계는 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예컨대, 연속적인 유체(예를 들어 적절한 용매 또는 가스)의 흐름(stream)이 사용될 수 있으며, 이 흐름은 상기 재료 샘플을 분석기로 운반한다. 혹은, 특정양의 희석 유체가 농축 샘플을 통하여 주기적으로 펌핑되어 샘플 방출을 위하여 사용될 수 있다. 이 기술에서는, 상기 샘플은 희석 유체와 철저하게 혼합될 것이다. 그러한 기술은 예컨대 슬러리 반응 혼합물들을 샘플링할 때 바람직하거나 필요할 수 있다. 진공 펌프를 사용하여 ??칭, 희석된 또는 변하지 않은 상태의 재료 샘플을 방출하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 손으로 구동하는(수동의) 샘플링기구(400)의 실시예가 도 11~12에 도시되어 있다. 상술한 샘플링기구(5,150)와 유사한 방식으로, 상기 수동샘플링기구(400)도 또한 샘플 캡춰 조립체(405)를 포함하며, 이 조립체는 외부 튜브(410)를 구비하고, 이 외부 튜브 내에서 왕복운동을 하는 샘플 캡춰요소(415)가 배치되어 있다. 상기 샘플 캡춰 조립체(405)는 구조면에서 도 1에 도시된 실시예의 샘플 캡춰 조립체(20)와 유사하지만, 본 발명의 수동 샘플링기구에는 또한 샘플링기구(150)에 관하여 설명된 구성의 샘플 캡춰 조립체 또는 본 명세서에는 특정하여 도시하거나 설명하지 않은 구성의 샘플 캡춰 조립체도 채용할 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
이 수동의 샘플링기구(400)는 또한 프로브(probe) 액추에이터 조립체를 수용하고 있는 몸체부(420)를 포함하는데, 본 도면에서는 상기 조립체의 레버(425) 만이 나타나 있다. 화살표로 지시된 바와 같이, 상기 레버(425)는 내뻗어진 위치와 그 레버가 샘플링기구(400)의 몸체부(420)에 대하여 가압된 위치 사이에서 회전될 수 있다. 이 실시예에서, 상기 레버(425)의 내향 이동은 샘플 캡춰요소(415)의 전진을 일으킨다. 상기 레버(425)를 놓으면, 스프링 또는 유사한 기구에 의해서 상기 샘플 캡춰요소(415)가 외부 튜브(410) 내로 후퇴하며 상기 레버(425)도 도시된 내뻗어진 위치로 복귀한다. 이러한 기구는 통상의 기술자에게 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 더 이상 설명하지 않는다.
수동 샘플링기구의 다른 실시예에서는(도시하지 않음), 상기 샘플 캡춰요소의 왕복이동은, 통상의 기술자에게 잘 알려져 있는 상업적으로 사용되는 피펫에서 통상 보여지는 하나 이상의 플런저 조립체와 같은 직선형의 플런저 조립체를 사용자가 구동하는 것에 의하여 달성될 수 있다.
본 발명의 수동 샘플링기구의 다른 실시예의 몸체부 뿐만 아니라, 본 실시예의 몸체부(420)도 핸들(430) 또는 사용자 파지(把持) 및/또는 조작용의 다른 구성들을 구비할 수 있다. 본 발명의 수동 샘플링기구의 몸체부는 또한 사용자의 파지 및/또는 조작이 용이한 형상 또는 윤곽을 가질 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 수동 샘플링기구(400)로부터 샘플링 라인(435)이 도출되어 있다. 다른 샘플링기구(5,150)의 실시예에 대한 상술한 설명에서도 이해할 수 있는 바와 같이, 샘플 캡춰요소(415)의 샘플 캡춰 포켓으로 처리 재료(예컨대 ??칭 또는 희석 매체)를 공급하기 위하여 또한 상기 샘플 캡춰 포켓으로부터 퍼지된 재료를 운반하기 위하여 샘플링 라인(435)이 제공된다.
