KR20240040442A - Automated system designed to evaluate the performance of a catalyst - Google Patents
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Abstract
촉매 성능 평가 자동화 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 촉매 성능 평가 자동화 시스템은, 제1 구역, 제2 구역 및 상기 제1,2 구역이 중첩되는 중앙의 제3 구역으로 구획된 작업 테이블; 상기 제1 구역에 설치되어 상기 제1,3 구역에서 작동하는 제1 로봇; 상기 제2 구역에 설치되어 상기 제2,3 구역에서 작동하는 제2 로봇; 상기 제3 구역에서 용기에 저장된 촉매와 시험용액을 교반하는 진탕기; 상기 제1 구역에 비치되어 상기 제1 로봇의 작동에 따라 상기 용기에 반응개시제를 분주하는 제1 공급부; 상기 제2 구역에 비치되어 상기 제2 로봇의 작동에 따라 상기 반응개시제가 투입된 상기 용기로부터 반응액을 분취하고, 상기 제2 구역에 비치된 큐벳에 상기 반응액을 분주하는 제2 공급부; 상기 제2 구역에 설치되어 상기 제2 로봇의 작동에 따라 상기 큐벳을 제공받아 상기 반응액의 흡수스펙트럼을 측정하는 측정부; 및 상기 측정부에서 측정된 데이터를 전달받아 촉매에 대한 성능을 분석하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.An automated system for catalyst performance evaluation is disclosed. The automated system for catalyst performance evaluation according to the present invention includes a work table divided into a first zone, a second zone, and a central third zone where the first and second zones overlap; a first robot installed in the first zone and operating in the first and third zones; a second robot installed in the second zone and operating in the second and third zones; A shaker for stirring the catalyst and test solution stored in the container in the third zone; a first supply unit provided in the first zone and dispensing a reaction initiator into the container according to the operation of the first robot; a second supply unit provided in the second zone to collect the reaction liquid from the container into which the reaction initiator is added according to the operation of the second robot, and to dispense the reaction liquid into a cuvette provided in the second zone; a measuring unit installed in the second zone to receive the cuvette according to the operation of the second robot and measure the absorption spectrum of the reaction solution; and a control unit that receives the data measured by the measurement unit and analyzes the performance of the catalyst.
Description
본 발명은, 촉매 성능 평가 자동화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 숙달된 연구 인력에 의한 장시간의 반복적인 시험을 통해 이루어지던 촉매 성능 평가를 신속하고 신뢰성 있게 자동으로 수행하는 자동화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an automated system for catalyst performance evaluation, and more specifically, to an automated system that quickly and reliably automatically performs catalyst performance evaluation, which was previously conducted through long-term repetitive tests by skilled research personnel. .
의료, 바이오 및 화학 관련 기술의 비약적인 발전과 이들 기술의 융복합 추세에 따라 연구 단체들은, 의약품 또는 유기물의 합성이나 촉매 반응 등과 같은 실험과 활발한 연구를 통해 소정의 결과물들을 다양하게 산출해 내고 있다.In accordance with the rapid development of medical, bio, and chemical technologies and the convergence trend of these technologies, research groups are producing a variety of results through experiments and active research, such as the synthesis of pharmaceuticals or organic substances or catalytic reactions.
그러나 여타 다른 기술 분야와 달리 쉽게 자동화 되지 못하고 있는 의약품 또는 유기물의 합성이나 촉매 반응 등과 같은 실험은, 오로지 숙련된 연구 인력에 의한 장시간의 반복적인 노력을 통해서 주로 이루어지고 있는 실정이다.However, unlike other technological fields, experiments such as the synthesis of pharmaceuticals or organic substances or catalytic reactions, which cannot be easily automated, are mainly carried out through long-term repetitive efforts by skilled research personnel.
특히, 기상 반응에 사용되는 합성 촉매에 대한 평가는, 주로 가스 크로마토그래피(GC)를 이용한 방식으로 진행되어 왔는데, 이 경우 평가를 위해 소요되는 실험 기간이 길고, 연구 인력의 전문적인 경험과 다양하고 복잡한 조작이 요구되기 되기 때문에 자동화가 쉽게 이루어지지 못하고 있다.In particular, the evaluation of synthetic catalysts used in gas phase reactions has been mainly conducted using gas chromatography (GC). In this case, the experimental period required for evaluation is long, and the professional experience and diverse knowledge of the research personnel is necessary. Automation is not easy to achieve because complex operations are required.
또한, 액상 반응에 사용되는 합성 촉매에 대한 평가는, UV-Vis 분광기를 이용하면 비교적 쉽게 결과를 도출할 수 있으나, 반응의 종류에 따라 제한적이고, 촉매의 특성을 파악하기 위한 반응 속도 측정을 위해서는 시간대 별로 반응물을 연구 인력이 일일이 취해서 분석을 해야 하는 장기간의 반복적인 작업이 요구되기 때문에 자동화에 대한 어려움이 있었다.In addition, the evaluation of synthetic catalysts used in liquid phase reactions can be relatively easy to obtain results using UV-Vis spectroscopy, but it is limited depending on the type of reaction, and it is necessary to measure the reaction rate to determine the characteristics of the catalyst. There were difficulties with automation because it required long-term, repetitive work in which researchers had to take and analyze reactants one by one for each time period.
다만, 최근 소형화되고 정밀화된 로봇 기술의 비약적인 발전과 로봇 기술에 범용적으로 접목될 수 있는 다양한 플랫폼의 등장으로 인해, 2010년 이후부터 의약품 또는 유기물의 합성이나 촉매 반응 실험에도 자동화를 위한 다양한 연구 및 개발이 진행되고 있다.However, due to the recent rapid development of miniaturized and precise robot technology and the emergence of various platforms that can be universally applied to robot technology, since 2010, various research and studies have been conducted to automate the synthesis of pharmaceuticals or organic substances and catalytic reaction experiments. Development is in progress.
특히, 숙련된 노동력이 요구되는 촉매 반응 실험과 관련하여, 최근 영국 리버풀 대학 연구진은 8일 동안 688건의 촉매 관련 실험(고형물 측정, 액체 분사, 촉매 반응, 반응물 분석 등)을 수행할 수 있는 자율 수행 로봇 시스템을 개발하여 관련 결과를 Nature지에 게재한 바 있다.In particular, with regard to catalytic reaction experiments that require skilled labor, researchers at the University of Liverpool in the UK recently conducted autonomous experiments that allowed them to perform 688 catalyst-related experiments (solids measurement, liquid injection, catalytic reaction, reactant analysis, etc.) over 8 days. A robot system was developed and the related results were published in Nature.
그러나 이러한 영국의 선행기술은, 하나의 작업 테이블에 모든 시험 구성을 통합적으로 구성한 것이 아니라 연구 인력을 대신하여 로봇 자체가 기존의 실험실을 이동하며 설정된 작업만을 수행하도록 구성되었기 때문에 시험 조건 등의 변경 내지 조정이 필요한 경우, 시스템의 설정을 전면적으로 재설정해야 한다는 점에서 촉매 성능 평가 작업에 범용적으로 활용되기 어렵고, 촉매에 대한 입체적인 성능 평가가 즉각적으로 이루어지기 어려운 문제가 있다.However, this British prior art does not integrate all test configurations on a single work table, but the robot itself moves around the existing laboratory on behalf of research personnel and is configured to perform only set tasks, so there is no need to change test conditions, etc. When adjustments are necessary, the system settings must be completely reset, which makes it difficult to use it universally for catalyst performance evaluation work, and it is difficult to immediately perform three-dimensional performance evaluation of the catalyst.
