KR20170127234A - Automated concentrator for large volume of sample - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 대용량 시료의 자동 전처리장치에 관한 것으로, 특히 이온교환수지법을 기본 원리로 하여 대용량 시료의 전처리 과정을 신속하고 효율적으로 완료하는 것이 목적이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an automatic pretreatment apparatus for a large-volume sample, and more particularly, to an apparatus for quickly and efficiently completing a pretreatment process for a large-capacity sample using ion exchange resin as a basic principle.
원자력안전위원회 고시 제2014-12호를 근거로, 원자력시설은 환경방사능 감시 프로그램을 운영해야 한다. 지하수나 해수 중 방사능 농도는 매우 낮기 때문에 알파/베타 핵종의 법적 검출 하한치를 만족하려면, 일반적으로 대용량 (40L 이상)의 시료를 처리해야 한다. 대용량의 시료 중 방사능 분석을 위해서는 반드시 시료 부피를 줄이는 전처리 과정이 필수이며, 종래 전처리 기술은 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 관심 핵종의 화학특성을 이용하여 침전법과 이온교환수지법을 적용하였으며, 침전법은 40L 이상의 액체 시료를 채울 수 있고, 교반 장치가 있으며, 침전물과 상등액을 분리하는 배수관이 결합된 장치를 사용한다. 일반적으로 40L의 시료를 침전법으로 전처리하는 것은 4~5 일이 필요하다. 이온교환수지법은 관심 핵종을 이온교환수지에 치환시킨 뒤, 다시 용출하여 시료의 부피를 줄이는 방법이다. 침전법에 비해 화학반응속도가 빨라, 상대적으로 전처리 시간이 덜 걸릴 수 있다. 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 수지(resin)를 컬럼에 채우는 방식으로서, 자동화장치 개발로 이어질 여지가 많은 방법이다.Based on Notice No. 2014-12 of the Nuclear Safety Commission, the nuclear facility shall operate an environmental radiation monitoring program. Since radioactivity concentrations in groundwater or sea water are very low, generally large samples (> 40L) should be treated to meet the legal detection limit for alpha / beta nuclides. The pretreatment process for reducing the sample volume is indispensable for the radioactive analysis of a large amount of samples. Conventional pretreatment techniques are performed by precipitation method and ion exchange using the chemical characteristics of the nuclides of interest as shown in FIGS. 1 (a) and 1 The precipitation method can be used to fill a liquid sample of 40 L or more, a stirrer, and a device with a drain pipe separating the sediment and the supernatant. Generally, it takes 4 to 5 days to pretreat the 40 L sample by the precipitation method. The ion exchange resin method is a method in which a nuclide of interest is substituted with an ion exchange resin and then eluted again to reduce the volume of the sample. Compared to the precipitation method, the chemical reaction rate is faster, and the pretreatment time can be relatively short. As shown in Fig. 1 (b), a method of filling a resin into a column is a method which has much room for development of an automated apparatus.
그러나 이온교환수지법을 자동화장치가 아닌 분석자가 일일이 그 처리 과정을 진행한다면, 침전법과 비교해 전처리 소요 시간 측면에서 그 장점이 사라진다는 문제점이 있다.However, there is a problem in that when the analysts do not process the ion exchange resin method automatically, the advantage of the ion exchange resin method is lost in terms of the time required for pretreatment as compared with the precipitation method.
이와 같은 종래기술의 문제점을 해소시키기 위한 것으로, 본 발명은 이온교환수지법을 기본 원리로 하여 대용량 시료의 전처리 과정을 신속하고 효율적으로 완료시키기 위한 대용량 시료의 자동 전처리장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.In order to solve the problems of the related art, the present invention provides an automatic pretreatment apparatus for a large-volume sample for rapidly and efficiently completing a pretreatment process of a large-volume sample using an ion exchange resin process as a basic principle. have.
또한, 본 발명은 단일 핵종에 대해서는 동시에 8개의 시료를 전처리할 수 있고, 2개 이상의 핵종에 대해서는 동시에 최대 4개의 시료를 전처리할 수 있도록 하는 대용량 시료의 자동 전처리장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide an automatic pretreatment apparatus for a large-volume sample which can pre-treat eight samples simultaneously for a single nuclide and pre-treat up to four samples simultaneously for two or more nuclides .
