KR102415770B1 - 액체 시료 내 관심물질을 기체로 전환하는 화학 반응기, 및 이를 포함하는 자동측정장치 - Google Patents

액체 시료 내 관심물질을 기체로 전환하는 화학 반응기, 및 이를 포함하는 자동측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 화학 반응기는 시료와 시약을 수용하는 반응 용기, 상기 반응 용기의 하단에 결합된 제1 압력 밸브, 및 상기 반응 용기의 상단에 결합된 제2 압력 밸브를 포함하고, 상기 반응 용기의 하부에는 캐리어 기체를 공급하는 캐리어 유로가 연결되고, 상기 반응 용기의 상부에는 상기 반응 용기에서 발생된 기체와 함께 상기 캐리어 기체를 배출하는 기체 유로가 연결되며, 상기 제1 압력 밸브는 상기 캐리어 기체의 공급을 제어하고, 상기 제2 압력 밸브는 상기 반응 용기 내에서 기체로 전환되어 상기 기체 유로를 통해서 배출되는 기체의 흐름을 제어할 수 있다.

Description

액체 시료 내 관심물질을 기체로 전환하는 화학 반응기, 및 이를 포함하는 자동측정장치{A CHEMICAL REACTOR FOR CONVERSION OF LIQUID SAMPLES TO GAS PHASE AND AUTOMATIC MEASUREMENT APPARATUS HAVING THEREOF}
본 발명은 액체 시료 내 관심물질을 기체로 전환하는 화학 반응기, 및 이를 포함하는 자동측정장치에 관한 것이다.
액체 시료의 분석은 시료 및 시약의 주입, 화학 반응, 신호 검출, 폐액 배출, 세척 등의 과정을 거친다. 분석의 높은 정확도와 정밀도를 얻기 위해서는 상기한 일련의 과정을 자동으로 수행할 수 있는 장치가 요구된다.
상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 적은 양의 시료 및 시약을 사용하여 빠른 시간에 높은 정확도와 정밀도의 분석이 가능하고, 유로의 오염으로 인한 분석오차와 폐액 발생량을 최소화할 수 있는 액체 시료 내 관심물질을 기체로 전환하는 화학 반응기, 및 이를 포함하는 자동측정장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화학 반응기는 시료와 시약을 수용하는 반응 용기, 상기 반응 용기의 하단에 결합된 제1 압력 밸브, 및 상기 반응 용기의 상단에 결합된 제2 압력 밸브를 포함하고, 상기 반응 용기의 하부에는 캐리어 기체를 공급하는 캐리어 유로가 연결되고, 상기 반응 용기의 상부에는 상기 반응 용기에서 발생된 기체와 함께 상기 캐리어 기체를 배출하는 기체 유로가 연결되며, 상기 제1 압력 밸브는 상기 캐리어 기체의 공급을 제어하고, 상기 제2 압력 밸브는 상기 반응 용기 내에서 기체로 전환되어 상기 기체 유로를 통해서 배출되는 기체의 흐름을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 반응 용기에 자기장을 형성하는 유도 코일, 및 상기 유도 코일에 의하여 유도된 전류에 의하여 가열되는 가열부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 가열부는 상기 반응 용기 내부에 삽입된 금속 막대로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 반응 용기는 상기 유도 코일에 의하여 가열되는 금속으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 반응 용기에 자기장을 형성하는 유도 코일을 더 포함하고, 상기 반응 용기는 상기 유도 코일에 의하여 가열되는 금속으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동측정장치는 시료와 시약을 수용하고 기화시키는 화학 반응기, 상기 화학 반응기와 연결되며 시약 또는 시료를 이동시키는 제1 유로, 상기 화학 반응기와 연결되며 캐리어 기체를 공급하는 캐리어 유로, 상기 화학 반응기와 연결되어 상기 화학 반응기에서 발생된 기체를 배출하는 기체 유로, 및 상기 기체 유로에 연결되어 수분을 제거하는 응축기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동측정장치는 