KR20180125711A - 중금속 검출용 키트 및 이를 이용한 중금속 검출 방법 - Google Patents
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Abstract
유체에 포함된 중금속의 농도를 측정하여 식수로 사용 가능한지의 여부를 판단하기 위한 중금속 검출용 키트 및 이를 이용한 중금속 검출 방법에 관한 것이다. 중금속 검출용 키트는 종이 검출 칩과, 필터부, 및 검출부를 포함한다. 종이 검출 칩은 내부에 중금속을 포함하는 유체의 이동채널이 형성되고, 이동채널의 배출부 및 적어도 3개의 모서리 부위에는 유체 내의 중금속과 반응하여 반응 가스를 발생시키는 시약이 각각 함침된다. 필터부는 종이 검출 칩의 상부에 배치되며, 반응 가스에 포함된 이물질을 여과한다. 검출부는 필터부의 상부에 배치되며, 필터부를 통과하여 이물질이 제거된 반응 가스 내의 중금속 농도를 검출한다. 그리고, 종이 검출 칩의 각 모서리 부위는 이동채널의 배출부 상부에 적층되도록 접힘 가능하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 중금속 검출용 키트 및 이를 이용한 중금속 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물에 포함된 비소의 농도를 측정하여 식수로 사용 가능한지의 여부를 판단하기 위한 중금속 검출용 키트 및 이를 이용한 중금속 검출 방법에 관한 것이다.
현재 각종 산업의 발달로 지구환경은 급속히 오염되고 있으며, 이로 인해 인간뿐 아니라, 모든 동식물에서 그 피해가 나타나고 있다. 특히 인간은 먹이 피라미드의 최종 소비자로서 각종 독성오염물질 섭취로 인한 발암률 증가, 기형아 출산 문제들에 무방비 상태로 노출되어 있다.
이러한 각종 독성오염물질 중 비소는 특히 독성이 강한 발암성 물질로, 비소 오염물질을 포함하는 물을 기반으로 한 음식물의 섭취, 비소 혼합물의 직접적 흡입, 피부 노출 등 다양한 경로에 의하여 유입되어 인체의 피부, 호흡계, 소화계, 신경계 등 여러 기관에 걸쳐서 치명적인 독성을 나타낸다.
따라서, 식수로 사용되는 물에 포함된 비소의 양을 정확히 측정할 수 있는 기술의 확보가 필요하며, 이를 통하여 환경오염의 철저한 규제를 실시하여야 한다.
한편, 종래의 비소 검출법으로는 비형광 물질인 시료를 화학반응에 의해서 발형광 물질로 변화시켜 그 형광을 분석하는 형광 검출법과, 작동 전극과 교류 전극 및 기준 전극을 포함하는 3 전극 시스템을 구비하여 비소를 검출 및 분석하는 전기화학 검출법과, 금이나 은과 같은 나노 입자를 이용하여 비소를 검출 및 분석하는 나노 입자 기반 검출법과, 촉매 또는 흥분 중간체에서 두 반응물의 화학 반응에 의해 생성된 빛을 통해 비소를 검출 및 분석하는 화학 발광 감지법 등이 있다.
그러나, 이러한 비소 검출법들은 특수 장비나 전문 인력이 필요하므로, 일반인들이 식수원에 포함된 비소 농도를 측정하기에는 어려움이 따른다. 특히, 수처리 시설이 열악한 개발도상국의 경우 값비싼 비용 및 전문 인력의 부족으로 인해 비소가 오염된 식수를 음용하여 비소 중독에 노출되는 문제가 있다.
따라서, 특수 장비나 전문 지식이 없이도 사용 가능한 비소 검출 장치의 개발이 필요하다.