또한, 본 발명은 축차분리 기능을 이용하여 시료 하나당 적용할 수 있는 컬럼 수를 2개까지 적용, 처리할 수 있는 시료량을 2배로 확대할 수 있는 자동 전처리장치를 제공하기 위한 대용량 시료의 자동 전처리장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.The present invention also relates to an automatic preprocessing apparatus for a large-volume sample, which is capable of applying up to two columns applicable to one sample using the sequential separation function and doubling the amount of the sample to be processed, Which has its purpose.
또한, 본 발명은 시료를 공급하고, 공급된 시료에 대해 린싱 또는 워싱 공정을 통해 불필요한 방해이온을 제거한 후 관심핵종만 액체상태로 추출하여 분리정제라인으로 이동시키는 과정이 반복적으로 이루어지도록 하는 대용량 시료의 자동 전처리장치를 제공하는데, 그 목적이 있다. 즉, 본 발명은 시료의 방사능 핵종에 대해 방사능 농도를 측정하기 위해서 액체상태의 시료를 화학약품 반응기로 공급시켜, 액체 상태의 관심핵종이 고체의 시료형태로 변형되도록 하고, 이후 고체를 다시 액체로 변형시켜서 다시 화학약품 반응기로 공급시켜 고체의 시료형태로 변형시키는 과정을 반복적으로 이루어지도록 하여, 결국 시료의 부피를 감소시킬 수 있도록 한다.In addition, the present invention provides a large-capacity sample for repeatedly performing a process of supplying a sample, removing unnecessary interfering ions through a rinsing or washing process with respect to the supplied sample, and then extracting only the nuclear species of interest into a liquid state, And an object thereof is to provide an automatic preprocessing apparatus of the present invention. That is, in order to measure a radioactivity concentration with respect to a radionuclide of a sample, a sample in a liquid state is supplied to a chemical reactor so that the liquid core is transformed into a specimen of a solid core of interest, And then transformed into a solid sample by repeatedly supplying the sample to the chemical reactor so as to reduce the volume of the sample.
본 발명의 실시예에 따른 대용량 시료의 자동 전처리장치는 이온교환수지를 채울 수 있는 복수개의 컬럼들로 이루어진 컬럼부(120); 외부로부터 입력되는 제어신호에 응하여 균일한 양의 시약이 컬럼부(120)의 컬럼들로 공급되도록 하는 유량분배블럭(125); 외부로부터 입력되는 제어신호에 응하여 관심핵종만 확보하기 위해 시료 또는 시약이 컬럼들로 공급되도록 구동되는 연동펌프부(130); 외부로부터 입력되는 제어신호에 응하여 세척이나 용출을 위한 시약을 컬럼부(120)의 컬럼들 각각으로 공급되도록 구동되는 제 1 밸브부(135); 외부로부터 입력되는 제어신호에 응하여 연동펌프부(130)를 통해 시약 또는 시료가 공급되도록 구동되는 제 2 밸브부(140); 외부로부터 입력되는 제어신호에 응하여 시료 또는 세척 용액이 폐기되도록 구동되는 제 3 밸브부(145); 외부로부터 입력되는 제어신호에 응하여 컬럼들을 통과한 폐액과 용출용액이 분리되어 공급되도록 구동되는 제 4 밸브부(150); 및 외부로부터의 조작에 따라 입력되는 작동개시명령에 응하여 유량분배블럭(125), 연동펌프부(130), 제 1 밸브부(135) 내지 제 4 밸브부(150)로 제어신호를 출력하는 제어기(155)를 포함할 수 있다.The automatic pretreatment apparatus for a large volume sample according to an embodiment of the present invention includes a
본 발명과 관련된 실시예로서, 컬럼부(120)의 각 컬럼에 의해 용출된 용출용액을 공급받아 보관하는 복수기의 수집기들로 이루어진 수집부(160)를 더 포함하며, 제 3 밸브부(145)가, 제어기(155)의 제어신호에 응하여 상기 컬럼부(120)로부터 공급되는 용출 용액을 상기 수집부(160)로 배출시킬 수 있도록 구동될 수 있다. The
본 발명과 관련된 실시예로서, 제 3 밸브부(145)가 제어기(155)의 제어신호에 응하여 상기 컬럼부(120)의 컬럼을 통과한 시료를 그 다음 컬럼으로 연속 공급하도록 구동될 수 있다.As an embodiment related to the present invention, the
본 발명과 관련된 실시예로서, 컬럼부(120)의 컬럼들이 끼워져 결합되는 컬럼 홀더(175)가 마련될 수 있다.As an embodiment related to the present invention, a
본 발명과 관련된 실시예로서, 컬럼 거치대(170)의 컬럼 홀더(175)는 컬럼 거치대(170)의 전후면에 마련되며, 전후면에 마련된 각각의 컬럼 홀더(175)의 크기가 다를 수 있다.As an embodiment related to the present invention, the
본 발명은 이온교환수지법을 기본 원리로 하여 대용량 시료의 전처리 과정을 신속하고 효율적으로 완료시킬 수 있도록 함으로써, 인력과 시간을 매우 절약할 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention has the effect of making it possible to complete the pretreatment process of a large capacity sample quickly and efficiently by using the ion exchange resin method as a basic principle, thereby saving manpower and time.