상기 반응 용기의 하단에 결합된 제1 압력 밸브와 상기 반응 용기의 상단에 결합된 제2 압력 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학 반응기는, 시료와 시약을 수용하는 반응 용기, 상기 반응 용기에 자기장을 형성하는 유도 코일, 및 상기 유도 코일에 의하여 유도된 전류에 의하여 가열되는 가열부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 가열부는 상기 반응 용기 내부에 삽입된 금속 막대로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 반응 용기는 상기 유도 코일에 의하여 가열되는 금속으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학 반응기는, 시료와 시약을 수용하는 반응 용기, 상기 반응 용기에 자기장을 형성하는 유도 코일을 포함하고, 상기 반응 용기는 상기 유도 코일에 의하여 가열되는 금속으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1 유로에 연결되며 시료를 공급하는 시료 유로, 상기 제1 유로에 설치되어 유체를 이송하는 양방향 펌프, 및 시약과 세척액의 유입을 위한 복수의 유입구와 상기 유입구에 설치되어 상기 시약과 세척액의 이동을 제어하는 밸브를 포함하는 매니폴드를 더 포함하고, 상기 시료 유로는 상기 매니폴드와 상기 양방향 펌프 사이에서 상기 제1 유로에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동측정장치는 상기 화학 반응기와 연결되어 상기 화학 반응기에서 액체를 배출시키는 제2 유로와 상기 제1 유로에는 연결되어 검출이 완료된 시료와 시약을 배출하는 제3 유로를 더 포함하고, 상기 제2 유로에는 상기 제1 유로를 세척한 세척액이 배출되는 제1 배출 유로가 연결되고, 상기 제3 유로는 상기 시료 유로와 상기 제1 유로가 연결된 부분과 상기 양방향 펌프 사이에서 상기 제1 유로에 결합될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 화학 반응기는 상온 또는 가열 하에 시약과의 반응에 의해 시료 내 관심물질을 기체로 전환하여 분석함에 따라 정확하고 정밀한 분석이 가능하다.
또한 본 발명의 일 측면에 따른 화학 반응기는 용기 내에 설치된 가열부가 시료를 직접 가열하여 보다 신속하게 시료를 가열할 수 있을 뿐만 아니라 반응 용기의 외면이 노출되어 있으므로 반응 용기를 보다 용이하게 냉각시킬 수 있다. 이로 인해 반응 시간을 단축하여 분석 시간을 최소화할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 화학 반응기는 닫힌계에서 빠른 시간 내에 용매의 끓는점을 높여 다양한 성상의 시료에 대해 높은 전환율을 얻을 수 있는 효율적인 가열 반응이 가능하다.
또한 상기 화학 반응기는 고가의 촉매 사용 없이 탁한 시료나 염도가 높은 시료에 대해서도 높은 전환율을 얻을 수 있다.
또한 가열 반응 중 반응 용액이 반응 용기 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있어 정확도와 정밀도가 높은 분석이 가능하다.
또한 가열 반응 중 가열부 표면에서 발생하는 작은 기포로 인해 돌비 현상에 의한 안전사고를 예방할 수 있다.
또한 기체로 전환하는 반응이 끝난 후 빠른 시간에 신호 검출이 가능하다.
또한 시약과 시료를 서로 다른 유로로 유입하여, 시료 내 성분에 의해 시약이 이동하는 부분이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한 매니폴드에 장착된 밸브의 개방시간이 수십 밀리초로 짧게 조절될 수 있고, 시약 및 시료에 연이어서 유입하는 공기로 제1 유로에 잔류하는 용액을 모두 밀어냄에 따라 미량의 용액에 대한 정확하고 정밀한 이송 및 제어가 가능하다. 이로 인해 높은 정확도와 정밀도의 분석이 가능하다.
또한 상기한 공기를 화학 반응기에 유입하여 추가적인 장치 없이 시약과 시료를 혼합할 수 있다.