또한, 일본등록특허 제4504552호(등록일: 2010.04.30)는, 반응 조건에 대응 가능한 반응용기(2), 반응 가스 공급관(3), 촉매 충전 구멍(23), XYZ 3축 가동 로봇(6), 제어 장치(7), 흡인 장치(8) 및 분석기(9) 등으로 구성되어 다수의 촉매에 대해서 신속하고 효율적으로 촉매 성능을 자동으로 평가할 수 있는 장치에 대한 기술을 개시하고 있다.In addition, Japanese Patent No. 4504552 (registration date: 2010.04.30) provides a reaction vessel (2) capable of responding to reaction conditions, a reaction gas supply pipe (3), a catalyst charging hole (23), and an XYZ 3-axis movable robot (6). , technology is being disclosed for a device that is composed of a control device (7), a suction device (8), and an analyzer (9) that can quickly and efficiently automatically evaluate catalyst performance for a large number of catalysts.
그러나 이러한 일본의 선행기술은, 기상 반응에 국한된 장치로서, 액상 반응에 그대로 사용하기 어려운 활용상의 제한이 있다는 점에서 개선 내지 보완이 필요한 실정이다.However, this Japanese prior art is a device limited to gas phase reactions, and there are limitations in utilization that make it difficult to use it as is for liquid reactions, so improvement or supplementation is needed.
본 발명의 목적은, 하나의 작업 테이블에 모든 시험 구성을 통합적으로 구성하여 촉매에 대한 시험 조건을 간편하게 변경 내지 조정할 수 있고, 숙련된 연구 인력 없이도 액상 반응에 특화된 촉매 성능 평가를 입체적, 범용적으로 신속하고 신뢰성 있게 수행할 수 있는 촉매 성능 평가 자동화 시스템를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to integrate all test configurations on one work table, so that test conditions for catalysts can be easily changed or adjusted, and catalyst performance evaluation specialized for liquid phase reactions can be performed three-dimensionally and universally without skilled research personnel. The goal is to provide an automated catalyst performance evaluation system that can be performed quickly and reliably.
상기 목적은, 제1 구역, 제2 구역 및 상기 제1,2 구역이 중첩되는 중앙의 제3 구역으로 구획된 작업 테이블; 상기 제1 구역에 설치되어 상기 제1,3 구역에서 작동하는 제1 로봇; 상기 제2 구역에 설치되어 상기 제2,3 구역에서 작동하는 제2 로봇; 상기 제3 구역에서 용기에 저장된 촉매와 시험용액을 교반하는 진탕기; 상기 제1 구역에 비치되어 상기 제1 로봇의 작동에 따라 상기 용기에 반응개시제를 분주하는 제1 공급부; 상기 제2 구역에 비치되어 상기 제2 로봇의 작동에 따라 상기 반응개시제가 투입된 상기 용기로부터 반응액을 분취하고, 상기 제2 구역에 비치된 큐벳에 상기 반응액을 분주하는 제2 공급부; 상기 제2 구역에 설치되어 상기 제2 로봇의 작동에 따라 상기 큐벳을 제공받아 상기 반응액의 흡수스펙트럼을 측정하는 측정부; 및 상기 측정부에서 측정된 데이터를 전달받아 촉매에 대한 성능을 분석하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 성능 평가 자동화 시스템에 의해 달성된다.The purpose is to include a work table divided into a first zone, a second zone, and a central third zone where the first and second zones overlap; a first robot installed in the first zone and operating in the first and third zones; a second robot installed in the second zone and operating in the second and third zones; A shaker for stirring the catalyst and test solution stored in the container in the third zone; a first supply unit provided in the first zone and dispensing a reaction initiator into the container according to the operation of the first robot; a second supply unit provided in the second zone to collect the reaction liquid from the container into which the reaction initiator is added according to the operation of the second robot, and to dispense the reaction liquid into a cuvette provided in the second zone; a measuring unit installed in the second zone to receive the cuvette according to the operation of the second robot and measure the absorption spectrum of the reaction solution; and a control unit that receives the data measured by the measurement unit and analyzes the performance of the catalyst.
상기 제1 공급부는, 상기 반응개시제를 수용한 상태로 상기 제1 구역에 비치되는 저장탱크; 및 상기 제1 구역에 비치되어 상기 제1 로봇의 작동에 따라 상기 저장탱크로부터 상기 반응개시제를 분취하고, 분취된 상기 반응개시제를 상기 용기에 분주하는 제1 피펫을 포함할 수 있다.The first supply unit includes a storage tank provided in the first zone to accommodate the reaction initiator; And it may include a first pipette provided in the first area to fractionate the reaction initiator from the storage tank according to the operation of the first robot, and to dispense the fractionated reaction initiator into the container.
상기 제1 공급부는, 상기 제1 로봇의 작동에 의해 상기 제1 피펫에 탈착 결합되며 교체 사용되는 제1 피펫 팁을 더 포함할 수 있다.The first supply unit may further include a first pipette tip that is detachably coupled to the first pipette by operation of the first robot and is used as a replacement.
상기 제1 로봇은, 상기 제1 피펫을 파지하거나 파지 해제하고, 상기 제1 피펫의 플런저 버튼를 누르거나 누름 해제하는 제1 그립퍼; 및 상기 반응액이 분취된 상기 용기가 상기 제1 구역 일측에 회수되어 적재되도록, 상기 용기를 파지하거나 파지 해제하는 용기 그립퍼를 포함하는 작동 말단이 장착될 수 있다.The first robot includes a first gripper that grips or releases the first pipette and presses or releases a plunger button of the first pipette; And an operating end including a container gripper that grips or releases the container so that the container in which the reaction solution is aliquoted is recovered and loaded on one side of the first zone may be mounted.
상기 제2 공급부는, 상기 제2 구역에 비치되어 상기 제2 로봇의 작동에 따라 상기 반응개시제가 투입된 상기 용기로부터 상기 반응액을 분취하고, 상기 큐벳에 상기 반응액을 분주하는 제2 피펫; 및 상기 제2 구역에 비치되어 상기 제2 로봇의 작동에 따라 상기 큐벳에 증류수를 분주하여 상기 반응액을 희석시키는 제3 피펫을 포함할 수 있다. The second supply unit includes a second pipette provided in the second zone to collect the reaction solution from the container into which the reaction initiator is added according to the operation of the second robot, and to dispense the reaction solution into the cuvette; and a third pipette provided in the second zone to dilute the reaction solution by dispensing distilled water into the cuvette according to the operation of the second robot.
상기 제2 공급부는, 상기 제2 로봇의 작동에 의해 상기 제2 피펫에 탈착 결합되며 교체 사용되는 제2 피펫 팁; 및 상기 증류수가 분주되는 양에 따라 상기 제2 로봇의 작동에 의해 상기 제3 피펫에 교체 사용되는 제3 피펫 팁을 더 포함할 수 있다.The second supply unit includes a second pipette tip that is detachably coupled to the second pipette by operation of the second robot and is used interchangeably; And it may further include a third pipette tip that is replaced with the third pipette by operation of the second robot depending on the amount of distilled water dispensed.