또한, 본 발명은 단일 핵종에 대해서는 동시에 8개의 시료를 전처리할 수 있고, 2개 이상의 핵종에 대해서는 동시에 최대 4개의 시료를 전처리할 수 있도록 함으로써, 인력과 시간을 매우 절약할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of being able to pre-treat eight samples simultaneously for a single nuclide and to pre-treat a maximum of four samples simultaneously for two or more nuclides, thereby saving manpower and time .
또한, 본 발명은 축차분리 기능을 이용하여 시료 하나당 적용할 수 있는 컬럼 수를 2개까지 적용할 수 있도록 하여, 처리 가능한 시료 부피를 2배까지 확대 적용할 수 있도록 함으로써, 인력과 시간을 매우 절약할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention makes it possible to apply up to two columns that can be applied per sample by using the sequential separation function, thereby enlarging the processable sample volume up to twice, thereby greatly reducing manpower and time There is an effect to be able to do.
또한, 본 발명은 원자력 발전소 주변 환경의 일상 감시 목적으로 활용할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect to be utilized for daily monitoring purposes of the environment around a nuclear power plant.
또한, 본 발명은 중/저준위 폐기물 처분장 환경 감시 목적으로 활용할 수 있도록 하는 효과가 있다.Further, the present invention has an effect of being utilized for the purpose of environmental monitoring of the medium / low level waste repository.
또한, 본 발명은 액체상태의 시료를 화학약품 반응기로 공급하여 고체형태의 시료로 변형시키고, 다시 고체형태의 시료를 액체로 변환시켜서 다시 화학약품 반응기로 공급하여 고체형태의 시료로 변형시키는 과정을 반복적으로 수행시킴으로써 시편의 부피를 줄일 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention also relates to a process for converting a liquid sample into a solid sample by feeding it into a chemical reactor and converting the solid sample into a liquid and then feeding it back to the chemical reactor to transform it into a solid sample It is possible to reduce the volume of the test piece by performing it repeatedly.
도 1은 종래의 전처리 기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 대용량 시료의 자동 전처리장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2의 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 대용량 시료의 자동 전처리 장치의 외관을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 분해도이다.
도 6은 도 2의 제어기의 동작상태를 설명하기 위한 동작흐름도이다.
도 7은 도 2의 제어기에 의해 제공되는 대용량 시료의 자동 전처리장치의 운용 상태를 제어하거나, 운용상태정보를 제공하는 유저 인터페이스 화면이다.
도 8은 본 발명에 따른 대용량 시료의 자동 전처리장치의 적용 예시도이다. 1 is a view for explaining a conventional pretreatment technique.
2 is a block diagram for explaining a configuration of an automatic preprocessing apparatus for a large volume sample according to the present invention.
3 is a schematic diagram of Fig.
4 is a view for explaining the appearance of an automatic preprocessing apparatus for a large-volume sample according to the present invention.
5 is an exploded view of Fig.
6 is a flowchart illustrating an operation of the controller of FIG.
FIG. 7 is a user interface screen for controlling the operation state of the automatic preprocessing apparatus of the large-capacity sample provided by the controller of FIG. 2 or providing operational state information.
FIG. 8 is an application example of an automatic preprocessing apparatus for a large-capacity sample according to the present invention.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used in the present invention are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention should be construed in a sense generally understood by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined in the present invention, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. In addition, when a technical term used in the present invention is an erroneous technical term that does not accurately express the concept of the present invention, it should be understood that technical terms can be understood by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Furthermore, the singular expressions used in the present invention include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as "comprising" or "comprising" and the like should not be construed as encompassing various elements or various steps of the invention, Or may further include additional components or steps.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted.