또한 양방향 펌프의 연속적인 정방향으로의 유체 이송으로 시약 및 시료의 화학 반응기로의 유입, 혼합뿐만 아니라 제1 유로의 세척까지 가능하여 분석시간을 단축할 수 있고, 유로의 오염 요소를 빠른 시간에 제거할 수 있다.
또한 공기의 유입으로 인한 제1 유로의 잔류 용액 제거와 시약 및 시료 유입 후 빠른 세척으로 인한 제1 유로의 오염 요소 제거가 가능함에 따라 분석에 참여하지 않은 잉여 시료를 제2 배출 유로로 배출하여 폐액 발생량을 최소화할 수 있다.
또한 산성 조건에 폐액을 제3 유로로 배출하는 과정에서 유로를 세척할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동측정장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화학 반응기를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 화학 반응기를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 화학 반응기를 도시한 구성도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 시료 분석을 위한 화학 반응기 및 이를 포함하는 자동측정장치에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동측정장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화학 반응기를 도시한 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 자동측정장치(101)는 매니폴드(110), 양방향 펌프(120), 화학 반응기(130), 검출모듈(160), 제1 유로(141), 시료 유로(145), 제2 유로(142), 제3 유로(143), 제1 배출 유로(146), 제2 배출 유로(147), 기체 유로(181), 응축기(161), 불순물 제거부(162), 캐리어 유로(182), 검출기(170)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 자동측정장치(101)는 시약과 시료를 혼합하고, 액체 시료에 포함된 관심물질을 기체로 전환하여 측정하는 장치이다. 또한, 본 실시예에 따른 자동측정장치(101)는 관심물질로서 다양한 유기화합물, 무기화합물, 중금속류를 측정할 수 있다.
매니폴드(110)는 시약, 세척액, 공기 등의 유체 흐름을 제어한다. 매니폴드(110)에는 시약이 유입의 위한 복수의 유입구(113)가 설치되며, 각각의 유입구(113)에는 시약의 이동을 제어하는 솔레노이드 밸브(114)가 설치될 수 있다. 매니폴드(110)에는 직선으로 길게 이어진 내부 통로(112)가 형성되며, 내부 통로(112)에는 복수의 유입구(113)가 연결된다.
매니폴드(110)에는 공기가 유입되는 공기 유입구, 세척액이 유입되는 세척제 유입구, 각종 시약이 유입되는 시약 유입구들이 형성될 수 있다. 각각의 유입구들에는 솔레노이드 밸브(114)가 설치되며, 솔레노이드 밸브(114)의 개방 시간에 의하여 시약의 유입량이 제어될 수 있다. 솔레노이드 밸브(114)의 개방시간은 수십 밀리초로 짧게 조절될 수 있으며, 이에 따라 종래에 비하여 시약의 유량이 현저히 정밀하게 제어될 수 있다.
양방향 펌프에 의하여 공기 유입구를 통해서 공기가 유입될 수 있는데, 양방향 펌프에 의하여 음압이 형성될 수 있으며, 이를 통해서 공기가 매니폴드(110)로 흡입될 수 있다. 유입된 공기는 시약 및 시료를 화학 반응기(130)로 밀어낼 수 있다. 이에 따라 공기에 의하여 시약 및 시료의 공급량이 제어될 수 있다.
제1 유로(141)와 연결된 부분을 전방이라 할 때, 공기 유입구(113)는 매니폴드(110)에서 제일 후방에 위치할 수 있다. 이에 따라 시약 및 시료가 공급된 후에 공기를 이용하여 제1 유로(141)에 잔류하는 시약 및 시료를 모두 밀어 낼 수 있다.
제1 유로(141)는 매니폴드(110)와 화학 반응기(130)를 연결하는 관으로 이루어지며, 시약 및 시료를 화학 반응기로 전달한다. 제1 유로(141)는 화학 반응기(130)의 하단에 결합되어 화학 반응기(130)로 시료 및 시약을 유입시키고 배출시킬 수 있다.