본 발명의 과제는 전문지식 없이도 저렴한 비용으로 물에 포함된 비소의 농도를 측정함으로써 사용성 및 편의성이 향상된 중금속 검출용 키트 및 이를 이용한 중금속 검출 방법을 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 중금속 검출용 키트는 종이 검출 칩과, 필터부, 및 검출부를 포함한다. 종이 검출 칩은 내부에 중금속을 포함하는 유체의 이동채널이 형성되고, 이동채널의 배출부 및 적어도 3개의 모서리 부위에는 유체 내의 중금속과 반응하여 반응 가스를 발생시키는 시약이 각각 함침된다. 필터부는 종이 검출 칩의 상부에 배치되며, 반응 가스에 포함된 이물질을 여과한다. 검출부는 필터부의 상부에 배치되며, 필터부를 통과하여 이물질이 제거된 반응 가스 내의 중금속 농도를 검출한다. 그리고, 종이 검출 칩의 각 모서리 부위는 이동채널의 배출부 상부에 적층되도록 접힘 가능하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 중금속 검출 방법은 종이 검출 칩을 마련하는 단계와, 이동채널 내부로 중금속이 포함된 유체를 유입시키는 단계와, 중금속과 시약을 반응시키는 단계와, 반응 가스에 포함된 이물질을 여과하는 단계와, 반응 가스 내의 중금속 농도를 검출하는 단계를 포함한다. 종이 검출 칩을 마련하는 단계는 다각형으로 이루어져 하나의 모서리 부위에는 이동채널이 형성되고, 이동채널의 배출부 및 나머지 모서리 부위에는 유체 내의 중금속과 반응하여 반응 가스를 발생시키는 시약이 각각 함침된 종이 검출 칩을 마련한다. 이동채널 내부로 중금속이 포함된 유체를 유입시키는 단계는 이동채널 내부로 중금속이 포함된 유체를 유입시킨다. 중금속과 시약을 반응시키는 단계는 이동채널의 배출부 상에 종이 검출 칩의 모서리 부위가 적층되도록 종이 검출 칩의 각 모서리 부위를 접어 중금속과 시약을 반응시킨다. 반응 가스에 포함된 이물질을 여과하는 단계는 필터부를 통해 중금속과 시약이 반응함에 따라 발생하는 반응 가스에 포함된 이물질을 여과한다. 반응 가스 내의 중금속 농도를 검출하는 단계는 반응 가스에 의해 색변화된 검출부를 통해 반응 가스 내의 중금속 농도를 검출한다.
본 발명에 따르면, 비소를 포함하는 유체가 모세관 현상을 통해 이동채널 내부로 유입되므로, 별도의 구동기구 없이도 유체를 종이 검출 칩 내부로 흡입할 수 있게 된다.
또한, 종이 검출 칩의 각 모서리 부위를 접는 간단한 조작만으로 유체에 포함된 비소의 농도를 측정할 수 있으므로, 전문적인 지식 없이도 유체에 포함된 비소의 농도를 측정할 수 있게 된다.
아울러, 종이 검출 칩을 케이스 내에 고정시킴에 따라, 비소가 아르신 가스로 환원될 때 유독물질이 인체로 유입되는 것을 예방할 수 있게 된다. 그리고, 비소와 각각의 시약들이 반응되는 도중 종이 검출 칩이 펴지는 것을 방지할 수 있는 동시에, 종이 검출 칩을 일일이 손으로 잡고 있지 않아도 되므로 안전성 및 편의성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 검출용 키트의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 종이 검출 칩을 발췌하여 도시한 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 중금속 검출용 키트의 케이스를 발췌하여 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 분해도.
도 5는 중금속 검출 방법의 블록도.
도 6 내지 도 10은 도 5에 도시된 중금속 검출 방법의 과정을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 종이 검출 칩을 발췌하여 도시한 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 중금속 검출용 키트의 케이스를 발췌하여 도시한 사시도.
도 4는 도 3의 분해도.
도 5는 중금속 검출 방법의 블록도.
도 6 내지 도 10은 도 5에 도시된 중금속 검출 방법의 과정을 나타낸 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 중금속 검출용 키트 및 이를 이용한 중금속 검출 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중금속 검출용 키트의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 종이 검출 칩을 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 중금속 검출용 키트(100)는 종이 검출 칩(110)과, 필터부(120)와, 검출부(130)를 포함한다. 여기서, 중금속 검출용 키트(100)는 도 7에 도시된 유체(10)에 포함된 중금속의 농도를 측정하여 유체(10)가 식수로 사용 가능한지의 여부를 판단하기 위해 사용된다.
종이 검출 칩(110)은 내부에 중금속을 포함하는 유체(10)의 이동채널(111)이 형성되고, 이동채널(111)의 배출부 및 적어도 3개의 모서리 부위에는 유체(10) 내의 중금속과 반응하여 반응 가스(20)를 발생시키는 시약이 각각 함침될 수 있다.