이를 위하여, 도 12에서 공급 샘플라인(435a)이 처리재료 공급기구(440)에 연결되어 있다. 이 특정의 실시예에서, 상기 처리재료 공급기구(440)는 수동으로 작동될 수 있는 시린지(syringe)로 도시되어 있으며, 이 시린지는 포획된 재료 샘플을 처리하기 위하여 ??칭, 희석 또는 다른 샘플 재료들을 상기 샘플링기구(400)의 샘플 캡춰 포켓으로 운반하기 위하여 사용될 수 있다. 다른 실시예에서는, 상기 시린지는 다른 수동 작동의 기구 또는 펌프와 같은 동력 및 자동기구로 대체될 수 있다.
퍼지 샘플라인(435b)이 도 12에 도시되어 있으며, 이 샘플라인은 샘플링기구 (400)의 샘플 캡춰 포켓으로부터 퍼지된 재료를 수용하는 용기(445)에 연결된다. 상기 용기는 단지 용기이거나 또는 저장소 혹은 상술한 분석기의 종류 중 하나인 어떤 분석기의 수용 부품일 수 있다.
이 수동 샘플링기구(400)의 구조는 도 5에 도시된 자동 샘플링기구(5)의 구조와 다소 상이하지만, 그 기능은 실질적으로 동일하다. 즉, 상기 샘플링 캡춰요소도 적절한 타이밍에서 관심 대상 샘플 쪽으로 전진하여 그 샘플 캡춰 포켓에 상기 샘플의 부분표본이 포획된다. 샘플 캡춰 포켓에 샘플 재료를 가진 채, 상기 샘플 캡춰요소는 후퇴하여, 샘플 캡춰 포켓에 샘플 재료를 포획하며 이 상태에서 상술한 바와 같이 즉각적인 재료의 처리가 가능하게 된다. 따라서, 본 발명의 자동 샘플링기구와 수동 샘플링기구의 근본적인 차이점은, 단지 자동 샘플링기구의 샘플 캡춰요소는 동력 구동되는 액추에이터(예를 들어 공압식 실린더)에 의하여 전진/후퇴되는데 대하여, 수동 샘플링기구의 샘플 캡춰요소는 수동 액추에이터(예컨대, 레버 기구 또는 선형 플런저 조립체)의 사용자 작동에 의하여 전진/후퇴된다는 점이다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의하여 설명되었지만, 예컨대 각각의 개별 실시예의 특징을 조합 및/또는 실시예 간의 개별 기능적 유닛을 교환함으로써 수많은 추가적인 변형이 본 발명의 지식에 기초하여 만들어질 수 있다는 것은 명확하다.
Claims (31)
- 대상 재료의 샘플을 포획하기 위한 샘플링기구로서,
액추에이터 조립체가 고정되는 기구 몸체 중심측 단부(proximal end)를 가지는 중공의 외부 튜브와;
상기 외부 튜브 내에 위치하는 왕복 이동 가능한 샘플 캡춰요소로서, 상기 샘플 캡춰요소의 전진 및 후퇴를 야기하는 상기 액추에이터 조립체의 액추에이터와 연결되는 샘플 캡춰요소와;
상기 샘플 캡춰요소의 기구 말단측 단부(distal end) 근방에 위치하여 재료의 양을 포획하기 위하여 채택되는 샘플 캡춰 포켓으로서, 재료를 상기 샘플 캡춰 포켓에 수용하기 위한 포트와 재료를 상기 샘플 캡춰 포켓으로부터 방출하기 위한 포트를 가지고, 상기 샘플 캡춰요소가 후퇴위치에 있을 때, 상기 포트들이 상기 샘플 캡춰요소 내의 대응 채널들과 연통되는 샘플 캡춰 포켓;을 포함하여 구성되며,
상기 액추에이터의 구동에 의하여 상기 샘플 캡춰요소가 상기 외부 튜브로부터 전진함으로써 상기 샘플 캡춰 포켓을 노출시켜 재료 샘플을 상기 샘플 캡춰 포켓에 포획할 수 있게 하고, 상기 액추에이터에 의한 상기 샘플 캡춰요소의 후퇴에 따라 상기 샘플 캡춰 포켓 내에 상기 재료 샘플이 트랩되는(trapped) 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제1항에 있어서,
상기 외부 튜브의 기구 말단측 단부에 확고하게 부착된 중공의 클램핑 어댑터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제2항에 있어서,
상기 클램핑 어댑터 내에 위치하는 기구 몸체 중심측 단부와, 상기 클램핑 어댑터 내의 말단 개구를 통과하여 그로부터 돌출되는 기구 말단측 단부를 구비한 중공의 외측 슬리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제3항에 있어서,