양방향 펌프(120)는 제1 유로(141)에 연결 설치되어 2 방향으로 액체를 이동시킨다. 양방향 펌프(120)는 연동 펌프로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 양방향 펌프(120) 내부가 시료 및 시약에 의하여 오염되는 것을 방지하고 시료 및 시약의 투입양을 정밀하게 제어할 수 있다.
시료 유로(145)는 제1 유로(141)에 연결 설치되되, 양방향 펌프(120)와 매니폴드(110) 사이에서 제1 유로(141)에 연결 설치된다. 시료 유로(145)는 3방향 밸브(151)를 매개로 제1 유로(141)에 연결되며 채취된 액체 상태의 시료를 제1 유로(141)로 전달한다. 시료 유로(145)는 시료가 저장된 수조(200)와 연결되어 시료를 공급할 수 있다.
본 실시예와 같이 시료 유로(145)가 매니폴드(110)와 양방향 펌프(120) 사이에 설치되면 매니폴드(110)가 선순위로 분석한 시료에 의하여 오염되는 것을 방지할 수 있다.
화학 반응기(130)는 제1 유로(141)와 연결되어 제1 유로(141)에서 시약 및 시료를 전달 받으며, 시약 및 시료는 화학 반응기(130) 내에서 혼합될 수 있다. 양방향 펌프(120)를 통해서 화학 반응기(130)로 유입된 공기는 시약 및 시료들을 혼합할 수 있다.
화학 반응기(130)는 반응 용기(131), 유도 코일(132), 가열부(134), 온도 센서(135), 냉각 팬(136), 제1 압력 밸브(138), 및 제2 압력 밸브(139)를 포함할 수 있다. 화학 반응기(130)는 시료 및 시약을 가열하여 관심물질을 분석이 가능한 형태로 전환할 수 있다.
반응 용기(131)는 시료 및 시약을 수용하는 관 형상으로 이루어지며, 광투과성을 갖는 내열 유리로 이루어질 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 반응 용기(131)는 금속으로 이루어질 수도 있다. 반응 용기(131)가 금속으로 이루어지면 유도 코일에 의하여 가열부(134)와 함께 반응 용기(131)가 가열될 수 있다.
반응 용기(131)의 상부에는 기체가 배출되는 기체 배출부(133b)가 형성되고, 반응 용기(131)의 하부에는 용액이 유입되고 배출되는 용액 출입부가 형성될 수 있다. 반응 용기(131)에는 상부 마개(133)가 결합되며 기체 배출부(133b)는 상부 마개(133)를 관통하도록 형성될 수 있다.
제1 압력 밸브(138)는 반응 용기(131)의 하단에 결합되며, 제2 압력 밸브(139)는 반응 용기(131)의 상단에 결합될 수 있다. 제1 압력 밸브(138)와 제2 압력 밸브(139)는 높은 압력을 지지할 수 있는 볼 밸브로 이루어질 수 있다. 제1 압력 밸브(138)와 제2 압력 밸브(139)에 의하여 화학 반응기(130)는 고온, 고압으로 유지될 수 있다.
제1 압력 밸브(138)는 반응 용기(131)의 하단에서 반응 용기와 최대한 인접하게 배치되며, 이에 따라 반응 용기(131) 내부의 압력이 증가할 때, 반응 용액이 유출되는 것을 방지할 수 있다. 제1 압력 밸브(138)는 캐리어 기체의 공급을 제어할 수 있으며, 제2 압력 밸브(139)는 반응 용기(131) 내에서 기체로 전환되어 기체 유로(181)를 통해서 배출되는 기체의 흐름을 제어한다.
유도 코일(132)은 반응 용기(131)에 나선 방향으로 감겨지며, 반응 용기(131) 내부에 자기장을 형성한다. 유도 코일(132)은 반응 용기(131)의 높이 방향으로 간격을 두고 용기에 감겨지며, 이에 따라 반응 용기(131)는 외주면이 유도 코일 사이로 노출된다. 유도 코일에는 고주파 전류를 생성하는 고주파 발진기가 연결될 수 있다.