여기서, 유체(10)는 물로 이루어질 수 있다. 그리고, 유체(10) 내에 포함된 중금속은 비소(As(V))이며, 중금속과 시약들이 반응하여 발생되는 반응 가스는 아르신 가스(AsH3)일 수 있다. 구체적으로, 아르신 가스(20)를 발생시키는 시약은 각각 염화수소(HCl)(11), 요오드화칼륨(KI)(12), 염화제1주석(SnCl2)(13), 아연(Zn) 분말(14)로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 종이 검출 칩(110)은 재료의 낭비를 줄이기 위하여 정사각 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 종이 검출 칩(110)의 하나의 모서리 부위에는 이동채널(111)이 배치되고, 나머지 모서리 부위에는 각각 요오드화칼륨(KI)(12)과, 염화제1주석(SnCl2)(13)과, 아연(Zn) 분말(14)이 함침되며, 이동채널(111)의 배출부에는 염화수소(HCl)(11)가 함침될 수 있다.
이에 따라, 종이 검출 칩(110)을 세워 이동채널(111)을 수직 방향으로 배치시킨 후 비소를 포함하는 유체(10)에 이동채널(111)의 유입부를 담그면, 모세관 현상에 의해 유체(10)는 이동채널(111)의 유입부를 지나 배출부 쪽으로 이동하여 염화수소(11)와 혼합된다. 이 과정에서, 극성의 세기에 따라 물질이 분배되는 종이 크로마토그래피(paper chromatography)원리에 의해 유체(10)에 포함된 먼지, 꽃가루, 탄소가루와 같은 불순물들은 여과될 수 있다.
한편, 종이 검출 칩(110)의 각 모서리 부위는 이동채널(111)의 배출부 상부에 적층되도록 접힘 가능하게 형성될 수 있다. 이때, 종이 검출 칩(110)의 모서리 부위를 보다 용이하게 접기 위하여 모서리 부위에는 각각 절개 홈부(110a)가 형성될 수 있다.
이에 따라, 도 2(a)에 도시된 상태의 종이 검출 칩(110)의 모서리 부위를 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 차례로 접으면 염화수소(11)와 혼합된 비소(As(V))가 요오드화칼륨(KI)(12) 및 염화제1주석(SnCl2)(13)과 반응하게 된다. 그러면, 5가의 비소 As(V)는 3가의 비소 As(Ш)로 환원되고, 환원된 비소(As(Ш))는 과립화된 아연과 반응하면서 아르신 가스(20)가 발생하게 된다.
종이 검출 칩(110)은 친수성 재질로 이루어질 수 있다. 이처럼 종이 검출 칩(110)이 친수성 재질로 이루어짐에 따라 종이 검출 칩(110) 내에 형성된 이동채널(111)로 유체(10)의 유입이 빠르게 이루어질 수 있으며, 시약을 보다 수월하게 함침시킬 수 있게 된다.
그리고, 이동채널(111) 및 각 시약이 함침된 부위의 둘레에는 소수성 물질인 왁스(Wax, 112)가 인쇄될 수 있다. 구체적으로, 왁스(112)는 스크린 프린팅(Screen-Printing) 공정을 통해 종이 검출 칩(110)에 인쇄될 수 있다.
이처럼 이동채널(111)의 둘레에 왁스(112)가 인쇄됨에 따라 유체(10)의 이동시 유체(10)가 이동채널(111) 밖으로 유출되지 않게 된다. 즉, 왁스(112)를 통해 유체(10)의 이동채널(111)을 형성할 수 있게 되는 것이다. 그리고, 각 시약이 함침된 부위의 둘레에 왁스(112)가 인쇄됨에 따라 종이 검출 칩(110)의 모서리 부위를 차례로 접을 때 하나의 시약이 나머지 시약들이 배치된 부위까지 흡수되지 않으므로, 종이 검출 칩(110)의 적층된 부위에서만 반응이 이루어질 수 있게 된다.