도 2는 본 발명에 따른 대용량 시료의 자동 전처리장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 3은 도 2의 모식도이다. 도 4는 본 발명에 따른 대용량 시료의 자동 전처리 장치의 외관을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 도 4의 분해도이다.2 is a block diagram for explaining a configuration of an automatic preprocessing apparatus for a large volume sample according to the present invention. 3 is a schematic diagram of Fig. 4 is a view for explaining the appearance of an automatic preprocessing apparatus for a large-volume sample according to the present invention. 5 is an exploded view of Fig.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용된 대용량 시료의 자동 전처리장치(100)는 시료를 보관하는 복수개의 시료보관용기들로 이루어진 시료 보관부(110)와, 시약을 보관하는 복수개의 시약보관용기들로 이루어진 시약 보관부(115)와, 이온교환수지를 채울 수 있는 복수개의 컬럼들로 이루어진 컬럼부(120)와, 제어기(155)의 제어신호에 응하여 균일한 양의 시약이 컬럼부(120)의 컬럼들로 공급되도록 하는 유량분배블럭(125)과, 제어기(155)의 제어신호에 응하여 관심핵종만 확보하기 위해 시료 또는 시약이 컬럼들로 공급되도록 구동되는 연동펌프부(130)와, 제어기(155)의 제어신호에 응하여 시약보관부(115)의 시약보관용기에 보관된 세척이나 용출을 위한 시약을 컬럼부(120)의 컬럼들 각각으로 공급되도록 구동되는 제 1 밸브부(135)와, 제어기(155)의 제어신호에 응하여 연동펌프부(130)를 통해 시약 또는 시료가 공급되도록 구동되는 제 2 밸브부(140)와, 제어기(155)의 제어신호에 응하여 시료 또는 세척 용액이 폐기되도록 구동되는 제 3 밸브부(145)와, 제어기(155)의 제어신호에 응하여 컬럼들을 통과한 폐액과 용출용액이 분리되어 공급되도록 구동되는 제 4 밸브부(150)와, 외부로부터 조작에 따라 입력되는 작동개시명령에 응하여 유량분배블럭(125), 연동펌프부(130), 제 1 밸브부(135) 내지 제 4 밸브부(150)로 제어신호를 출력하는 제어기(155)와, 컬럼부(120)의 각 컬럼에 의해 용출된 용출용액을 공급받아 보관하는 복수기의 수집기들로 이루어진 수집부(160)로 이루어진다. As shown in FIG. 2, the
즉, 수집부(160)의 수집기에는 관심핵종만 수집된다. 그리고 폐기이온들은 배출관(도 3 참조)을 통해 외부로 배출된다.That is, only the nuclear species of interest are collected in the collector of the
시약보관부(115)의 시약보관용기 내에는 워싱용액 및 용출용액이 보관되어 있으며, 추출할 관심핵종에 따라서 해당 워싱용액 및 용출용액이 유량 분배 밸브인 제 1 밸브부(135)에 의해 공급된다. 즉, 제 1 밸브부(135)는 제어기(155)의 제어신호에 응하여 워싱용액이 먼저 유량분배블럭(125)을 통해 제 2 밸브부(140), 연동펌부(130)를 통해 컬럼부(120)로 공급되도록 한 후 관심핵종을 용출하기 위한 용출용액이 공급되도록 한다. 용출용액 또한 워싱용액이 공급되는 경로와 동일한 경로를 통해 공급된다.The washing solution and the eluting solution are stored in the reagent storage container of the
제 2 밸브부(140)는 2개의 유량분배블록(125)과 2개의 연동펌프부(130) 사이에 각각 마련되어 있으며, 연동펌프부(130)와 컬럼부(120)의 컬럼들 중 4개의 컬럼과 연결되도록 마련되어 있다. 즉, 총 3개의 제 2 밸브부(140)가 마련되어 있으며, 제 2 밸브부(140)의 각각에는 연결되는 컬럼수만큼의 밸브들로 이루어져 있다.The