가열부(134)는 반응 용기(131) 내에 삽입 설치되며 반응 용기(131)의 높이 방향으로 이어진 막대 형상으로 형성된다. 상부 마개(133)에는 하부로 돌출되어 가열부(134)를 지지하는 지지대(133a)가 형성될 수 있다. 가열부(134)는 금속 막대로 이루어지며 반응 용기(131)의 상부에 고정될 수 있다. 가열부(134)는 내식성을 갖는 니켈합금으로 이루어질 수 있다.
가열부(134)는 유도 코일(132)에 의하여 가열되는데, 유도 코일(132)에 의하여 생성된 자기장이 가열부(134)에 와전류를 형성하여 가열부(134)가 가열될 수 있다.
유도 가열에 의하여 가열부(134)의 표면에는 기포가 형성될 수 있는데, 기포의 발생에 의하여 반응 용액이 급격히 기화되는 돌비 현상을 방지할 수 있다.
온도 센서(135)는 반응 용기(131)에서 이격되어 반응 용기(131)의 온도를 측정하는 비접촉식 온도 센서로 이루어질 수 있으며, 적외선 온도 센서로 이루어질 수 있다. 냉각 팬(136)은 지지대 등에 설치되어 반응 용기(131)에서 이격되어 반응 용기(131)를 향하여 공기를 공급한다. 이에 따라 외부로 노출된 반응 용기(131)가 직접 공기와 맞닿아 신속하게 냉각될 수 있다.
캐리어 유로(182)는 화학 반응기(130)의 하부에 연결되어 화학 반응기(130)에 캐리어 기체를 공급한다. 캐리어 유로(182)는 화학 반응기(130)와 3방향 밸브(152) 사이에서 커넥터를 매개로 유로에 연결될 수 있다. 캐리어 기체는 검출대상물질과 반응하지 않는 기체로 이루어질 수 있으며, 질소 등의 불활성 기체로 이루어질 수 있다. 캐리어 유로(182)에서 공급된 캐리어 기체는 화학 반응기(130) 내부에서 기화된 기체를 밀어내어 검출기(170)로 이동시킬 수 있다.
캐리어 유로(182)에는 캐리어 기체가 저장된 탱크(185)가 연결될 수 있다. 또한, 캐리어 유로에는 캐리어 기체의 이동을 제어하는 유량 제어기(186)가 설치될 수 있다. 이에 따라 유량 제어기(186)에 의하여 적정한 양의 캐리어 기체가 화학 반응기(130)에 공급될 수 있다.
기체 유로(181)는 화학 반응기(130)의 상부에 연결되어 화학 반응기(130)에서 발생된 기체와 캐리어 기체를 배출한다. 기체 유로(181)와 화학 반응기(130)의 연결은 제2 압력 밸브(139)에 의하여 제어될 수 있다.
기체 유로(181)에는 응축기(161)와 불순물 제거부(162)가 연결될 수 있다. 응축기(161)는 화학 반응기(130)에서 배출된 기체 중에서 수분을 응축하여 분리하는 장치로서, 응축기(161)에는 냉매가 공급될 수 있다. 여기서 냉매는 냉각수 등으로 이루어질 수 있다. 불순물 제거부(162)는 기체 유로(181)를 통해서 이동하는 기체에 포함된 불순물을 제거한다.
불순물 제거부(162)에서 배출된 기체는 검출기(170)로 이동하며, 검출기(170)는 기체 상의 물질의 성분을 분석하는 장치로 이루어질 수 있다. 검출기(170)는 흡광법, 형광법, 전기화학법, 원소 분석기, 반도체식 센서 등을 이용하여 다양한 방법으로 관심물질을 검출할 수 있으며 본 발명은 검출기의 구성에 대해서 제한하지 않는다.
제2 유로(142)는 화학 반응기(130)와 연결되어 화학 반응기(130)에서 액체를 배출시킨다. 제2 유로(142)는 화학 반응기(130)에 직접 연결되거나 제1 유로(141)를 매개로 화학 반응기(130)와 연결될 수 있다. 본 실시예에서 제2 유로(142)는 3방향 밸브(152)를 매개로 제1 유로(141)에 연결될 수 있으며, 양방향 펌프(120)에 의하여 잉여 현장 시료 및 세척액이 제2 유로(142)를 따라 이동할 수 있다.