필터부(120)는 종이 검출 칩(110)의 상부에 배치되며, 반응 가스(20)에 포함된 이물질을 여과한다. 구체적으로, 필터부(120)는 아세트산납(Pb(CH3CO2)2)(21)이 함침된 종이로 이루어질 수 있으며, 이물질은 황화물로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 아르신 가스로 이루어진 반응 가스(20)에 포함된 황화물이 아세트산납(Pb(CH3CO2)2)(21)과 반응하여 필터부(120)에 흡수되고, 황화물이 제거된 반응 가스(20)만 필터부(120)를 통과하게 된다. 여기서, 아세트산납을 통해 황화물을 제거하는 과정은 이미 공지된 기술이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이처럼 필터부(120)를 통해 아르신 가스(20)에 포함된 황화물이 제거됨에 따라, 후술되는 검출부(130)를 통해 비소를 검출할 때 재현성을 향상시킬 수 있게 된다.
검출부(130)는 필터부(120)의 상부에 배치되며, 필터부(120)를 통과하여 이물질이 제거된 반응 가스(20) 내의 중금속 농도를 검출한다. 구체적으로, 검출부(130)는 질산은(AgNO3)(31)이 함침된 종이로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 아르신 가스로 이루어진 반응 가스(20)와 질산은(AgNO3)(31)이 반응하게 되어, 무색이던 검출부(130)가 갈색으로 변하게 된다. 여기서, 유체(10)에 포함된 비소의 농도가 높아질수록 검출부(130)는 진한 갈색을 띠게 되므로, 검출부(130)의 색변화 정도를 통해 유체(10) 내의 비소 농도를 확인할 수 있게 된다. 즉, 검출부(130)는 유체(10) 내에 포함된 중금속, 보다 구체적으로는 비소의 농도에 따라 색변화되는 것이다.
한편, 검출부(130)에는 비소 농도의 판별을 위한 비색표(131)가 배치되어 있어, 비색표(131)와 검출부(130)의 변화된 색상을 비교하면 유체(10)에 포함된 비소의 농도를 확인할 수 있게 된다.
예를 들어, 비색표(131)는 각각 색상이 다른 총 8개의 색상 샘플이 나란하게 배치될 수 있다. 그리고, 색상 샘플의 하단에는 유체에 포함된 비소의 농도가 아라비아 숫자 형태로 기재될 수 있다. 이에 따라, 검출부(130)의 변화된 색상과 매칭되는 비색표(131)의 색상 샘플을 찾으면, 유체(10)에 포함된 비소의 농도를 검출할 수 있게 된다.
이처럼 중금속 검출용 키트(100)를 통해 검출된 비소의 농도가 식수로 사용 가능한 기준값, 예를 들어 0.01mg/L 미만인 경우에는 유체(10)를 식수로 사용할 수 있게 된다. 즉, 중금속 검출용 키트(100)를 통해 검출된 비소의 농도를 통해 유체(10)를 식수로 사용할 수 있는지의 여부를 확인할 수 있게 되는 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 중금속 검출용 키트의 케이스를 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해도이다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 종이 검출 칩(110) 및 필터부(120)는 케이스(140) 내에 배치될 수 있다. 케이스(140)는 종이 검출 칩(110)과, 필터부(120), 및 검출부(130)의 지지 역할을 하는 동시에 유독물질인 아르신 가스(20)가 외부로 누출되는 것을 차단하는 역할을 한다.
구체적으로, 케이스(140)는 상부 케이스(141)와, 하부 케이스(142)와, 개폐부재(143)를 포함한다.
상부 케이스(141)는 상부 및 하부가 개방되고, 검출부(130)를 지지한다. 구체적으로, 상부 케이스(141)는 상부 및 하부가 개방된 박스 형태로 이루어질 수 있으며, 검출부(130)의 하측에 배치될 수 있다. 이때, 상부 케이스(141)의 상면에는 검출부(130)를 고정 및 지지하기 위한 별도의 지지부재(미도시)가 형성될 수 있다.
하부 케이스(142)는 상부 케이스(141)의 하부에 배치되며, 상부 케이스(141)와 연통되도록 상부에 개구부(142a)가 형성된다. 구체적으로, 하부 케이스(142)는 하부가 개방되고 상부에 일정 형상의 개구부(142a)가 형성된 박스 형태로 이루어질 수 있다. 그리고, 하부 케이스(142)는 상부 케이스(141)에 끼움 결합될 수 있다.
이에 따라, 필터부(120)는 하부 케이스(142)에 지지 및 고정될 수 있다. 이때, 필터부(120)는 일부가 하부 케이스(142)의 상부에 지지되어 개구부(142a)로 노출되도록 배치되는 것이 바람직하다.
