KR19990065082A - 마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고농도의 시료분석을 위한 검출기와 저농도의 시료분석을 위한 검출기를 병용할 수 있도록 하기 위하여 시료의 마이크로샘플링을 가능하게 하기 위한 수단을 갖는 가스크로마토그래피에 관한 것이다.

본 발명에 따른 마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피는 인젝터(2)에 주입될 시료의 양을 미량으로 한정하는 마이크로샘플러(1)와, 상기 마이크로샘플러(1)에 연결되어 상기 마이크로샘플러(1)로부터 유입되는 시료를 제1분석컬럼(5)이나 마이크로샘플루프(4) 또는 배출라인으로 흐를 수 있도록 유로를 선택적으로 변경시킬 수 있는 제1유로변경밸브(3)와, 상기 제1유로변경밸브(3)를 경유하여 유입되는 시료를 제2검출기(12)가 연결된 제2분석컬럼(7)이나 제1검출기(11)가 연결된 제4분석컬럼(9)로 흐를 수 있도록 유로를 선택적으로 변경시킬 수 있는 제2유로변경밸브(6)와, 상기 제1유로변경밸브(3)와 제3분석컬럼(8) 및 제5분석컬럼(10)에 캐리어가스를 공급하기 위한 캐리어가스공급원(13)을 포함하도록 구성됨을 특징으로 한다.

따라서, 검출기의 검출불능 또는 검출오류의 발생, 검출기 자체의 손상 또는 검출기의 수명감소 등을 예방할 수 있는 효과가 있다.

Description

마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피

본 발명은 마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고농도의 시료분석을 위한 검출기와 저농도의 시료분석을 위한 검출기를 병용할 수 있도록 하기 위하여 시료의 마이크로샘플링을 가능하게 하기 위한 수단을 갖는 가스크로마토그래피에 관한 것이다.

일반적으로 크로마토그래피(Chromatography)라 함은 각종의 고체 또는 액체를 고정상(Stationary phase)으로 하고, 기체 또는 액체를 이동상(Moving phase)으로 하여 이동상이 고정상을 통과토록 하면서 상기 이동상에 시료를 투입하여 시료의 상기 이동상과 고정상 사이에서의 흡착성 또는 분배계수의 차를 이용하여 시료를 성분별로 분리하는 분석법을 일컫는 것이다.

크로마토그래피법은 상당히 여러 종류로 개발되어 왔으며, 천연물의 분리, 의약품의 정제, 기타 화학물질의 정제 등을 포함하여 광범한 분석에 이용되고 있다.

이동상의 종류에 따라 이동상으로 기체가 사용되는 가스크로마토그래피(Gas Chromatography), 이동상으로 액체가 사용되는 액체크로마토그래피(Liquid Chromatography)로 대별될 수 있으며, 다시 액체크로마토그래피에서도 이동상에 가해지는 압력에 따라 고압액체크로마토그래피(HPLC ; High Pressure Liquid Chromatography - 이는 '고성능액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography)라고도 불리운다) 등의 명칭으로 상용적으로 개발되어 시판되고 있다.

또한, 유리판이나 합성수지판에 실리카겔의 분말을 입힌 박막크로마토그래피(Thin Layer Chromatography) 등도 간단한 분석용으로 많이 사용되고 있으며, 분배계수의 차를 이용하는 대신 이온간의 이온결합을 이용하여 분리, 분석하는 이온교환크로마토그래피(Ion Exchange Chromatography) 등도 개발되어 사용되고 있다.

이처럼 다양한 크로마토그래피의 종류가 개발되고 상용적으로 공급되고 있기는 하나, 근본적으로 크로마토그래피가 분석하고자 하는 시료의 물리적 성질 즉, 고정상과 이동상 사이에서의 분배계수, 분자량 및 이온성 등을 이용한 분리에 기초하고 있기 때문에, 원하는 시료의 최적의 분리 및 분석조건은 획일적으로 정의 또는 결정될 수 없고, 대상 시료에 따라 고정상 및 이동상의 선택, 이동상의 흐름속도, 분배가 일어나는 오븐의 온도, 분리되어 용리되는 시료를 검출하는 검출기의 선택 등 여러 분석요소들의 상호작용에 의하여 결정되게 되며, 이러한 분석방법에서의 분석요소들의 결정은 분석결과를 좌우할 수 있는 매우 중요한 것으로서, 분석자들은 항상 크로마토그래피에 의한 최적분석방법을 선정하여야 하는 문제점이 있었다.