제2 유로(142)에는 제1 배출 유로(146)와 제2 배출 유로(147)가 연결되는데, 제1 배출 유로(146)와 제2 배출 유로(147)는 3방향 밸브(153)를 매개로 제2 유로(142)와 연결될 수 있다. 제1 유로(141)를 세척한 세척액은 제1 배출 유로(146)를 통해서 배출될 수 있다.
화학 반응기(130)에 시료 및 시약이 공급된 후, 반응이 진행되는 동안에 세척액이 제1 유로(141)에 공급되어 제1 유로(141)를 세척한 이후에 제2 유로(142) 및 제1 배출 유로(146)를 통해서 배출될 수 있다.
제2 배출 유로(147)는 3방향 밸브(153)를 매개로 제2 유로(142)와 연결되며, 제1 유로(141) 내부에 잔류하는 시료는 제2 배출 유로(147)를 통해서 배출될 수 있다. 시료가 화학 반응기(130)로 공급된 이후에 매니폴드(110)를 통해서 공기가 제1 유로(141)로 공급될 수 있으며, 제1 유로(141)에 잔류하는 시료는 공기에 의하여 밀려나 제2 유로(142) 및 제2 배출 유로(147)를 통해서 외부로 배출될 수 있다. 이에 따라 현장 시료가 세척액 또는 반응 후 물질과 함께 배출되지 않으므로 폐액의 발생을 최소화할 수 있다.
한편, 제1 유로(141)에는 혼합이 완료된 시료와 시약을 배출하는 제3 유로(143)가 연결될 수 있다. 제3 유로(143)는 시료 유로(145)와 제1 유로(141)가 연결된 부분과 양방향 펌프(120) 사이에서 제1 유로(141)에 결합될 수 있다. 제3 유로(143)는 제1 유로(141)에 3방향 밸브(154)를 매개로 연결될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 제1 실시예에 따르면 고온 고압으로 시료를 가열하고, 가열된 시료를 캐리어 기체로 이동시켜서 액상의 시료를 신속하게 기상으로 전환시킬 수 있다. 또한, 화학 반응기(130)가 유도 코일(132)과 가열부(134)를 포함하므로 시료를 보다 신속하게 가열하고, 시료를 신속하게 냉각할 수 있다. 또한, 시약이 공급되는 매니폴드(110)와 시료가 공급되는 시료 유로(145)가 이격되어 설치되므로 매니폴드(110)가 시료에 의하여 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 배출 유로(146), 제2 배출 유로(147), 제3 유로(143)를 통해서 시료, 세척액, 반응 후 물질이 서로 다른 경로로 배출되므로 폐액의 발생을 최소화하고, 반응 중에 유로를 세척할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 자동측정장치(101)는 고가의 촉매 사용 없이 탁도가 높거나 염도가 높은 시료에 대해서도 정확하고 정밀한 분석이 가능하다.
자외선 산화법을 이용한 측정장치는 빛의 투과도가 낮아 탁한 시료에 적용이 어렵다. 한편, 고온 연소법은 수 십 μL의 시료를 사용함에 따라 시료의 대표성이 떨어지며, 탁한 시료에 적용 불가능한 문제가 있다. 또한, 고온 연소법은 고온 장치 고가의 재료, 부품 사용하며, 고가의 촉매 사용, 주기적인 교체가 필요한 문제가 있다. 또한, 고온 연소법은 염분에 의해 촉매 성능이 저하되거나, 반응기가 오염되거나 파손되는 문제가 있으며, 유지관리비용이 많이 소모되는 문제가 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화학 반응기에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 화학 반응기를 도시한 구성도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 화학 반응기(130)는 반응 용기(191)의 구성과 가열부가 제거된 것을 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 화학 반응기와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
반응 용기(191)는 시료 및 시약을 수용하는 관 형상으로 이루어지며, 금속으로 이루어질 수 있다. 반응 용기(191)는 내식성을 갖는 니켈합금으로 이루어질 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 반응 용기(191)는 유리 용기의 내측 또는 외측에 금속이 부착 또는 코팅된 구조로 이루어질 수도 있다.