또한, 컬럼(120)과 연동펌프부(130) 사이에 마련된 제 2 밸브부(140)는 제 3 밸브부(145)와 연결되어 있으며, 축차 분리를 목적으로 1차 컬럼부를 통과한 시료가 제 3 밸브부(145)를 지나 2차 컬럼부를 통과할 수 있도록 구성되어 있다.The
연동펌프부(130)들은 도 3에 도시된 바와 같이 각각 2개의 연동펌프로 구성되어 있으며, 연동펌프 각각은 2개의 채널이 마련되어 있으며, 제 2 밸브부(140)를 제어하여 시료보관부(110)와 시약보관용기(115)의 시료 또는 시약이 컬럼으로 공급되도록 이루어져 있다.3, each of the peristaltic pumps is provided with two channels, and the
제 3 밸브부(145) 및 제 4 밸브부(150)는 컬럼부(120)의 컬럼과 수집부(160)의 수집기를 일대일 연결시키는 라인과 외부로 배출시키는 배출관 연결되는 라인으로 마련되어 있다. 즉, 제 3 밸브부(145) 및 제 4 밸브부(150)는 제어기(155, 도 2 참조)의 제어에 응하여 컬럼부(120)의 각 컬럼들이 수집부(160)의 수집기에 일대일 연결되도록 작동하거나, 또는 컬럼부(120)의 각 컬럼들이 배출관에 연결되도록 작동한다.The
연동펌프부(130)는 위에서 언급한 바와 같이 펌프 하나당 2개의 채널을 가지고 있으며, 시료 또는 시약을 원하는 유량만큼 컬럼부(120)의 컬럼에 흘려 보내야 하므로, 유량의 재현성이 좋을 뿐만 아니라, 펌프 사이의 유량 차이가 크게 나지 않도록 구현되어야 한다. 펌프 사이의 유량차이는 펌프의 기계적인 특성뿐 아니라 사용한 튜빙(tubing)의 품질과도 직결된다. 본 발명에 적용된 튜빙은 E-3603 모델(내경 1/8″, 외경 1/4″로, 두께 1/16″, Tygon)을 사용하고 있으며, 이 경우 분 당 100 ml 유량을 보낼 수 있다. 펌프 간 유량 차이가 5 % 이내이고, 6개월 이상 사용하여도 유량 변동이 10 % 이내일 만큼의 재현성을 확인하였다. 대용량 시료를 처리해야 하므로, 시료를 이온교환수지컬럼에 통과시키는 유량은 전처리에 소요되는 시간을 결정하는 중요한 기준이 된다. 시료는 펌프를 거쳐 각 컬럼으로 흘러가기 때문에, 100ml/min 유량으로 흘려 보낼 수 있다. 이에 따라 관심핵종 완성속도가 단축된다.As described above, the
그리고 유량 선택밸브인 제 2 밸브부(140)와 연동펌프부(130) 사이에 유동관이 마련되어 있으며, 관심핵종과 워싱 용액과 용출용액이 모두 지나가게 되면서 유동관(튜브) 내면이 산화되어 관심핵종 추출 후 분리성능이 감소될 수 있으므로, 유동관(튜브) 내면에 산화방지 코팅층인 내산성 코팅층을 형성시켜, 관심핵종 추출 후 분리성능이 감소되지 않도록 구현할 수 있다.A flow pipe is provided between the
여기서, 제 1 밸브(135)를 비롯하여 제 3 밸브부(145), 제 4 밸브부(150)는 유량 분배 밸브이고, 제 2 밸브부(140)는 유량선택밸브이다.Here, the
제 3 밸브부(145)가 제어기(155)의 제어신호에 응하여 상기 컬럼부(120)로부터 공급되는 용출 용액을 상기 수집부(160)로 배출시킬 수 있도록 구동된다.The
제 3 밸브부(145)가 제어기(155)의 제어신호에 응하여 상기 컬럼부(120)의 컬럼을 통과한 시료를 그 다음 컬럼으로 연속 공급하도록 구동된다.The
제어기(155)는 워싱용액의 종류, 투입량, 투입시기를 결정하여 설정 내지는 입력할 수 있도록 도 8의 사용자 인터페이스 화면을 통해 패널을 제공하고, 사용자 인터페이스 화면을 통해 설정내지는 입력된 값들을 제공받아 각 밸브부 및 연동펌프부를 제어할 수 있는 제어신호를 생성시켜 제공한다.The
도 4는 본 발명에 따른 대용량 시료의 자동 전처리 장치의 외관을 설명하기 위한 도면으로서, 컬럼 거치대(170)의 상측 및 하측 서로 대향되는 위치에 컬럼 홀더(175)가 마련되어 있으며, 컬럼 홀더(175)에 컬럼의 상하단부가 고정되어 컬럼 거치대(170)에 컬럼이 고정된다.FIG. 4 is a view for explaining the appearance of the automatic preprocessing apparatus for a large volume sample according to the present invention. The