특히, 가스크로마토그래피는 고압액체크로마토그래피 등의 액체크로마토그래피에 비하여 정밀도와 감도가 높으며, 유지, 보수가 용이하고, 설비가 단순하여 기초분석 및 상용적으로 반복되어 수행되는 정기적인 분석 등에 특히 유리하기 때문에 널리 사용되고 있다.

그러나, 종래의 가스크로마토그래피에 의한 분석에서 사용되는 검출기들이 시료 중의 불순물 농도에 따라 서로 다른 종류의 검출기, 예를 들어 10ppm 이상의 고농도의 불순물을 포함하는 시료에 대하여는 열전도검출기(TCD ; Thermal Conductivity Detector)를, 그리고 10ppm 미만의 저농도의 불순물을 포함하는 시료에 대하여는 이온화검출기(DID ; Discharged Ionization Detector)를 사용하여야 하며, 만일 불순물 농도가 10ppm 이상인 고농도의 불순물을 포함하는 시료를 이온화검출기와 같은 저농도용의 검출기에 적용시키는 경우, 방전 등의 원인으로 인하여 하전전류가 급격하게 상승될 수 있으며, 그에 의하여 이후의 검출기의 검출불능 또는 검출오류의 발생 등이 일어날 수 있을 뿐만 아니라 검출기 자체의 손상, 검출기의 수명감소 등의 원인이 되기도 하는 문제점이 있을 수 있다.

따라서, 종래의 가스크로마토그래피에 의한 분석에서는 고농도의 불순물을 함유하는 시료에 대하여 우선 열전도검출기와 같은 고농도용 검출기를 사용하여 검출하고, 그 데이터를 바탕으로 시료를 적절히 희석시킨 후, 다시 이온화검출기 등과 같은 저농도용 검출기를 사용하여 재검출하는 등의 방법을 사용하였다. 그러나, 이러한 방법으로서는 분석조건에 민감하게 영향을 받는 가스크로마토그래피의 분석에서는 적절치 않으며, 분석작업에 많은 시간과 노력이 소요되는 단점이 있었다.

따라서, 고농도의 불순물을 함유하는 시로는 물론 저농도의 불순물을 함유하는 시료에 대하여 동시에 효과적으로 분석할 수 있는 새로운 장치가 개발될 필요성이 있었다.

본 발명의 목적은, 고농도의 불순물을 포함하는 시료에 대하여도 그대로 혹은 미량샘플링에 의하여 저농도용 검출기로 검출, 분석할 수 있도록 마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피를 제공하는 데 있다.

도1은 본 발명에 따라 마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마이크로샘플러 2 : 인젝터

3 : 제1유로변경밸브 4 : 마이크로샘플루프

5 : 제1분석컬럼 6 : 제2유로변경밸브

7 : 제2분석컬럼 8 : 제3분석컬럼

9 : 제4분석컬럼 10 : 제5분석컬럼

11 : 제1검출기 12 : 제2검출기

13 : 캐리어가스공급원

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피는, 인젝터에 주입될 시료의 양을 미량으로 한정하는 마이크로샘플링부와, 상기 마이크로샘플링부에 연결되어 상기 마이크로샘플링부로부터 유입되는 시료를 분석컬럼부로 유입시키기 위한 인입부와, 상기 인입부에 연결되어 시료의 흐름방향을 전환시키는 유로변경부와, 상기 유로변경부를 경유하여 유입되는 시료를 분석하는 검출부를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피는 인젝터에 주입될 시료의 양을 미량으로 한정하는 마이크로샘플링부와, 상기 마이크로샘플링부에 연결되어 상기 마이크로샘플링부로부터 유입되는 시료를 분석컬럼부로 유입시키기 위한 인입부와, 상기 인입부에 연결되어 시료의 흐름방향을 전환시키는 유로변경부와, 상기 유로변경부를 경유하여 유입되는 시료를 분석하는 검출부 및 상기 유로변경부와 분석컬럼부에 캐리어가스를 공급하기 위한 캐리어가스공급원을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기에서 인입부는 통상의 가스크로마토그래피의 인젝터(injector)가 될 수 있으며, 검출부 역시 통상의 가스크로마토그래피의 분석컬럼이 될 수 있다. 또한 캐리어가스공급원은 헬륨이나 질소 등 주로 불활성기체를 공급하는 봄베 등이 사용될 수 있으며, 이들 헬륨이나 질소 이외에도 가스크로마토그래피의 이동상으로 사용될 수 있는 것은 어느 것이나 사용가능함은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다.