상기 제2 로봇은, 상기 제2,3 피펫을 선택적으로 파지하거나 파지 해제하고, 상기 제2 피펫 또는 상기 제3 피펫의 플런저 버튼을 누르거나 누름 해제하는 제2 그립퍼; 및 상기 반응액이 분주된 상기 큐벳이 상기 측정부로 이송되고 측정 완료된 상기 큐벳이 상기 제2 구역의 일측에 회수되어 적재되도록, 상기 큐벳을 파지하거나 파지 해제하는 큐벳 그립퍼를 포함하는 작동 말단이 장착될 수 있다.The second robot includes a second gripper that selectively grips or releases the second and third pipettes and presses or releases a plunger button of the second pipette or the third pipette; and an operating end including a cuvette gripper that grips or releases the cuvette so that the cuvette in which the reaction solution is dispensed is transferred to the measuring unit and the cuvette in which the measurement has been completed is recovered and loaded on one side of the second zone. You can.
상기 제어부는, 상기 반응개시제가 투입된 상기 용기로부터 상기 반응액이 일정한 시간간격으로 분취되고 상기 제2 구역에 비치된 큐벳에 분주된 후, 상기 측정부에 의해 상기 반응액에 대한 흡수스펙트럼이 연속 측정되도록, 상기 제2 로봇을 작동 제어할 수 있다.The control unit collects the reaction liquid from the container into which the reaction initiator is added at regular time intervals and dispenses it into a cuvette provided in the second zone, and then continuously measures the absorption spectrum of the reaction liquid by the measuring unit. Preferably, the second robot can be controlled to operate.
본 발명에 의하면, 촉매를 포함한 시험용액이 저장된 용기를 교반하는 진탕기와, 용기에 반응개시제를 분주하는 제1 공급부와, 반응개시제가 투입된 용기로부터 반응액을 분취하고 큐벳에 반응액을 분주하는 제2 공급부와, 큐벳을 제공받아 반응액의 흡수스펙트럼을 측정하는 측정부가 제1,2,3 구역으로 구획된 작업 테이블 상에 통합적으로 배치되어 제1 로봇 및 제2 로봇의 일련의 작동에 의해 촉매 성능 시험에 필요한 작업을 연속적으로 수행함에 따라, 숙련된 연구 인력 없이도 촉매에 대한 다양한 실험이 일관성 및 신뢰성을 바탕으로 신속하게 이루어질 수 있고, 촉매 평가를 위한 대량의 데이터가 손쉽게 확보될 수 있어 향후 인공지능형 촉매 합성 기술의 개발에도 활용될 수 있는 토대 내지 기초가 마련될 수 있게 된다.According to the present invention, there is a shaker for stirring the container in which the test solution containing the catalyst is stored, a first supply section for dispensing the reaction initiator into the container, and an agent for fractionating the reaction solution from the container into which the reaction initiator is added and dispensing the reaction solution into the cuvette. 2 The supply unit and the measurement unit that receives the cuvette and measures the absorption spectrum of the reaction solution are integrated on a work table divided into
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촉매 성능 평가 자동화 시스템의 사시도이다.
도 2 내지 도 3은 각각 도 1의 정면도 몇 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 제1 로봇의 작동 말단을 구체적으로 보여주는 사시도이다.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 제1 로봇에 의한 일련의 작동에 따라 이루어지는 작업을 순서대로 보여주는 작동 상태도이다.
도 7은 도 1에 도시된 제2 로봇의 작동 말단을 구체적으로 보여주는 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 제2 로봇에 의한 일련의 작동에 따라 이루어지는 작업을 순서대로 보여주는 작동 상태도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 1의 작동에 따라 획득된 촉매 성능 평가용 데이터를 보여주는 이미지이다.1 is a perspective view of an automated catalyst performance evaluation system according to an embodiment of the present invention.
Figures 2 and 3 are front and plan views of Figure 1, respectively.
FIG. 4 is a perspective view specifically showing the operating end of the first robot shown in FIG. 1.
FIGS. 5 and 6 are operational state diagrams sequentially showing tasks performed according to a series of operations by the first robot shown in FIG. 4.
FIG. 7 is a perspective view specifically showing the operating end of the second robot shown in FIG. 1.
FIG. 8 is an operation state diagram sequentially showing tasks performed according to a series of operations by the second robot shown in FIG. 7.
FIGS. 9A and 9B are images showing data for evaluating catalyst performance obtained according to the operation of FIG. 1.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, in describing the present invention, descriptions of already known functions or configurations will be omitted to make the gist of the present invention clear.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촉매 성능 평가 자동화 시스템의 사시도이고, 도 2 내지 도 3은 각각 도 1의 정면도 몇 평면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 제1 로봇의 작동 말단을 구체적으로 보여주는 사시도이고, 도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 제1 로봇에 의한 일련의 작동에 따라 이루어지는 작업을 순서대로 보여주는 작동상태도이고, 도 7은 도 1에 도시된 제2 로봇의 작동 말단을 구체적으로 보여주는 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 제2 로봇에 의한 일련의 작동에 따라 이루어지는 작업을 순서대로 보여주는 작동상태도이고, 도 9a 및 도 9b는 도 1의 작동에 따라 획득된 촉매 성능 평가용 데이터를 보여주는 이미지이다.Figure 1 is a perspective view of an automated catalyst performance evaluation system according to an embodiment of the present invention, Figures 2 and 3 are each a front view and several plan views of Figure 1, and Figure 4 shows the operating end of the first robot shown in Figure 1. It is a perspective view showing specifically, and FIGS. 5 and 6 are operation state diagrams sequentially showing operations performed according to a series of operations by the first robot shown in FIG. 4, and FIG. 7 is an operation of the second robot shown in FIG. 1. It is a perspective view showing the end in detail, and Figure 8 is an operating state diagram showing the work performed according to a series of operations by the second robot shown in Figure 7 in order, and Figures 9a and 9b are obtained according to the operation of Figure 1. This image shows data for evaluating catalyst performance.
발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정, 앞쪽), 후(배, 뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 3개의 축은 서로 대응되게 회전하여 바뀔 수 있으며, 특별히 다르게 한정하는 경우 외에는 이에 따른다.In the description and claims of the invention, directions such as up (up), down (bottom), left and right (lateral or lateral), anterior (forward, front), posterior (belly, rear), etc. are not intended to limit rights. For convenience of explanation, it is determined based on the relative positions between drawings and configurations, and the three axes can be rotated and changed in correspondence with each other, and this will be followed unless specifically limited.
본 발명에 따른 촉매 성능 평가 자동화 시스템(100)은, 숙련된 연구 인력 없이도 촉매에 대한 다양한 실험을 일관성 및 신뢰성을 바탕으로 신속하게 수행하는 것은 물론이고, 향후 인공지능형 촉매 합성 기술의 개발에 활용될 수 있는 촉매 평가용 데이터를 대량으로 손쉽게 확보하기 위해 안출된 발명이다.The automated catalyst
상술한 바와 같은 기능 내지 작용을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 촉매 성능 평가 자동화 시스템(100)은, 작업 테이블(110), 제1 로봇(120), 제2 로봇(130), 진탕기(140), 제1 공급부(150), 제2 공급부(160), 측정부(170) 및 제어부(180) 등을 포함하여 하나의 통합된 작업 체계를 형성하게 된다.In order to specifically implement the above-described functions and operations, the catalyst performance
이하에서는 상술한 각 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, each of the above-described configurations will be described in detail.