반응 용기(191)의 내부에는 가열부가 삽입되지 않으며, 유도 코일(132)은 반응 용기(131)에 나선 방향으로 감겨져 자기장을 형성한다. 유도 코일(132)에는 고주파 전류를 생성하는 고주파 발진기가 연결될 수 있다.
반응 용기(191)는 유도 코일(132)에 의하여 가열되는데, 유도 코일(132)에 의하여 생성된 자기장이 반응 용기(191)에 와전류를 형성하여 반응 용기(191)가 가열될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 화학 반응기에 대해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 화학 반응기를 도시한 구성도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 제3 실시예에 따른 화학 반응기(130)와 가열부(192)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 화학 반응기와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
반응 용기(191)는 시료 및 시약을 수용하는 관 형상으로 이루어지며, 금속으로 이루어질 수 있다. 반응 용기(191)의 상단에는 기체 배출부(133b)가 형성된 상부 마개(133)가 설치될 수 있으며, 상부 마개(133)는 금속으로 이루어질 수 있다. 반응 용기(191)의 내부에는 금속 막대로 이루어진 가열부(192)가 삽입된다. 가열부(192)는 금속으로 이루어진 상부 마개(133)에 결합될 수 있다.
또한, 유도 코일(132)은 반응 용기(191)에 나선 방향으로 감겨져 자기장을 형성한다. 유도 코일(132)에는 고주파 전류를 생성하는 고주파 발진기가 연결될 수 있다.
반응 용기(191)와 가열부(192)는 유도 코일(132)에 의하여 가열되는데, 유도 코일(132)에 의하여 생성된 자기장이 반응 용기(191) 및 가열부(192)에 와전류를 형성하여 반응 용기(191)와 가열부(192)가 가열될 수 있다. 본 제3 실시예와 같이 반응 용기(191)와 가열부(192)가 금속으로 이루어지면 보다 신속하게 가열할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
101: 자동측정장치
110: 매니폴드
120: 양방향 펌프
130: 화학 반응기
131, 191: 반응 용기
132: 유도 코일
134, 192: 가열부
135: 온도 센서
136: 냉각 팬
138: 제1 압력 밸브
139: 제2 압력 밸브
141: 제1 유로
142: 제2 유로
145: 시료 유로
146: 제1 배출 유로
147: 제2 배출 유로
161: 응축기
162: 불순물 제거부
170: 검출기
181: 기체 유로
182: 캐리어 유로

Claims (13)

  1. 시료와 시약을 수용하는 반응 용기;
    상기 시료와 상기 시약을 가열하는 가열부;
    상기 반응 용기의 하단에 결합된 제1 압력 밸브;
    상기 반응 용기의 상단에 결합된 제2 압력 밸브; 및
    상기 반응 용기에 자기장을 형성하는 유도 코일;
    을 포함하고,
    상기 가열부는 상기 유도 코일에 의하여 유도된 전류에 의하여 가열되며,
    상기 반응 용기의 하부에는 캐리어 기체를 공급하는 캐리어 유로가 연결되고, 상기 반응 용기의 상부에는 상기 반응 용기에서 발생된 기체와 함께 상기 캐리어 기체를 배출하는 기체 유로가 연결되며,
    상기 제1 압력 밸브는 상기 캐리어 기체의 공급을 제어하고, 상기 제2 압력 밸브는 상기 반응 용기 내에서 기체로 전환되어 상기 기체 유로를 통해서 배출되는 기체의 흐름을 제어하며,
    상기 반응 용기의 상부에는 기체가 배출되는 기체 배출부가 형성되고, 상기 반응 용기의 하부에는 용액이 유입되고 배출되는 용액 출입부가 형성되고,
    상기 제1 압력 밸브는 볼 밸브로 이루어지며 상기 반응 용기의 하단과 맞닿도록 설치되어 상기 반응 용기에서 반응 용액이 유출되는 것을 방지하며,
    상기 가열부는 상기 반응 용기내에 삽입 설치되며 상기 반응 용기의 높이 방향으로 이어진 막대 형상으로 형성되되, 니켈합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 시료 내 관심물질을 기체로 전환하는 화학 반응기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 반응 용기는 상기 유도 코일에 의하여 가열되는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 시료 내 관심물질을 기체로 전환하는 화학 반응기.