개폐부재(143)는 하부 케이스(142)의 하부에 일측이 힌지 결합되어 하부 케이스(142)의 내부를 개폐할 수 있다. 즉, 개폐부재(143)를 통해 케이스(140) 내부는 개방되거나 차폐되는 것이다. 그리고, 개폐부재(143)의 상면에는 종이 검출 칩(110)을 고정하는 고정부재(144)가 형성될 수 있다.
고정부재(144)의 형태는 한정되지 않으나, 일측이 상하로 이동 가능하게 형성되어 종이 검출 칩(110)의 상면을 가압하도록 형성될 수 있다. 이때, 고정부재(144)는 개폐부재(143)의 좌우 및 상측에 각각 배치되는 것이 바람직하다.
이처럼 고정부재(144)에 의해 종이 검출 칩(110)이 고정됨에 따라, 종이 검출 칩(110)을 접어 비소와 각각의 시약들이 반응되는 도중 종이 검출 칩(110)이 펴지는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 종이 검출 칩(110)을 일일이 손으로 잡고 있지 않아도 되므로 안전성 및 편의성이 향상된다.
도 5는 중금속 검출 방법의 블록도이다. 그리고, 도 6 내지 도 10은 도 5에 도시된 중금속 검출 방법의 과정을 나타낸 도면이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예와 차이가 있는 내용을 중심으로 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 중금속 검출 방법(S100)은 종이 검출 칩을 마련하는 단계(S110)와, 이동채널 내부로 중금속이 포함된 유체를 유입시키는 단계(S120)와, 중금속과 시약을 반응시키는 단계(S130)와, 반응 가스에 포함된 이물질을 여과하는 단계(S140)와, 반응 가스 내의 중금속 농도를 검출하는 단계(S150)를 포함한다.
종이 검출 칩을 마련하는 단계(S110)는 다각 형태, 보다 구체적으로는 정사각 형태로 이루어져 하나의 모서리 부위에는 이동채널(111)이 형성되고, 이동채널(111)의 배출부 및 나머지 모서리 부위에는 유체(10) 내의 중금속과 반응하여 반응 가스(20)를 발생시키는 시약이 각각 함침된 종이 검출 칩(110)을 마련한다.
구체적으로, 유체(10) 내에 포함된 중금속은 비소(As(V))이며, 반응 가스는 아르신 가스(AsH3)일 수 있다. 그리고, 이동채널(111)의 배출부에는 염화수소(HCl)(11)가 함침되고, 이동채널(111)이 배치된 곳을 제외한 각각의 모서리 부위에는 요오드화칼륨(KI)(12)과, 염화제1주석(SnCl2)(13)과, 아연(Zn) 분말(14)이 함침될 수 있다. 여기서, 염화수소(HCl)(11), 요오드화칼륨(KI)(12), 염화제1주석(SnCl2)(13), 아연(Zn) 분말(14)과 같은 시약은 종이 검출 칩(110)에 미리 함침되어 있을 수도 있으나, 사용시 뷰렛 등과 같은 기구를 통해 종이 검출 칩(110)에 함침시킬 수도 있다.
한편, 종이 검출 칩(110)은 유체(10) 및 각 시료들의 흡수를 위하여 친수성 재질로 이루어질 수 있다. 그리고, 유체(10) 및 각 시료들이 종이 검출 칩(110)에 함침될 때 일정 부위를 침범하지 않도록 이동채널(111) 및 각 시약이 함침된 부위의 둘레에는 소수성 물질인 왁스(Wax)(112)가 스크린 프린팅될 수 있다. 즉, 요오드화칼륨(KI)(12)과, 염화제1주석(SnCl2)(13)과, 아연(Zn) 분말(14)과, 염화수소(HCl)(11)가 함침된 부위, 및 이동채널(111)의 둘레에는 각각 왁스(112)가 스크린 프린팅될 수 있다.
이동채널 내부로 중금속이 포함된 유체를 유입시키는 단계(S120)는 이동채널(111) 내부로 비소(As(V))가 포함된 유체(10)를 유입시켜, 비소와 이동채널(111)의 배출부에 함침된 염화수소(HCl)(11)를 혼합한다.