먼저, 작업 테이블(110)은, 촉매의 성능을 평가하는 데에 사용되는 각종 시험 구성들이 구비되거나 설치될 수 있는 수평한 작업 공간을 제공하기 위해 마련된 구성요소로서, 후술할 제1,2 로봇(120,130)의 작동 영역을 기준으로 제1 구역(Z1), 제2 구역(Z2) 및 제3 구역(Z3)으로 구획될 수 있다.First, the work table 110 is a component provided to provide a horizontal work space in which various test configurations used to evaluate the performance of the catalyst can be equipped or installed, and the first and second robots (to be described later) Based on the operating area of 120,130), it may be divided into a first zone (Z1), a second zone (Z2), and a third zone (Z3).
이때, 제1 구역(Z1)은, 후술할 제1 로봇(120)의 주된 작동 영역으로 도 3을 기준으로 좌측에 위치하고, 제2 구역(Z2)은 후술할 제2 로봇(130)의 주된 작동 영역으로 도 3을 기준으로 우측에 위치하며, 제3 구역(Z3)은 제1,2 로봇(120,130)이 공유하는 작동 영역으로 도 3을 기준으로 중앙에 위치할 수 있다.At this time, the first zone (Z1) is the main operation area of the
이러한 작업 테이블(110)은, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 수평방향으로 놓인 사각형의 판재는 물론, 원형, 타원형 등의 판재가 지면으로부터 이격된 상태로 지지되는 탁자형의 구조물이라면, 그 형상이나 소재는 특별하게 제한되지 않고 사용될 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 4, the work table 110 is a table-shaped structure in which circular, oval, etc. plates as well as rectangular plates placed in the horizontal direction are supported while spaced apart from the ground. The shape or material can be used without any particular restrictions.
제1 로봇(120)은, 상술한 제1 구역(Z1)에 설치되어 제1,3 구역(Z1,Z3) 등에서 작동하도록 세팅된 로봇으로, 상용화된 다관절의 로봇 제품으로 구현될 수 있다.The
이러한 제1 로봇(120)은, 제1,3 구역(Z1,Z3)은 물론, 넓게는 제2 구역(Z2)의 일측까지를 작동범위로 할 수 있고, 후술하는 바와 같이 2가지의 그립퍼를 포함하는 작동 말단이 탈착가능하게 장착되어 자유롭게 구동될 수 있는 제품이라면, 특별하게 제한되지 않고 사용될 수 있다.This
이때, 제1 로봇(120)에 장착되어 촉매 성능 시험의 일과정을 담당하는 작동 말단은, 구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 그립퍼(122) 및 용기 그립퍼(124) 등을 포함하여 구성될 수 있다.At this time, the operating end mounted on the
여기서 제1 그립퍼(122)는, 후술하는 바와 같이 일정량의 반응개시제(RI)를 분취(分取) 즉, 나누어 흡입하고, 분주(分注) 즉, 나누어 배출하는 제1 피펫(152)을 취급하기 위해 마련된 구성요소이다.Here, the
이러한 제1 그립퍼(122)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 피펫(152)을 파지하거나 파지 해제하기 위한 작동과, 제1 피펫(152)의 상단에 구비된 플런저 버튼(152a)을 누르거나 누름 해제하는 작동과, 제1 피펫(152)에 끼움 체결된 제1 피펫 팁(153)을 제거하는 작동 등을 수행하게 된다.As shown in FIGS. 4 and 5, the
이때, 제1 피펫(152)을 파지 또는 파지 해제하는 작동은, 서로 마주하도록 좌우로 이격배치된 한 쌍의 가압플레이트가 서로 이격되거나 인접하도록 직선 왕복시키는 공지의 동력장치에 의해 구현될 수 있다.At this time, the operation of gripping or releasing the
또한, 제1 피펫(152)의 상단에 구비된 플런저 버튼(152a)을 누르거나 누름 해제하는 작동은, 가이드바의 안내에 따라 제1 누름 플레이트(123)를 상하방향으로 직선 왕복시키는 공지의 동력장치에 의해 구현될 수 있다. In addition, the operation of pressing or releasing the
그리고 용기 그립퍼(124)는, 반응액(RS)이 분취된 용기(C) 또는 용기(C)가 정렬 수납된 용기 수납용 트레이(142)를 제1 구역(Z1)의 용기회수구역(112)으로 회수하여 적재하기 위해 마련된 구성요소로서, 상술한 제1 그립퍼(122)와 일체로 작동 말단을 형성하게 된다.And the
이러한 용기 그립퍼(124)는, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제3 구역(Z3)의 진탕기(140)에 구비되어 반응액(RS)이 분취된 용기(C)를 파지하거나 파지 해제하는 작동 등을 수행하게 된다.As shown in FIGS. 4 and 6, the
이때, 용기(C) 또는 용기 수납용 트레이(142)를 파지 또는 파지 해제하는 작동은, 서로 마주하도록 좌우로 이격배치된 한 쌍의 가압플레이트가 서로 이격되거나 인접하도록 직선 왕복시키는 공지의 동력장치에 의해 구현될 수 있다.At this time, the operation of gripping or releasing the container C or the
상술한 바와 같은 동력장치는, 정밀한 작동 제어를 위해 스탭모터의 회전축에 볼스크류를 적용한 장치, 이송방향으로 길게 설치된 랙기어와 스탭모터의 피니언기어로 작동하는 장치 등으로 이루어져 제1 로봇(120)과 함께 후술할 제어부(180)에 의해 정밀하게 작동 제어될 수 있다The power device as described above consists of a device that applies a ball screw to the rotation axis of the step motor for precise operation control, a rack gear installed long in the transfer direction, and a device that operates as a pinion gear of the step motor, etc. The
제2 로봇(130)은, 상술한 제2 구역(Z2)에 설치되어 제2,3 구역(Z2,Z3) 등에서 작동하도록 세팅된 로봇으로, 상용화된 다관절의 로봇 제품으로 구현될 수 있다.The
이러한 제2 로봇(130)은, 제2, 3 구역은 물론, 넓게는 제1 구역(Z1)의 일측까지를 작동범위로 할 수 있고, 후술하는 바와 같이 2가지의 그립퍼를 포함하는 작동 말단이 탈착가능하게 장착되어 자유롭게 구동될 수 있는 제품이라면, 제1 로봇(120)과 마찬가지로 특별하게 제한되지 않고 사용될 수 있다.This
이때, 제2 로봇(130)에 장착되어 촉매 성능 시험의 나머지 과정을 담당하는 작동 말단은, 구체적으로 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 그립퍼(132) 및 큐벳 그립퍼(134) 등을 포함하여 구성될 수 있다.At this time, the operating end mounted on the
여기서 제2 그립퍼(132)는, 일정량의 반응액(RS)(시험용액(TS)에 반응개시제(RI)가 투입되어 화학반응이 발생한 상태의 액체) 또는 증류수(W)를 분취(分取) 즉, 나누어 흡입하고, 분주(分注) 즉, 나누어 배출하는 제2 피펫(162) 또는 제3 피펫(164)을 선택적으로 취급하기 위해 마련된 구성요소이다.Here, the