또한, 도 5는 도 4의 분해도로서, 도 4를 통해 설명한 바와 같이 자동 전처리 장치에 착탈 가능하도록 컬럼 거치대(170)가 마련되며, 컬럼 거치대(170)에는 컬럼부(120)의 컬럼들이 끼워져 결합되는 컬럼 홀더(175)가 마련되어 있다. 특히 컬럼 홀더(175)는 컬럼 거치대(170)의 전후면에 마련되어 있으며, 또한 컬럼 홀더(175)들의 크기가 다르게 구성되어, 서로 다른 크기의 컬럼들이 결합가능하도록 한다. 즉, 컬럼 사이즈는 Φ 15 (내경) x L 600 mm (volume: 100 ml), Φ 25 (내경.) x L 600 mm (volume: 300 ml), Φ 55 (내경.) x L 600 mm (volume: 1200 ml)를 활용할 수 있도록 설계하였다. 하나의 컬럼 거치대로 두 가지 이상 사이즈의 컬럼을 효과적으로 사용할 수 있도록 구현할 수 있으며, 컬럼 거치대(170)의 전후면에 서로 다른 사이즈의 컬럼 홀더(175)를 구현하여, 컬럼 거치대(170)를 분리한 후 전후를 바꿔 다른 사이즈의 컬럼을 적용할 수 있도록 한다.4, the
상기와 같이 구성된 대용량 시료의 자동 전처리장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.The operation state of the automatic preprocessing apparatus of the large-capacity sample having the above-described structure will now be described.
도 6은 도 2의 제어기의 동작상태를 설명하기 위한 동작흐름도이다. 도 7은 도 2의 제어기에 의해 제공되는 대용량 시료의 자동 전처리장치의 운용 상태를 제어하거나, 운용상태정보를 제공하는 유저 인터페이스 화면이다. 도 8은 본 발명에 따른 대용량 시료의 자동 전처리장치의 적용 예시도이다.6 is a flowchart illustrating an operation of the controller of FIG. FIG. 7 is a user interface screen for controlling the operation state of the automatic preprocessing apparatus of the large-capacity sample provided by the controller of FIG. 2 or providing operational state information. FIG. 8 is an application example of an automatic preprocessing apparatus for a large-capacity sample according to the present invention.
대용량 시료의 자동 전처리 장치의 전처리 프로토콜은 도 6에 도시된 바와 같이, 제어기(155)는 외부로부터 입력되는 작동개시명령이 입력되면, 작동개시명령에 순차적으로 자동 전처리 명령이 포함되어 있는지의 여부를 판단(S110)하고, 순차적으로 자동 전처리 명령이 포함되어 있는 경우 컬럼의 수가 입력되었는지를 판단(S120)하고, 컬럼수가 입력되면 해당 컬럼들에 대해서 하기 공정들을 단계적으로 수행하되, 순차적으로 수행하게 된다. 각 컬럼에 대해서 공정으로 수지 최적화(conditioning, S130)가 이루어지고, 시료 공급(loading, S140)이 이루어지며, 방해이온을 제거(washing, S150)하고, 관심핵종만 용출(elution, S160)되도록 하고, 이후 모든 공정이 완료되면 컬럼 세척(clean-up, S170)이 이루어지도록 한다.As shown in FIG. 6, when the operation start command input from the outside is input, the
수지 최적화 공정인 S130 단계와 방해이온을 제거하는 공정인 S150 단계에 사용되는 시약은 관심 핵종에 따라 최대 6개의 시약을 사용할 수 있도록 설계할 수 있다.The reagent used in step S130, which is a resin optimization process, and step S150, which is a process of removing an interfering ion, can be designed to use up to six reagents depending on the nuclide of interest.