  5. 삭제
  6. 시료와 시약을 수용하고 상기 시료 내 관심물질을 기체로 전환하는 화학 반응기;
    상기 화학 반응기와 연결되며 시약 또는 시료를 이동시키는 제1 유로;
    상기 화학 반응기와 연결되며 캐리어 기체를 공급하는 캐리어 유로;
    상기 화학 반응기와 연결되어 상기 화학 반응기에서 발생된 기체와 함께 상기 캐리어 기체를 배출하는 기체 유로; 및
    상기 기체 유로에 연결되어 수분을 제거하는 응축기;
    를 포함하며,
    상기 화학 반응기는, 시료와 시약을 수용하는 반응 용기, 상기 시료와 시약을 가열하는 가열부, 상기 반응 용기에 결합된 제1 압력 밸브, 상기 반응 용기에 결합된 제2 압력 밸브, 상기 반응 용기에 자기장을 형성하는 유도 코일을 포함하고,
    상기 가열부는 상기 유도 코일에 의하여 유도된 전류에 의하여 가열되며,
    상기 반응 용기의 하부에는 상기 캐리어 유로가 연결되고, 상기 반응 용기의 상부에는 상기 기체 유로가 연결되며,
    상기 제1 압력 밸브는 상기 캐리어 기체의 공급을 제어하고, 상기 제2 압력 밸브는 상기 반응 용기 내에서 기체로 전환되어 상기 기체 유로를 통해서 배출되는 기체의 흐름을 제어하며,
    상기 반응 용기의 상부에는 기체가 배출되는 기체 배출부가 형성되고, 상기 반응 용기의 하부에는 용액이 유입되고 배출되는 용액 출입부가 형성되고,
    상기 제1 압력 밸브는 볼 밸브로 이루어지며, 상기 제1 압력 밸브는 상기 반응 용기의 하단에 결합되어 상기 반응 용기에서 반응 용액이 유출되는 것을 방지하며,
    상기 가열부는 상기 반응 용기내에 삽입 설치되며 상기 반응 용기의 높이 방향으로 이어진 막대 형상으로 형성되되, 니켈합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동측정장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 반응 용기는 상기 유도 코일에 의하여 가열되는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동측정장치.
  11. 삭제
  12. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 유로에 연결되며 시료를 공급하는 시료 유로, 상기 제1 유로에 설치되어 유체를 이송하는 양방향 펌프, 및 시약과 세척액의 유입을 위한 복수의 유입구와 상기 유입구에 설치되어 상기 시약과 세척액의 이동을 제어하는 밸브를 포함하는 매니폴드를 더 포함하고,
    상기 시료 유로는 상기 매니폴드와 상기 양방향 펌프 사이에서 상기 제1 유로에 연결된 것을 특징으로 하는 자동측정장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 유로와 연결되어 잉여 시료 및 세척액이 배출되는 제2 유로와,
    상기 제1 유로에 연결되어 검출이 완료된 시료와 시약을 배출하는 제3 유로를 더 포함하고,
    상기 제2 유로에는 상기 제1 유로를 세척한 세척액이 배출되는 제1 배출 유로가 연결되고,
    상기 제3 유로는 상기 시료 유로와 상기 제1 유로가 연결된 부분과 상기 양방향 펌프 사이에서 상기 제1 유로에 결합된 것을 특징으로 하는 자동측정장치.
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