이러한 제2 그립퍼(132)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 피펫(162) 또는 제3 피펫(164)을 촉매 성능 시험의 조건에 따라 선택적으로 파지하거나 파지 해제하기 위한 작동과, 제2 피펫(162) 또는 제3 피펫(164)의 상단에 구비된 플런저 버튼(164a)을 누르거나 누름 해제하는 작동과, 제2 피펫(162) 또는 제3 피펫(164)에 끼움 체결된 제2,3 피펫 팁을 제거하는 작동 등을 수행하게 된다.As shown in FIGS. 7 and 8, the
이때, 제2 피펫(162) 또는 제3 피펫(164)을 파지 또는 파지 해제하는 작동은, 서로 마주하도록 좌우로 이격배치된 한 쌍의 가압플레이트를 서로 이격되거나 인접하도록 직선 왕복시키는 공지의 동력장치에 의해 구현될 수 있다.At this time, the operation of gripping or releasing the
또한, 제2 피펫(162) 또는 제3 피펫(164)의 상단에 구비된 플런저 버튼(164a)을 누르거나 누름 해제하는 작동은, 가이드바의 안내에 따라 제2 누름 플레이트(133)를 상하방향으로 직선 왕복시키는 공지의 동력장치에 의해 구현될 수 있다. In addition, the operation of pressing or releasing the plunger button 164a provided at the top of the
그리고 큐벳 그립퍼(134)는, 반응액(RS)이 분주된 큐벳(CV)을 측정부(170)로 이송하고 측정 완료된 큐벳(CV)을 제2 구역(Z2)의 일측으로 회수하여 적재하기 위해 마련된 구성요소로서, 상술한 제2 그립퍼(132)와 일체로 제2 로봇(130)의 작동 말단을 형성하게 된다.And the
이러한 큐벳 그립퍼(134)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 구역(Z2) 일측에 적재된 미사용의 큐벳(CV)을 파지한 후 제2 구역(Z2)의 대기위치(116)에서 큐벳(CV)을 파지 해제하는 작동과, 이후 대기위치(116)에서 반응액(RS)이 분주된 큐벳(CV)을 파지한 다음, 측정부(170)로 이송 및 파지 해제하는 작동 등을 수행하게 된다.As shown in FIGS. 7 and 8, the
이때, 큐벳(CV)을 파지 또는 파지 해제하는 작동은, 서로 마주하도록 좌우로 이격배치된 한 쌍의 가압플레이트가 서로 이격되거나 인접하도록 직선 왕복시키는 공지의 동력장치에 의해 구현될 수 있다.At this time, the operation of gripping or releasing the cuvette (CV) can be implemented by a known power device that linearly reciprocates a pair of pressure plates arranged left and right to face each other so that they are spaced apart or adjacent to each other.
상술한 바와 같은 동력장치도, 정밀한 작동 제어를 위해 스탭모터의 회전축에 볼스크류를 적용한 장치, 이송방향으로 길게 설치된 랙기어와 스탭모터의 피니언기어로 작동하는 장치 등으로 이루어져 제2 로봇(130)과 함께 후술할 제어부(180)에 의해 정밀하게 작동 제어될 수 있다.The power device as described above also consists of a device that applies a ball screw to the rotation axis of the step motor for precise operation control, a rack gear installed long in the transfer direction, and a device that operates as a pinion gear of the step motor, etc. The second robot (130) It can be operated and controlled precisely by the
진탕기(140)는, 제1,2 구역(Z1,Z2)이 서로 중첩되는 제3 구역(Z3)에 설치되어 용기(C)에 저장된 촉매와 시험용액(TS)을 교반하는 구성요소로서, 상판에 놓인 용기(C)를 대략 200rpm 속도로 흔들어 용기(C) 내의 물질을 균일하게 혼합할 수 있는 상용화된 제품이라면, 특별하게 제한되지 않고 사용될 수 있다.The
이러한 용기(C)는, 도 1 등에 도시된 바와 같이 진탕기(140)의 상판에 탈착가능하게 구비된 트레이(142)에 복수 개가 정렬 배치되어 연이어 반복적으로 진행되는 촉매 시험에 사용된 후, 상술한 바와 같은 제1 로봇(120)의 용기 그립퍼(124)에 의해 제1 구역(Z1)의 용기회수구역(112)에 적재될 수 있다.As shown in FIG. 1, a plurality of such containers (C) are arranged in a row on a
본 발명에서 사용되는 용기(C)에 미리 준비되어 저장되는 시험용액(TS)은, 증류수(W)(40mL), 화학반응에 참여하는 반응물질(4-nitrophenol)로 구성되어 시험의 대상인 촉매 분말(Pd/C, 2mg)과 교반을 통해 균일하게 혼합될 수 있다.The test solution (TS), prepared and stored in advance in the container (C) used in the present invention, consists of distilled water (W) (40 mL) and a reactant (4-nitrophenol) that participates in the chemical reaction, and is a catalyst powder that is the subject of the test. (Pd/C, 2 mg) and can be mixed uniformly by stirring.
이러한 시험용액(TS)은, 후술하는 바와 같이 제1 공급부(150)에 의해 제공되는 반응개시제(RI) 즉, 환원제(NaBH4 수용액)의 투입에 의해 화학반응(수소화 반응)을 일으키게 된다.This test solution (TS) causes a chemical reaction (hydrogenation reaction) by adding a reaction initiator (RI), that is, a reducing agent (NaBH4 aqueous solution) provided by the
이때, 시험용액(TS)의 화학반응(수소화 반응)은, 함께 투입된 시험 대상인 촉매의 특성 내지 조건에 따라 다양한 양상으로 발생하게 되고, 후술할 측정부(170)를 통해 측정되어 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 촉매에 대한 성능 분석에 활용되는 데이터로 정량화될 수 있게 된다.At this time, the chemical reaction (hydrogenation reaction) of the test solution (TS) occurs in various aspects depending on the characteristics and conditions of the catalyst that is the test object added together, and is measured through the measuring
여기서 촉매(觸媒, catalyst)란, 화학반응 과정에서 소모되지 않으면서 화학반응에 필요한 활성화 에너지를 낮추어 반응속도를 빠르게 변화시키는 물질로서, 본 발명은 자동화 기술을 통해 다양하게 설정된 화학 조건하에서 단일한 촉매 또는 여러 촉매에 대한 성능을 대량으로 평가하게 된다.Here, a catalyst is a substance that quickly changes the reaction rate by lowering the activation energy required for a chemical reaction without being consumed in the chemical reaction process. The present invention provides a single catalyst under various chemical conditions set through automation technology. The performance of a catalyst or multiple catalysts is evaluated in large quantities.