중공의 내측 슬리브를 더 포함하며, 상기 내측 슬리브의 기구 말단측 단부는 상기 외측 슬리브의 기구 말단측 단부 내에 위치함과 동시에, 상기 왕복 이동 가능한 샘플 캡춰요소를 수용하는 보어(bore)를 구비하며, 상기 내측 슬리브의 기구 몸체 중심측 단부는 상기 외부 튜브의 기구 말단측 단부 내로 연장되는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제4항에 있어서,
상기 내측 슬리브의 기구 말단측 단부는 포팅 슬롯(porting slots)을 구비하며, 상기 포팅 슬롯은 상기 샘플 캡춰요소가 후퇴위치에 있을 때 상기 샘플 캡춰 포켓의 상기 포트들과 상기 샘플 캡춰요소의 상기 채널들을 연통시키는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제4항에 있어서,
상기 외부 튜브 내에 배치된 내부 튜브를 더 포함하고, 상기 내부 튜브의 기구 몸체 중심측 단부는 상기 외부 튜브의 기구 몸체 중심측 단부로부터 뻗어나와 상기 액추에이터 조립체의 액추에이터에 결합되며, 상기 내부 튜브의 기구 말단측 단부는 상기 샘플 캡춰요소의 기구 몸체 중심측 단부에 결합되는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 샘플 캡춰요소의 상기 채널들은 상기 캡춰요소의 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 샘플 캡춰요소의 상기 채널들은 상기 캡춰요소의 외면을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 샘플 캡춰요소의 각 채널의 중심측 단부에 결합되는 도관(conduit)을 더 포함하며, 상기 도관은 상기 샘플 캡춰 포켓으로 상기 포획된 재료와는 다른 재료를 제공함과 동시에, 상기 샘플 캡춰 포켓으로부터 재료를 운반하는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 샘플링기구는 자동 샘플링기구이고, 상기 액추에이터는 동력이 전달되는 선형 액추에이터인 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제10항에 있어서,
상기 선형 액추에이터는 공압식 실린더인 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제1항에 있어서,
상기 샘플링기구는 수동 샘플링기구이고, 상기 액추에이터는 손으로 작동될 수 있는 기구로서 레버 기구 및 플런저 조립체로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 기구인 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 대상 재료 샘플의 공지된(known) 양을 포획하기 위한 샘플링기구로서,
상기 샘플링기구의 적어도 여러 구성요소의 부분들을 포함하는 실린더형의 중공 외부 튜브로서, 그 기구 몸체 중심측 단부가 액추에이터 조립체에 고정되는 중공형상의 외부 튜브와;
상기 외부 튜브의 기구 말단측 단부에 확고하게 부착되는 중공형상의 클램핑 어댑터와;
상기 클램핑 어댑터 내에 위치하는 기구 몸체 중심측 단부와 상기 클램핑 어댑터의 말단 개구를 통과하여 그 개구로부터 돌출되는 기구 말단측 단부를 가진 실린더형상의 중공형상의 외측 슬리브와;
상기 외측 슬리브의 기구 말단측 단부 내에 위치하며 왕복 이동 가능한 샘플 캡춰요소를 수용하는 보어(bore)를 가지는 기구 말단측 단부와, 상기 외부 튜브의 기구 말단측 단부 내로 연장되는 기구 몸체 중심측 단부를 가지는 중공형상의 내측 슬리브와;
상기 샘플 캡춰요소는 실린더형이고, 상기 내측 슬리브의 기구 말단측 단부내에 부분적으로 위치하며, 그 기구 몸체 중심측 단부는 상기 내측 슬리브의 중심측 부분 내로 연장되는 것인 샘플 캡춰요소와;
오목한 형상으로 상기 샘플 캡춰요소의 기구 말단측 단부 근처에 위치하여 재료의 공지된 양을 포획하기 위하여 채택되는 샘플 캡춰 포켓으로서, 재료를 수용하기 위한 포트와, 재료를 방출하기 위한 포트를 가지며, 상기 포트들은 샘플 캡춰요소가 후퇴된 위치에 있을 때 상기 샘플 캡춰요소를 관통하여 연장되는 대응 채널들과 연결되는 샘플 캡춰 포켓과;