이때, 이동채널 내부로 중금속이 포함된 유체를 유입시키는 단계(S120)는, 도 7(a)에 도시된 바와 같이 이동채널(111)을 수직 방향으로 세워 이동채널(111)의 유입부를 중금속이 포함된 유체(10)에 담그는 과정을 포함할 수 있다. 즉, 유체(10)는 도 7(b)에 도시된 바와 같이 모세관 현상에 의해 이동채널(111)의 유입부를 지나 배출부 쪽으로 이동하여 염화수소(11)와 혼합되는 것이다. 이 과정에서, 극성의 세기에 따라 물질이 분배되는 종이 크로마토그래피(paper chromatography)원리에 의해 유체(10)에 포함된 먼지, 꽃가루, 탄소가루와 같은 불순물들은 여과될 수 있다.
중금속과 시약을 반응시키는 단계(S130)는 이동채널(111)의 배출부 상에 종이 검출 칩(110)의 모서리 부위가 적층되도록 종이 검출 칩(110)의 각 모서리 부위를 접는다.
이에 따라, 종이 검출 칩(110)의 모서리 부위를 차례로 접으면 유체(10)에 포함된 비소(As(V))는 염화수소(HCl)(11)와 요오드화칼륨(KI)(12) 및 염화제1주석(SnCl2)(13)과 혼합된다. 그러면, 5가의 비소 As(V)는 3가의 비소 As(III)로 환원되고, 환원된 비소(As(III))는 과립화된 아연과 반응하면서 아르신 가스(AsH3)(20)가 발생하게 된다.
반응 가스에 포함된 이물질을 여과하는 단계(S140)는 필터부(120)를 통해 중금속과 시약이 반응함에 따라 발생하는 반응 가스(20)에 포함된 이물질을 여과한다. 여기서, 필터부(120)는 아세트산납(Pb(CH3CO2)2)(21)이 함침된 종이로 이루어질 수 있으며, 이물질은 황화물일 수 있다. 즉, 비소(As(V))와 각 시약들이 반응하여 형성된 아르신 가스에는 황화물이 포함될 수 있는데, 이러한 황화물은 검출부(130)가 색변화되는 것을 방해할 수 있으므로 필터부(120)를 통해 황화물을 제거하는 것이다.
이에 따라, 아르신 가스(20)에 포함된 황화물이 아세트산납(Pb(CH3CO2)2)(21)과 반응하여 필터부(120)에 흡수되고, 순수한 아르신 가스(20)만 필터부(120)를 통과하여 검출부(130)로 공급된다.
반응 가스 내의 중금속 농도를 검출하는 단계(S150)는 반응 가스(20)에 의해 색변화된 검출부(130)를 통해 반응 가스(20) 내의 중금속 농도를 검출한다. 여기서, 검출부(130)는 질산은(AgNO3)이 함침된 종이로 이루어질 수 있다.
반응 가스 내의 중금속 농도를 검출하는 단계(S150)는 색변화된 검출부의 색상과 미리 마련된 비색표의 색상 샘플을 비교하여 아르신 가스(20) 내에 포함된 비소의 농도를 검출하는 과정을 포함할 수 있다.
즉, 검출부(130)에 함침된 질산은(AgNO3)(31)과 필터부(120)를 통과한 아르신 가스(20)가 반응하여 검출부(130)는 색변화되고, 색변화된 검출부(130)의 색상과 미리 마련된 비색표(131)의 색상 샘플을 비교하면 아르신 가스(20) 내에 포함된 비소의 농도를 검출할 수 있게 되는 것이다. 여기서, 검출부(130)에 함침된 질산은(AgNO3)(31)은 흰색을 띄므로 검출부(130)의 색상 또한 흰색으로 형성되는 것이 바람직하다.
이처럼 검출부(130)의 변화된 색상과 매칭되는 비색표(131)의 색상 샘플을 찾으면, 아르신 가스(20)에 포함된 비소의 농도를 검출할 수 있게 되는 것이다. 여기서, 아르신 가스(20)에 포함된 비소의 농도는 유체(20)에 포함된 비소의 농도에 따라 달라지므로, 아르신 가스(20)에 포함된 비소의 농도를 통해 유체(20)에 포함된 비소의 농도를 산출할 수 있다. 이렇게 검출된 비소의 농도를 통해 사용자는 유체(10)를 식수로 사용할 수 있는지의 여부를 판단할 수 있게 된다.