제1 공급부(150)는, 촉매와 시험용액(TS)이 혼합된 용기(C) 내에서 화학반응(수소화 반응)이 개시되도록, 시험에 미사용된 용기(C)에 반응개시제(RI)를 상술한 제1 로봇(120)의 작동에 따라 분주하는 구성요소이다.The
이러한 제1 공급부(150)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 저장탱크(154), 제1 피펫(152) 및 제1 피펫 팁(153) 등으로 구성되어 제1 구역(Z1)에 비치될 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 3, this
여기서 저장탱크(154)는, 반응개시제(RI)인 환원제(NaBH4 수용액)를 내부공간에 수용한 상태로 제1 구역(Z1)에 비치되는 구성요소이다.Here, the
제1 피펫(152)은, 제1 로봇(120)의 작동에 따라 상술한 저장탱크(154)로부터 반응개시제(RI)를 분취하고, 분취된 반응개시제(RI)를 용기(C)에 분주하는 작동을 수행하는 구성요소로서, 누름과 복귀를 통해 액체 등을 흡인 및 배출하는 피스톤 방식의 플런저 버튼(152a)이 상단에 구비된 상용화된 마이크로 피펫 제품일 수 있다.The
구체적으로, 제1 피펫(152)은, 제1 피펫(152)의 플런저 버튼(152a)이 도 5의 작동 ③에서와 같이, 상술한 제1 누름 플레이트(123)의 상하방향 승강 작동에 따라 눌려진 후 복귀되는 과정에서 저장탱크(154)로부터 반응개시제(RI)를 정량으로 분취하게 된다.Specifically, the
그리고 제1 피펫(152)은, 제1 피펫(152)의 플런저 버튼(152a)이 도 5의 작동 ④에서와 같이, 상술한 제1 누름 플레이트(123)의 하강 작동에 따라 눌리는 과정에서 정량 분취된 반응개시제(RI)를 용기(C)에 분주하게 된다.And the
이러한 제1 피펫(152)은, 제1 로봇(120)의 작동 영역인 제1 구역(Z1)에 마련된 거치대에 삽입된 형태로 비치될 수 있고, 상술한 제1 그립퍼(122)에 의한 안정적인 파지를 위해 외측에 소정의 브라켓이 결합될 수 있다.This
제1 피펫 팁(153)은, 정확한 부피의 반응개시제(RI)를 용기(C)에 제공하는 한편, 제1 피펫(152)의 반복 사용 시 잔류물로 발생하는 교차 오염이나 부피 오차를 방지하기 위해 제1 구역(Z1)에 비치되는 구성요소로서, 제1 로봇(120)(제1 누름 플레이트(123))의 작동에 의해 사용 시마다 제1 피펫(152)에 탈착 결합될 수 있다. The
이러한 제1 피펫 팁(153)은 반응개시제(RI)가 분취 또는 분주되는 양에 따라 다른 용량의 피펫 팁으로 교체될 수 있고, 트레이에 복수 개가 정렬 배치되어 연이어 반복적으로 진행되는 촉매 시험에 사용된 후, 제1 로봇(120)의 용기 그립퍼(124)에 의해 제1 구역(Z1)의 팁회수구역(118)에 적재될 수 있다.This
제2 공급부(160)는, 상술한 제1 공급부(150)에 의한 반응개시제(RI)의 투입을 통해 시험용액(TS)의 화학반응(수소화 반응)이 개시된 후, 측정기에 의한 측정이 이루어지도록 제2 로봇(130)의 작동에 따라 용기(C)로부터 화학반응 중인 반응액(RS)을 분취하여 큐벳(CV)에 분주하는 구성요소이다.The
이러한 제2 공급부(160)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 피펫(162), 제3 피펫(164), 제2 피펫 팁(163), 제3 피펫 팁(165) 및 증류수 탱크(166) 등으로 구성되어 상술한 제1 공급부(150)의 반대편인 제2 구역(Z2)에 비치될 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 3, the
이때, 제2 피펫(162)은, 제2 구역(Z2)에 비치되어 제2 로봇(130)의 작동에 따라 반응개시제(RI)가 투입된 용기(C)로부터 반응액(RS)을 분취하고, 큐벳(CV)에 반응액(RS)을 분주하는 작동을 수행하는 구성요소로서, 누름과 복귀를 통해 액체 등을 흡인 및 배출하는 피스톤 방식의 플런저 버튼(162a)이 상단에 구비된 상용화된 마이크로 피펫 제품일 수 있다.At this time, the
구체적으로, 제2 피펫(162)은, 제2 피펫(162)의 플런저 버튼(162a)이 도 8의 작동 ⑧에서와 같이, 상술한 제2 누름 플레이트(133)의 상하방향 승강 작동에 따라 눌려진 후 복귀되는 과정에서 진탕기(140)에 놓인 용기(C)로부터 반응액(RS)을 정량으로 분취하게 된다.Specifically, the
그리고 제2 피펫(162)은, 제2 피펫(162)의 플런저 버튼(162a)이 도 8의 작동 ⑨에서와 같이, 상술한 제2 누름 플레이트(133)의 하강 작동에 따라 눌리는 과정에서 정량 분취된 반응개시제(RI)를 용기(C)에 분주하게 된다.And the
제3 피펫(164)은, 후술할 측정부(170)에 의해 방사되는 측정광이 투명 재질의 큐벳(CV)을 보다 용이하게 투과할 수 있도록 하여 측정의 정확도를 증대하고, 광학 측정시 발생하는 오류나 오차 등을 방지 내지 보정하기 위해 마련된 구성요소로서, 제2 구역(Z2)에 비치되어 제2 로봇(130)의 작동에 따라 큐벳(CV)에 증류수(W)를 분주하여 반응액(RS)을 희석시키는 작동을 수행하게 된다.The
따라서 제3 피펫(164)은, 상술할 반응액(RS)의 농도나 액상의 상태 등에 따라 반응액(RS)의 희석이 필요한 경우에 선택적으로 제2 로봇(130)에 의해 사용될 수 있다.Accordingly, the
이러한 제3 피펫(164)도, 상술한 제2 피펫(162)과 마찬가지로, 누름과 복귀를 통해 액체 등을 흡인 및 배출하는 피스톤 방식의 플런저 버튼(164a)이 상단에 구비된 상용화된 마이크로 피펫 제품일 수 있다.This
구체적으로, 제3 피펫(164)은, 제3 피펫(164)의 플런저 버튼(164a)이 제2 누름 플레이트(133)의 상하방향 승강 작동에 따라 눌려진 후 복귀되는 과정에서 작업 테이블(110)에 놓인 증류수 탱크(166)로부터 증류수(W)를 설정된 양으로 분취하게 된다.Specifically, the
그리고 제3 피펫(164)은, 제3 피펫(164)의 플런저 버튼(164a)이 제2 누름 플레이트(133)의 하강 작동에 따라 눌리는 과정에서 정량 분취된 증류수(W)를 대기위치(116)의 큐벳(CV)에 분주하게 된다.And the