실린더형이고 상기 외부 튜브 내에 동심으로 배치된 내부 튜브로서, 그 기구 몸체 중심측 단부는 상기 외부 튜브의 기구 몸체 중심측 단부로부터 연장되어 상기 액추에이터 조립체의 선형(linear) 액추에이터에 결합되고, 그 기구 말단측 단부는 상기 샘플 캡춰요소의 기구 몸체 중심측 단부에 결합되는 내부 튜브;를 포함하여 구성되고,
상기 액추에이터 조립체는 상기 외부 튜브의 기구 몸체 중심측 단부에 위치하며, 상기 액추에이터 조립체의 선형 액추에이터는 상기 내부 튜브의 기구 몸체 중심측 단부에 결합되고,
상기 액추에이터의 구동에 의하여 상기 샘플 캡춰요소가 상기 내측 슬리브로부터 전진함으로써 상기 샘플 캡춰 포켓을 노출시켜 재료 샘플을 상기 샘플 캡춰 포켓에 포획할 수 있게 하고, 상기 액추에이터에 의한 상기 샘플 캡춰요소의 후퇴에 따라 상기 샘플 캡춰 포켓 내에 상기 재료 샘플이 트랩되는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제13항에 있어서,
상기 어댑터는 머리가 절단된 원뿔형(frustoconical)이고, 상기 외부 튜브 직경과 상응하는 직경의 중심측 부분을 가지고, 더 작은 직경의 기구 말단측 단부를 가지며, 상기 기구 말단측 단부는 보어를 포함하고 그 보어는 보어 내를 지나는 상기 외측 슬리브의 부분과 실링 끼워맞춤(sealing fit)을 형성하는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 외측 슬리브는 중심측 단부에 칼러를 가지고, 상기 칼러는 상기 외측 슬리브가 상기 어댑터에 설치될 때 상기 어댑터의 어깨부에 결합되는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 내측 슬리브의 중심측 부분은 그 기구 말단측 단부의 내부직경 및 외부직경보다 큰 내부직경 및 외부직경을 가지며, 상기 중심측 부분의 외벽면은 상기 외부 튜브의 내벽면과 실링 끼워맞춤을 형성하는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 내부 튜브의 기구 말단측 단부는 상기 샘플 캡춰요소의 외면과 상기 내측 슬리브의 중심측 부분의 내벽면 사이에 끼인 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 샘플 캡춰요소는 각 구성요소에 형성된 구멍을 통과하는 핀에 의하여 상기 내부 튜브에 결합되는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제18항에 있어서,
상기 핀은 상기 내측 슬리브의 중심측 부분에 있는 축방향 슬롯 내로 연장되어, 상기 핀과 상기 슬롯의 상호작용에 의하여 상기 샘플 캡춰요소의 회전이 방지되는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 내측 슬리브의 기구 말단측 단부에는 포팅 슬롯(porting slot)이 형성되고, 이 포팅 슬롯을 통하여 상기 샘플 캡춰요소가 후퇴위치에 있을 때, 상기 샘플 캡춰 포켓의 포트들이 샘플 캡춰요소의 채널들과 연통되는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 샘플 캡춰요소의 각 채널의 중심측 단부에 결합되는 도관을 더 포함하고, 상기 도관을 통하여 상기 샘플 캡춰 포켓으로 상기 포획된 재료와는 다른 재료가 제공되며 상기 샘플 캡춰 포켓으로부터 재료가 이송되는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 샘플링기구는 자동 샘플링기구이고 상기 선형 액추에이터는 공압식 실린더인 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 샘플링기구는 수동 샘플링기구이고, 상기 선형 액추에이터는 손으로 작동될 수 있는 기구로서 레버 기구 및 플런저 조립체로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 기구인 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 액체의 대상 재료 샘플의 공지된(known) 양을 포획하기 위한 샘플링기구로서,