반응 가스 내의 중금속 농도를 검출하는 단계(S150)는 케이스(140) 내에 각 모서리 부위가 접힌 상태의 종이 검출 칩(110)을 고정시키는 과정을 더 포함할 수 있다. 즉, 케이스(140) 내에 종이 검출 칩(110)을 배치시키는 것이다.
이에 따라, 비소가 아르신 가스(20)로 환원될 때 배출되는 유독물질이 인체로 유입되는 것을 예방할 수 있게 된다. 또한, 종이 검출 칩(110)을 접어 비소와 각각의 시약들이 반응되는 도중 종이 검출 칩(110)이 펴지는 것을 방지할 수 있게 된다. 그리고, 종이 검출 칩(110)을 일일이 손으로 잡고 있지 않아도 되므로 안전성 및 편의성이 향상된다.
전술한 바와 같이, 비소를 포함하는 유체(10)가 모세관 현상을 통해 이동채널(111) 내부로 유입되므로, 별도의 구동기구 없이도 유체(10)를 종이 검출 칩(110) 내부로 흡입할 수 있게 된다.
또한, 종이 검출 칩(110)의 각 모서리 부위를 접는 간단한 조작만으로 유체(10)에 포함된 비소의 농도를 측정할 수 있으므로, 전문적인 지식 없이도 유체(10)에 포함된 비소의 농도를 측정할 수 있게 된다.
아울러, 종이 검출 칩(110)을 케이스(140) 내에 고정시킴에 따라, 비소가 아르신 가스(20)로 환원될 때 유독물질이 인체로 유입되는 것을 예방할 수 있게 된다. 그리고, 비소와 각각의 시약들이 반응되는 도중 종이 검출 칩(110)이 펴지는 것을 방지할 수 있는 동시에, 종이 검출 칩(110)을 일일이 손으로 잡고 있지 않아도 되므로 안전성 및 편의성이 향상된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110.. 종이 검출 칩
110a.. 절개 홈부
111.. 이동채널
120.. 필터부
130.. 검출부
131.. 비색표
140.. 케이스
141.. 상부 케이스
142.. 하부 케이스
143.. 개폐부재
144.. 고정부재
110a.. 절개 홈부
111.. 이동채널
120.. 필터부
130.. 검출부
131.. 비색표
140.. 케이스
141.. 상부 케이스
142.. 하부 케이스
143.. 개폐부재
144.. 고정부재
Claims (21)
- 내부에 중금속을 포함하는 유체의 이동채널이 형성되고, 상기 이동채널의 배출부 및 적어도 3개의 모서리 부위에는 상기 유체 내의 중금속과 반응하여 반응 가스를 발생시키는 시약이 각각 함침된 종이 검출 칩;
상기 종이 검출 칩의 상부에 배치되며, 상기 반응 가스에 포함된 이물질을 여과하는 필터부; 및
상기 필터부의 상부에 배치되며, 상기 필터부를 통과하여 이물질이 제거된 반응 가스 내의 중금속 농도를 검출하는 검출부;를 포함하며,
상기 종이 검출 칩의 각 모서리 부위는 상기 이동채널의 배출부 상부에 적층되도록 접힘 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 키트. - 제1항에 있어서,
상기 유체 내에 포함된 중금속은 비소(As(V))이며, 상기 반응 가스는 아르신 가스(AsH3)인 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 키트. - 제1항에 있어서,
상기 검출부는 상기 유체 내에 포함된 중금속의 농도에 따라 색변화되는 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 키트. - 제1항에 있어서,
상기 검출부는 질산은(AgNO3)이 함침된 종이인 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 키트. - 제1항에 있어서,
상기 종이 검출 칩은 친수성 재질로 이루어지며,
상기 이동채널 및 상기 각 시약이 함침된 부위의 둘레에는 소수성 물질인 왁스(Wax)가 인쇄된 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 키트. - 제5항에 있어서,
상기 왁스는 스크린 프린팅(Screen-Printing) 공정을 통해 상기 종이 검출 칩에 인쇄된 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 키트. - 제1항에 있어서,
상기 종이 검출 칩은 정사각 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 키트. - 제7항에 있어서,
상기 종이 검출 칩은,
하나의 모서리 부위에는 상기 이동채널이 배치되고, 나머지 모서리 부위에는 각각 요오드화칼륨(KI)과, 염화제1주석(SnCl2)과, 아연(Zn) 분말이 함침되며, 상기 이동채널의 배출부에는 염화수소(HCl)가 함침된 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 키트. - 제1항에 있어서,