상술한 제2 피펫(162)과 제3 피펫(164)은, 서로 나란하게 제2 구역(Z2)에 마련된 거치대에 삽입된 형태로 비치될 수 있고, 상술한 제2 그립퍼(132)에 의한 안정적인 파지를 위해 외측에 소정의 브라켓이 각각 결합될 수 있다.The above-described
제2 피펫 팁(163)은, 정확한 부피의 반응액(RS)을 큐벳(CV)에 제공하는 한편, 제2 피펫(162)의 반복 사용 시 잔류물로 발생하는 교차 오염이나 부피 오차 등을 방지하기 위해 제2 구역(Z2)에 비치되는 구성요소로서, 제2 로봇(130)(제2 누름 플레이트(133))의 작동에 의해 사용 시마다 제2 피펫(162)에 탈착 결합될 수 있다.The
또한, 제3 피펫 팁(165)은, 정확한 부피의 증류수(W)를 큐벳(CV)에 제공하는 한편, 제3 피펫(164)의 반복 사용 시 잔류물로 발생하는 교차 오염이나 부피 오차 등을 방지하기 위해 제2 구역(Z2)에 비치되는 구성요소로서, 제2 로봇(130)(제2 누름 플레이트(133))의 작동에 의해 사용 시마다 제3 피펫(164)에 탈착 결합될 수 있다.In addition, the
상술한 제2 피펫 팁(163) 및 제3 피펫 팁(165)은 분취 또는 분주되는 양에 따라 다른 용량의 피펫 팁으로 교체될 수 있고, 트레이에 복수 개가 정렬 배치되어 연이어 반복적으로 진행되는 촉매 시험에 사용된 후, 제1 로봇(120)의 용기 그립퍼(124)에 의해 제2 구역(Z2)의 팁회수구역(118)에 적재될 수 있다.The above-described
측정부(170)는, 상술한 제2 구역(Z2)에 설치되어 제2 로봇(130)의 작동에 따라 반응액(RS)이 분주된 큐벳(CV)을 제공받아 반응액(RS)의 흡수 스펙트럼을 측정하는 구성요소로서, 투명 재질의 큐벳(CV)을 투과한 후 반응액(RS)에서 흡수된 자외선 또는 가시광선을 검출하여 화학반응의 다양한 특성 등을 측정할 수 있는 상용화된 분광장치(Spectrometer)라면, 특별하게 제한되지 않고 사용될 수 있다.The measuring
이러한 측정부(170)는, 도 3에 도시된 바와 같이 큐벳(CV)에 담긴 반응액(RS)의 상태를 측정하도록 마련된 큐벳용 측정위치(172)가 일측에 구비될 수 있다.As shown in FIG. 3, the measuring
측정부(170)에 의해 검출되어 측정된 흡수 스펙트럼은, 후술할 제어부(180)의 데이터 처리과정을 거쳐 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 다양한 데이터 형태로 가공 및 저장될 수 있다.The absorption spectrum detected and measured by the
제어부(180)는, 이상에서 살펴본 제1 로봇(120), 제2 로봇(130), 진탕기(140) 및 측정부(170) 등과 전기적으로 연결되어 이들의 작동을 각각 제어하고, 생성된 데이터를 처리하기 위해 작업 테이블(110) 일측에 마련되는 구성요소로서, MCU(micro controller unit), 마이컴(microcomputer), 아두이노(Arduino), PLC(Programmable Logic Controller), PC(Personal Computer) 등과 같이 정보연산과 시퀀스 제어가 프로그래밍될 수 있는 통합된 정보처리장치 또는 장치별로 독립된 정보처리장치로 이루어질 수 있다.The
이러한 제어부(180)는, 숙련된 연구 인력을 대신하여 본 발명에 따른 자동화 시스템(100)이 촉매 성능 시험을 연속적으로 수행할 수 있도록 하기 위해 도 5, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 각각의 장치들을 작동 제어하게 된다.This
먼저, 제어부(180)에 의한 일련의 작동 제어에 앞서, 연구 인력은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 촉매와 시험용액(TS)이 담긴 복수의 용기(C) 또는 트레이(142)를 준비한 후 세팅된 위치의 진탕기(140)에 고정하여 촉매와 시험용액(TS)을 교반하는 준비작업을 선행하게 된다. 그리고 연구 인력은, 제1,2,3 피펫(152,162,164), 제1,2,3 피펫 팁(153,163,165), 저장탱크(154), 증류수 탱크(166) 등을 세팅된 위치에 각각 배치하는 준비작업을 선행하게 된다.First, prior to a series of operational controls by the
다음으로, 위와 같이 촉매 성능 시험을 위한 준비 작업이 선행된 이후, 제어부(180)는, 도 5에 도시된 작동 ①과 같이, 제1 로봇(120)의 작동 말단이 제1 피펫(152)의 거치대에 위치하도록 작동 제어한 후, 제1 피펫(152)이 파지되도록 제1 그립퍼(122)를 작동 제어하게 된다.Next, after the preparation work for the catalyst performance test is preceded as above, the
그리고 제어부(180)는, 도 5에 도시된 작동 ②와 같이, 제1 로봇(120)의 작동 말단이 제1 피펫 팁(153)의 거치대에 위치하도록 작동 제어한 후, 파지된 제1 피펫(152)에 제1 피펫 팁(153)이 끼움 체결되도록 제1 로봇(120)을 작동 제어하게 된다.And, as in
그리고 제어부(180)는, 도 5에 도시된 작동 ③과 같이, 제1 로봇(120)의 작동 말단이 저장탱크(154)에 위치하도록 작동 제어한 후, 제1 피펫 팁(153)을 통해 제1 피펫(152)에 정량의 반응개시제(RI)가 분취되도록 제1 누름 플레이트(123)를 작동 제어하게 된다.And the
그리고 제어부(180)는, 도 5에 도시된 작동 ④와 같이, 제1 로봇(120)의 작동 말단이 진탕기(140)에 놓인 어느 하나의 용기(C)에 위치하도록 제1 로봇(120)을 작동 제어한 후, 정량 분취된 반응개시제(RI)가 용기(C)에 분주되도록 제1 누름 플레이트(123)를 작동 제어하게 된다.And the
위와 같은 일련의 작동을 통해 어느 하나의 용기(C) 내부에서는, 시험용액(TS)의 화학반응(수소화 반응)이 일어나게 된다.Through the above series of operations, a chemical reaction (hydrogenation reaction) of the test solution (TS) occurs inside one container (C).