본 발명에서는 인젝터와 같은 인입부의 입구에 미량의 시료가 인입부로 유입되도록 조절할 수 있는 마이크로샘플링수단을 더 연결시켜 인입부로 유입되는 시료의 양을 소량으로 한정시킬 수 있도록 함과 동시에 유로변경부에 의하여 시료의 방향을 조절할 수 있도록 함으로써 시료 중의 불순물의 농도에 따라 고농도용이나 저농도용의 검출기 중에서 선택된 검출부 쪽으로 시료가 흐르도록 조절하는 것을 가능하게 하는 점에 특징이 있는 것이다. 따라서 시료 중에 포함된 불순물의 농도에 불문하고, 마이크로샘플링수단을 통한 시료의 미량주입에 의하여 분석을 수행하고, 미량주입된 시료 중의 불순물의 농도에 따라 적절한 검출기가 구비된 검출부로 시료가 유입되도록 하여 시료를 분석할 수 있도록 할 수 있게 된다.

상기 유로변경부와 검출부 사이에 시료의 분리를 위한 분석컬럼부가 더 연결될 수 있으며, 이는 가스크로마토그래피에 의하여 분석될 시료나 시료 중에 포함된 불순물의 물리적, 화학적 성질 등에 따라 적절한 분석컬럼들로 유입시켜 이들 분석컬럼들에 의하여 보다 상세한 분리, 분석이 가능하도록 할 수 있다. 시료나 불순물의 물리적, 화학적 성질에 따라 분석컬럼을 선정하는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 이해될 수 있는 것이며, 또한 국내,외 유수의 제조업자들에 의하여 제조되어 판매되는 것을 상용적으로 구입하여 사용할 수 있음은 당연히 이해될 수 있는 바이다.

상기 유로변경부에는 마이크로샘플루프가 더 연결될 수 있으며, 이 마이크로샘플루프는 0.1 내지 0.5μl/min의 속도로 시료를 공급하기 위한 것으로서, 검출부 또는 검출부와 연결된 분석컬럼부로 극미량의 시료가 통과하도록 하므로써 상대적으로 시료 중의 불순물의 농도를 낮출 수 있도록 하여 이온화검출기와 같은 저농도용 검출기를 갖는 검출부에서 보다 정확한 분석이 가능하도록 하여 검출기의 적절한 분석성능의 유지를 가능하게 함은 물론 검출기 자체의 손상, 검출기의 수명감소 등을 예방토록 할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피는, 도 1에 상세하게 도시한 바와 같이, 인젝터(2)에 주입될 시료의 양을 미량으로 한정하는 마이크로샘플러(1)와, 상기 마이크로샘플러(1)에 연결되어 상기 마이크로샘플러(1)로부터 유입되는 시료를 제1분석컬럼(5)이나 마이크로샘플루프(4) 또는 배출라인으로 흐를 수 있도록 유로를 선택적으로 변경시킬 수 있는 제1유로변경밸브(3)와, 상기 제1유로변경밸브(3)를 경유하여 유입되는 시료를 제2검출기(12)가 연결된 제2분석컬럼(7)이나 제1검출기(11)가 연결된 제4분석컬럼(9)로 흐를 수 있도록 유로를 선택적으로 변경시킬 수 있는 제2유로변경밸브(6)와, 상기 제1유로변경밸브(3)와 제3분석컬럼(8) 및 제5분석컬럼(10)에 캐리어가스를 공급하기 위한 캐리어가스공급원(13)을 포함하도록 구성됨을 특징으로 한다.