상기 필터부는 아세트산납(Pb(CH3CO2)2)이 함침된 종이인 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 키트. - 제1항에 있어서,
상기 종이 검출 칩 및 상기 필터부는 케이스 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 키트. - 제10항에 있어서,
상기 케이스는,
상부 및 하부가 개방되고, 상기 검출부를 지지하는 상부 케이스와,
상기 상부 케이스의 하부에 배치되며, 상기 상부 케이스와 연통되도록 상부에 개구부가 형성된 하부 케이스와,
상기 하부 케이스의 하부에 일측이 힌지 결합되어 상기 하부 케이스의 내부를 개폐하며, 상면에 종이 검출 칩을 고정하는 고정부재가 형성된 개폐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 키트. - 제11항에 있어서,
상기 필터부는 일부가 상기 하부 케이스의 상부에 지지되어 상기 개구부로 노출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 키트. - 다각형으로 이루어져 하나의 모서리 부위에는 이동채널이 형성되고, 상기 이동채널의 배출부 및 나머지 모서리 부위에는 상기 유체 내의 중금속과 반응하여 반응 가스를 발생시키는 시약이 각각 함침된 종이 검출 칩을 마련하는 단계;
상기 이동채널 내부로 중금속이 포함된 유체를 유입시키는 단계;
상기 이동채널의 배출부 상에 상기 종이 검출 칩의 모서리 부위가 적층되도록 상기 종이 검출 칩의 각 모서리 부위를 접어 상기 중금속과 시약을 반응시키는 단계;
필터부를 통해 상기 중금속과 시약이 반응함에 따라 발생하는 반응 가스에 포함된 이물질을 여과하는 단계; 및
상기 반응 가스에 의해 색변화된 검출부를 통해 상기 반응 가스 내의 중금속 농도를 검출하는 단계;
를 포함하는 중금속 검출 방법. - 제13항에 있어서,
상기 반응 가스 내의 중금속 농도를 검출하는 단계는,
상기 색변화된 검출부의 색상과 미리 마련된 비색표의 색상 샘플을 비교하여 상기 아르신 가스 내에 포함된 비소의 농도를 검출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 검출 방법. - 제13항에 있어서,
상기 반응 가스 내의 중금속 농도를 검출하는 단계는,
케이스 내에 상기 각 모서리 부위가 접힌 상태의 종이 검출 칩을 고정시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 검출 방법. - 제13항에 있어서,
상기 이동채널 내부로 중금속이 포함된 유체를 유입시키는 단계는,
상기 이동채널을 수직 방향으로 세워 상기 이동채널의 유입부를 상기 중금속이 포함된 유체에 담그는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 검출 방법. - 제13항에 있어서,
상기 유체 내에 포함된 중금속은 비소(As(V))이며, 상기 반응 가스는 아르신 가스(AsH3)인 것을 특징으로 하는 중금속 검출 방법. - 제13항에 있어서,
상기 종이 검출 칩의 각 모서리 부위에 함침된 시약은 요오드화칼륨(KI)과, 염화제1주석(SnCl2)과, 아연(Zn) 분말이며, 상기 이동채널의 배출부에 함침된 시약은 염화수소(HCl)인 것을 특징으로 하는 중금속 검출 방법. - 제13항에 있어서,
상기 종이 검출 칩은 친수성 재질로 이루어지며,
상기 이동채널 및 상기 각 시약이 함침된 부위의 둘레에는 소수성 물질인 왁스(Wax)가 스크린 프린팅된 것을 특징으로 하는 중금속 검출 방법. - 제13항에 있어서,
상기 필터부는 아세트산납(Pb(CH3CO2)2)이 함침된 종이인 것을 특징으로 하는 중금속 검출 방법. - 제13항에 있어서,
상기 검출부는 질산은(AgNO3)이 함침된 종이인 것을 특징으로 하는 중금속 검출 방법.
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| KR20200093877A (ko) | 2019-01-29 | 2020-08-06 | 김봉주 | 중금속 검출 키트 |
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| CN116026815A (zh) * | 2022-07-21 | 2023-04-28 | 中国农业大学 | 一种清真肉类食品检测装置及其检测方法 |
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