한편, S110 단계에서 순차적으로 자동 전처리 명령이 포함되어 있지 않은 경우 총 8개의 컬럼에 대해서 하기 공정이 동시에 이루어지도록 한다. 즉, 8개의 컬럼 각각에 대해서 수지 최적화(conditioning, S130)가 이루어지고, 시료 공급(loading, S140)이 이루어지며, 방해이온을 제거(washing, S150)하고, 관심핵종만 용출(elution, S160)되도록 하고, 이후 모든 공정이 완료되면 컬럼 세척(clean-up, S170)이 이루어진다.On the other hand, if the automatic preprocessing command is not included sequentially in step S110, the following processes are simultaneously performed for a total of eight columns. That is, resin optimization (S130) is performed for each of the eight columns, sample loading S140 is performed, washing of the interfering ions (S150), elution of only the nuclear species of interest (S160) Then, after all processes are completed, a clean-up (S170) is performed.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 대용량 시료의 자동 전처리장치는 동시에 1~8개의 시료를 전처리하거나, 1~4개의 시료 중 두 개의 핵종에 대해 축차 분리할 수 있다. 또한, 본 발명에 적용된 대용량 시료의 자동 축차분리 프로토콜 수행을 위한 제어알고리즘은 자동축차핵종분리장치(특허출원번호: 10-2014-129176)의 알고리즘을 기반으로 개발되었다.As described above, the automatic preprocessing apparatus for a large-capacity sample according to the present invention can pre-treat 1 to 8 samples at the same time or sequentially separate two nuclides among 1 to 4 samples. In addition, the control algorithm for performing the automatic sequencing protocol of the large volume sample applied to the present invention was developed based on the algorithm of the automatic sequencing apparatus (Patent Application No. 10-2014-129176).
도 6에 도시된 동작 흐름도에 따라 운영되는 대용량 시료의 자동 전처리 장치(100)의 제어기(155)는 도 7에 도시된 사용자 인터페이스 화면을 제공한다.The
즉, 제어기(155)는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 펌프 보정(pump calibration) 작업을 수행할 수 있는 패널, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 펌프 보정 후 데이터 입력하는 calibration parameters 패널, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 실제 시료를 처리하는 execution 패널로 구분되어 있는 사용자 인터페이스 화면을 제공하여, 작업자로 하여금 조건들을 설정할 때 용이하도록 하고, 설정된 조건을 화면상으로 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 대용량 시료의 자동 전처리 공정진행 상태를 화면을 통해 확인할 수 있도록 한다. 그리고 사용자 인터페이스 화면은 1번부터 8번까지의 컬럼을 개별적으로 운영할 수 있도록 하고, 축차 기능을 선택할 수 있도록 설계되어 제공된다.That is, the
[본 발명인 대용량 시료의 자동 전처리장치의 적용예시][Application example of the automatic preprocessing apparatus of the large capacity sample of the present invention]
지하수나 해수와 같은 액체 시료 중 Sr과 I를 목적으로 전처리하는 것을 가정해보자. Sr은 양이온교환수지를, I는 음이온교환수지를 적용한다. 단일핵종 전처리의 경우, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 시료를 하나의 컬럼에 공급하도록 구현할 수도 있다. 두 핵종을 축차 분리할 경우, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 시료는 두 개의 컬럼을 연속으로 통과하도록 구현할 수도 있다. 만약 방사능 농도가 낮아 예상보다 많은 양의 시료가 필요할 경우, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 시료는 같은 종류의 수지가 충진된 컬럼을 연속으로 통과하여 처리되도록 구현할 수도 있다. 이 경우, 처리할 수 있는 시료의 부피를 2 배로 확장할 수 있게 된다.Suppose that liquid samples such as groundwater or seawater are pretreated for Sr and I purposes. Sr is cation exchange resin and I is anion exchange resin. In the case of the single nuclide pretreatment, the sample may be supplied to one column as shown in Fig. 8 (a). When the two nuclides are sequentially separated, as shown in FIG. 8 (b), the sample may be configured to pass through two columns successively. If the radioactivity concentration is so low that a larger amount of sample is required than expected, the sample may be processed such that the column filled with the same kind of resin is continuously passed through as shown in FIG. 8 (c). In this case, the volume of the sample that can be treated can be doubled.