따라서, 상기 인젝터(2)에 연결되는 마이크로샘플러(1)를 통하여 미량의 시료가 인젝터(2)와 제1유로변경밸브(3)를 경유하여 제1분석컬럼(5)을 통과하면서 분리되고, 다시 제2유로변경밸브(6)에 의하여 시료 중의 불순물의 농도에 따라 유로를 변경토록 하여 제1검출기(11)나 제2검출기(12)에 의하여 분석될 수 있도록 할 수 있다. 그에 의하여 상기 제1검출기(11)에는 고농도용의 열전도검출기를 그리고 제2검출기(12)에는 저농도용의 이온화검출기를 연결시키거나 또는 그 역으로 연결시키므로써 불순물의 농도에 무관하게 유입된 시료를 1차적으로 고농도용의 검출기로 분석하고, 다시 2차적으로 저농도용의 검출기로 분석할 수 있도록 임의로 조절이 가능하도록 할 수 있다.

특히, 상기 마이크로샘플루프(4)는 0.1 내지 0.5μl/min의 속도로 시료를 공급하도록 구성되며, 이 마이크로샘플루프(4)에 의하여 시료의 절대량을 감소시키므로써 캐리어가스와의 혼합 후의 분석 등에 있어서 불순물의 농도를 현저하게 감소시킬 수 있도록 하여 이온화검출기와 같이 분석능이 우수한 저농도용 검출기도 동시에 사용할 수 있도록 할 수 있다.

이러한 고농도용 검출기와 저농도용 검출기의 동일한 셋팅에 의한 분석은 분석에 요구되는 작업과 시간을 현저하게 줄여줄 수 있을 뿐만 아니라, 동일한 분석조건에서 고농도의 불순물을 포함하는 시료를 저농도로 희석시킨 결과와 동일하게 비교할 수 있도록 할 수 있으며, 그에 의하여 분석결과에 대한 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 고농도용의 검출기와 저농도용의 검출기를 동시에 사용할 수 있도록 하므로써 가스크로마토그래피의 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면 저농도용의 검출기에 고농도의 시료가 유입되는 것을 방지하고, 간단한 조작만으로 고농도의 분석 및 저농도의 분석을 가능하게 하므로써 분석결과에 대한 신뢰도를 향상시키면서 동시에 검출기의 검출불능 또는 검출오류의 발생, 검출기 자체의 손상 또는 검출기의 수명감소 등을 예방할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

1. 인젝터에 주입될 시료의 양을 미량으로 한정하는 마이크로샘플링부와;

   상기 마이크로샘플링부에 연결되어 상기 마이크로샘플링부로부터 유입되는 시료를 분석컬럼부로 유입시키기 위한 인입부와;

   상기 인입부에 연결되어 시료의 흐름방향을 전환시키는 유로변경부와;

   상기 유로변경부를 경유하여 유입되는 시료를 분석하는 검출부; 및

   상기 유로변경부와 분석컬럼부에 캐리어가스를 공급하기 위한 캐리어가스공급원;

   을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유로변경부와 검출부 사이에 시료의 분리를 위한 분석컬럼부가 더 연결됨을 특징으로 하는 마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유로변경부에 마이크로샘플루프가 더 연결됨을 특징으로 하는 마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 마이크로샘플루프가 0.1 내지 0.5μl/min의 속도로 시료를 공급하도록 구성됨을 특징으로 하는 마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피.
5. 인젝터에 주입될 시료의 양을 미량으로 한정하는 마이크로샘플러와;

   상기 마이크로샘플러에 연결되어 상기 마이크로샘플러로부터 유입되는 시료를 제1분석컬럼이나 마이크로샘플루프 또는 배출라인으로 흐를 수 있도록 유로를 선택적으로 변경시킬 수 있는 제1유로변경밸브와;

   상기 제1유로변경밸브를 경유하여 유입되는 시료를 제2검출기가 연결된 제2분석컬럼이나 제1검출기가 연결된 제4분석컬럼로 흐를 수 있도록 유로를 선택적으로 변경시킬 수 있는 제2유로변경밸브; 및

   상기 제1유로변경밸브와 제3분석컬럼 및 제5분석컬럼에 캐리어가스를 공급하기 위한 캐리어가스공급원;

   을 포함하도록 구성됨을 특징으로 하는 마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 마이크로샘플루프가 0.1 내지 0.5μl/min의 속도로 시료를 공급하도록 구성됨을 특징으로 하는 마이크로샘플링수단을 갖는 가스크로마토그래피.