상기 샘플링기구의 적어도 여러 구성요소의 부분들을 포함하는 실린더형의 외부 튜브로서, 그 기구 몸체 중심측 단부가 액추에이터 조립체에 고정되는 중공형상의 외부 튜브와;
상기 외부 튜브의 기구 말단측 단부에 확고하게 부착되는 단부 캡으로서, 상기 외부 튜브의 기구 말단측 단부로부터 축방향으로 연장되는 기구 말단측 단부를 가지고, 상기 기구 말단측 단부 내에 왕복 이동 가능한 샘플 캡춰 요소의 일부를 수용하는 축방향 보어가 구비되며, 상기 외부 튜브의 기구 말단측 단부 내로 연장되는 중심측 부분을 가지는 단부 캡과;
상기 샘플 캡춰요소는 실린더형이고, 상기 단부 캡의 보어 내에 부분적으로 위치하며, 그 기구 몸체 중심측 단부는 상기 단부 캡으로부터 상기 외부 튜브 내로 연장되는 것인 샘플 캡춰요소와;
오목한 형상으로 상기 샘플 캡춰요소의 기구 말단측 단부 근처에 위치하여 재료의 공지된 양을 포획하기 위하여 채택되는 샘플 캡춰 포켓으로서, 재료를 수용하기 위한 포트와, 재료를 방출하기 위한 포트를 가지며, 상기 포트들은 샘플 캡춰요소가 후퇴된 위치에 있을 때 상기 샘플 캡춰요소를 관통하여 연장되는 대응 채널들과 연결되는 샘플 캡춰 포켓과;
실린더형이고 상기 외부 튜브 내에 동심으로 배치된 내부 튜브로서, 그 기구 몸체 중심측 단부는 상기 외부 튜브의 기구 몸체 중심측 단부로부터 연장되어 상기 액추에이터 조립체의 선형(linear) 액추에이터에 결합되고, 그 기구 말단측 단부는 상기 샘플 캡춰요소의 기구 몸체 중심측 단부에 결합되는 내부 튜브;를 포함하여 구성되고,
상기 액추에이터 조립체는 상기 외부 튜브의 기구 몸체 중심측 단부에 위치하며, 상기 액추에이터 조립체의 선형 액추에이터는 상기 내부 튜브의 기구 몸체 중심측 단부에 결합되고,
상기 액추에이터의 구동에 의하여 상기 샘플 캡춰요소가 상기 단부 캡의 기구 말단측 단부로부터 전진함으로써 상기 샘플 캡춰 포켓을 노출시켜 재료 샘플을 상기 샘플 캡춰 포켓에 포획할 수 있게 하고, 상기 액추에이터에 의한 상기 샘플 캡춰요소의 후퇴에 따라 상기 샘플 캡춰 포켓 내에 상기 재료 샘플이 트랩되는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제24항에 있어서,
상기 단부 캡은 폴리테트라플루오로에틸렌으로 만들어진 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제24항 또는 제25항에 있어서,
상기 단부 캡은 상기 외부 튜브에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제24항 또는 제25항에 있어서,
상기 샘플 캡춰요소의 기구 몸체 중심측 단부는 상기 내부 튜브의 기구 말단측 단부와 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제24항 또는 제25항에 있어서,
상기 단부 캡은 포팅 그루브들(porting grooves)를 포함하며, 이 포팅 그루브들을 통하여 상기 샘플 캡춰요소가 후퇴위치에 있을 때, 상기 샘플 캡춰 포켓의 포트들이 샘플 캡춰요소의 채널들과 연통되는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제24항 또는 제25항에 있어서,
상기 샘플 캡춰요소의 각 채널의 중심측 단부에 결합되는 도관을 더 포함하고, 상기 도관을 통하여 상기 샘플 캡춰 포켓으로 상기 포획된 재료와는 다른 재료가 제공되며 상기 샘플 캡춰 포켓으로부터 재료가 이송되는 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제24항 또는 제25항에 있어서,
상기 샘플링기구는 자동 샘플링기구이고 상기 선형 액추에이터는 공압식 실린더인 것을 특징으로 하는 샘플링기구. - 제24항 또는 제25항에 있어서,
상기 샘플링기구는 수동 샘플링기구이고, 상기 선형 액추에이터는 손으로 작동될 수 있는 기구로서 레버 기구 및 플런저 조립체로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 기구인 것을 특징으로 하는 샘플링기구.
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