전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
100 : 대용량시료 자동전처리장치
110 : 시료보관부
115 : 시약보관부
120 : 컬럼부
125 : 유량분배블럭
130 : 연동펌프부
135 : 제 1 밸브부
140 : 제 2 밸브부
145 : 제 3 밸브부
150 : 제 4 밸브부
155 : 제어기
160 : 수집부100: Large sample automatic pretreatment device
110: sample storage part 115: reagent storage part
120: Column part 125: Flow distribution block
130: peristaltic pump unit 135: first valve unit
140: second valve part 145: third valve part
150: fourth valve part 155: controller
160: Collecting section
Claims (5)
외부로부터 입력되는 제어신호에 응하여 상기 컬럼부(120)의 각 컬럼으로 균일한 양의 시약이 공급되도록 하는 유량분배블럭(125);
외부로부터 입력되는 제어신호에 응하여 관심핵종만 확보하기 위해 시료 또는 시약이 상기 컬럼들로 공급되도록 구동되는 연동펌프부(130);
외부로부터 입력되는 제어신호에 응하여 세척이나 용출을 위한 시약을 상기 컬럼들로 공급되도록 구동되는 제 1 밸브부(135);
외부로부터 입력되는 제어신호에 응하여 상기 연동펌프부(130)를 통해 시약 또는 시료가 공급되도록 구동되는 제 2 밸브부(140);
외부로부터 입력되는 제어신호에 응하여 시료 또는 세척 용액이 폐기되도록 구동되는 제 3 밸브부(145);
외부로부터 입력되는 제어신호에 응하여 컬럼들을 통과한 폐액과 용출용액이 분리되어 공급되도록 구동되는 제 4 밸브부(150); 및
외부로부터의 조작에 따라 입력되는 작동개시명령에 응하여 상기 유량분배블럭(125), 상기 연동펌프부(130), 상기 제 1 밸브부(135) 내지 상기 제 4 밸브부(150)로 제어신호를 출력하는 제어기(155);
를 포함하는 대용량 시료의 자동 전처리장치.
A column portion 120 comprising a plurality of columns capable of filling an ion exchange resin;
A flow distribution block 125 for supplying a uniform amount of reagent to each column of the column part 120 in response to a control signal input from the outside;
A peristaltic pump unit 130 driven so that a sample or a reagent is supplied to the columns in order to secure only a nuclear species of interest in response to a control signal input from the outside;
A first valve part 135 driven to supply a reagent for washing or elution to the columns in response to a control signal input from the outside;
A second valve unit 140 driven to supply a reagent or a sample through the peristaltic pump unit 130 in response to a control signal input from the outside;
A third valve unit 145 driven to discard the sample or the washing solution in response to a control signal input from the outside;
A fourth valve unit 150 driven to separate and supply the waste solution and the eluting solution that have passed through the columns in response to a control signal input from the outside; And
And outputs control signals to the flow distribution block 125, the peristaltic pump unit 130, the first valve unit 135 to the fourth valve unit 150 in response to an operation start command input from an external operation A controller 155 for outputting;
The automatic pretreatment device for a large volume sample.
상기 컬럼부(120)의 각 컬럼에 의해 용출된 용출용액을 공급받아 보관하는 복수개의 수집기들로 이루어진 수집부(160)를 더 포함하며,
상기 제 3 밸브부(145)가, 상기 제어기(155)의 제어신호에 응하여 상기 컬럼부(120)로부터 공급되는 용출 용액을 상기 수집부(160)로 배출시킬 수 있도록 구동되는 것을 특징으로 하는 대용량 시료의 자동 전처리장치.
The method according to claim 1,
And a collecting unit 160 composed of a plurality of collectors for receiving and storing the eluting solution eluted by each column of the column unit 120,
And the third valve part 145 is driven to discharge the eluting solution supplied from the column part 120 to the collecting part 160 in response to a control signal of the controller 155. [ Automatic preprocessing equipment for samples.
상기 제 3 밸브부(145)가 상기 제어기(155)의 제어신호에 응하여 상기 컬럼부(120)의 컬럼을 통과한 시료를 그 다음 컬럼으로 연속 공급하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 대용량 시료의 자동 전처리장치.
3. The method of claim 2,
And the third valve part 145 is driven to continuously supply the sample passed through the column of the column part 120 to the next column in response to the control signal of the controller 155. [ Device.
상기 컬럼부(120)의 컬럼들이 끼워져 결합되는 컬럼 홀더(175)가 마련된 컬럼 거치대(170)를 더 포함하는 대용량 시료의 자동 전처리장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a column holder (170) provided with a column holder (175) in which the columns of the column section (120) are fitted and engaged.
상기 컬럼 거치대(170)의 컬럼 홀더(175)는 상기 컬럼 거치대(170)의 전후면에 마련되며, 전후면에 마련된 각각의 컬럼 홀더(175)의 크기가 다른 것을 특징으로 하는 대용량 시료의 자동 전처리장치.5. The method of claim 4,
The column holder 175 of the column rest 170 is provided on the front and rear surfaces of the column rest 170 and the size of each of the column holders 175 provided on the front and rear surfaces is different. Device.
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