이때, 제어부(180)는 화학반응이 개시된 시간을 데이터로 저장한 후, 개시된 시간을 기준으로 해당 용기(C)의 반응액(RS)이 일정한 시간간격으로 분취되도록 각 장치를 작동 제어할 수 있다.At this time, the
한편, 준비된 복수의 용기(C)로부터 반응액(RS)이 모두 분취되어 촉매 시험에 사용되면, 제어부(180)는 도 6에 도시된 바와 같이, 사용된 용기(C) 또는 트레이(142)가 제1 구역(Z1)의 용기회수구역(112)에 적재되도록, 제1 로봇(120)의 용기 그립퍼(124)를 작동 제어하게 된다.Meanwhile, when all of the reaction liquid (RS) is collected from the plurality of prepared containers (C) and used for the catalyst test, the
또한, 제어부(180)는 연이어 반복적으로 진행되는 촉매 시험에서 사용된 제1,2,3 피펫 팁(153,163,165) 또는 트레이가 제2 구역(Z2)의 팁회수구역(118)에 적재될 수 있도록, 제1 로봇(120)의 용기 그립퍼(124)를 작동 제어하게 된다.In addition, the
다음으로, 위와 같이 시험용액(TS)의 화학반응(수소화 반응)이 일어나기 전 또는 일어난 직후에 제어부(180)는, 도 8에 도시된 작동 ⑤와 같이, 제2 구역(Z2) 일측에 적재된 미사용의 큐벳(CV)이 파지된 후 제2 구역(Z2)의 대기위치(116)에 거치되도록, 제2 로봇(130)의 큐벳 그립퍼(134)를 작동 제어하게 된다.Next, before or immediately after the chemical reaction (hydrogenation reaction) of the test solution (TS) occurs as described above, the
그리고 제어부(180)는, 도 8에 도시된 작동 ⑥과 같이, 제2 로봇(130)의 작동 말단이 제2 피펫(162)의 거치대에 위치하도록 작동 제어한 후, 제2 피펫(162)이 파지되도록 제2 그립퍼(132)를 작동 제어하게 된다.And the
그리고 제어부(180)는, 도 8에 도시된 작동 ⑦과 같이, 제2 로봇(130)의 작동 말단이 제2 피펫 팁(163)의 거치대에 위치하도록 작동 제어한 후, 파지된 제2 피펫(162)에 제2 피펫 팁(163)이 끼움 체결되도록 제2 로봇(130)을 작동 제어하게 된다.And the
그리고 제어부(180)는, 도 8에 도시된 작동 ⑧과 같이, 제2 로봇(130)의 작동 말단이 화학반응이 개시된 용기(C)에 위치하도록 작동 제어한 후, 제2 피펫 팁(163)을 통해 제2 피펫(162)에 정량의 반응액(RS)이 분취되도록 제2 누름 플레이트(133)를 작동 제어하게 된다.And the
그리고 제어부(180)는, 도 8에 도시된 작동 ⑨와 같이, 제2 로봇(130)의 작동 말단이 제2 구역(Z2)의 대기위치(116)에 거치된 큐벳(CV)에 위치하도록 작동 제어한 후, 정량 분취된 반응액(RS)이 미사용의 큐벳(CV)에 분주되도록 제2 누름 플레이트(133)를 작동 제어하게 된다.And the
이때, 제어부(180)는, 미사용의 큐벳(CV)에 분주되는 반응액(RS)의 농도나 액상의 상태에 따라 증류수(W)가 제3 피펫(164)을 통해 대기위치(116)의 큐벳(CV)에 미리 분주되도록, 제2 로봇(130)을 작동 제어할 있다.At this time, the
이러한 증류수(W)의 희석 작용으로 인해, 반응액(RS)에 대한 측정부(170)의 흡수 스펙트럼 검출이 보다 용이하고 정밀하게 이루어질 수 있게 된다.Due to this diluting effect of distilled water (W), detection of the absorption spectrum of the reaction solution (RS) by the measuring
그리고 제어부(180)는, 도 8에 도시된 작동 ⑩과 같이, 반응액(RS)이 분주된 큐벳(CV)이 파지된 후 측정부(170)의 일측에 마련된 측정위치(172)에 거치되도록, 제2 로봇(130)의 큐벳 그립퍼(134)를 작동 제어하게 된다.And, as in
마지막으로, 제어부(180)는, 측정위치(172)에 거치된 큐벳(CV)에 담긴 반응액(RS)에 대한 흡수 스펙트럼이 측정되도록 측정부(170)를 작동 제어하고, 측정된 흡수 스펙트럼을 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같은 다양한 데이터 형태로 가공 처리하여 저장하고, 디스플레이장치를 통해 표시할 수 있다.Finally, the
한편, 제어부(180)는, 화학반응이 개시된 시간을 데이터로 저장한 후 개시된 시간을 기준으로 해당 용기(C)의 반응액(RS)을 도 9b에 도시된 바와 같이, 일정한 시간간격(일례로, 3분 간격)으로 분취하고, 제2 구역(Z2)의 대기위치(116)에 비치된 큐벳(CV)에 연이어 분주한 후, 측정부(170)에 의해 반응액(RS)에 대한 흡수스펙트럼이 연속 측정되도록, 제2 로봇(130) 및 측정부(170) 등을 각각 작동 제어할 수 있다.Meanwhile, the
이렇게 제어부(180)에 의하여 반응액(RS)에 대한 흡수 스펙트럼이 일정한 시간간격(일례로, 3분 간격)으로 측정됨으로써, 촉매에 대한 성능이 보다 입체적이고 다면적으로 평가될 수 있게 된다.In this way, the absorption spectrum of the reaction solution (RS) is measured by the
이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 숙련된 연구 인력 없이도 촉매에 대한 다양한 실험이 일관성 및 신뢰성을 바탕으로 신속하게 이루어짐은 물론이고, 촉매 평가를 위한 대량의 데이터가 손쉽게 확보될 수 있으며, 향후 인공지능형 촉매 합성 기술의 개발에도 요긴하게 활용될 수 있는 기초 자료가 마련될 수 있게 된다.According to the present invention discussed above, not only can various experiments on catalysts be carried out quickly with consistency and reliability without skilled research personnel, but also a large amount of data for catalyst evaluation can be easily secured, and future artificial intelligence catalysts can be used. Basic data that can be useful in the development of synthetic technology can be prepared.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.Although specific embodiments of the present invention have been described and shown above, it is known in the art that the present invention is not limited to the described embodiments, and that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. This is self-evident to those who have it. Accordingly, such modifications or variations should not be understood individually from the technical idea or viewpoint of the present invention, and the modified embodiments should be regarded as falling within the scope of the claims of the present invention.
TS: 시험용액
C: 용기
RI: 반응개시제
RS: 반응액
CV: 큐벳
W: 증류수
100: 촉매 성능 평가 자동화 시스템
110: 작업 테이블
Z1,Z2,Z3: 제1,2,3 구역
112: 용기회수구역
114: 큐벳회수구역
116: 큐벳용 대기위치
118: 팁회수구역
120: 제1 로봇
122: 제1 그립퍼
123: 제1 누름 플레이트
124: 용기 그립퍼
130: 제2 로봇
132: 제2 그립퍼
133: 제2 누름 플레이트
134: 큐벳 그립퍼
140: 진탕기
142: 용기 수납용 트레이
150: 제1 공급부
152: 제1 피펫
152a: 플런저 버튼
153: 제1 피펫 팁
154: 저장탱크
160: 제2 공급부
162: 제2 피펫
162a: 플런저 버튼
163: 제2 피펫 팁
164: 제3 피펫
164a: 플런저 버튼
165: 제3 피펫 팁
166: 증류수 탱크
170: 측정부
172: 큐벳용 측정위치
180: 제어부TS: test solution
C: Courage
RI: reaction initiator
RS: reaction solution
CV: cuvette
W: distilled water
100: Catalyst performance evaluation automation system
110: work table
Z1,Z2,Z3:
112: Container recovery area
114: Cuvette recovery area
116: Standby position for cuvette
118: Tip collection area
120: first robot
122: first gripper
123: first pressing plate
124: container gripper
130: second robot
132: second gripper
133: second pressing plate
134: Cuvette gripper
140: shaker
142: Tray for container storage
150: first supply unit
152: first pipette
152a: Plunger button
153: first pipette tip
154: storage tank
160: second supply unit
162: second pipette
162a: Plunger button
163: second pipette tip
164: third pipette
164a: Plunger button
165: third pipette tip
166: distilled water tank
170: Measuring unit
172: Measuring position for cuvette
180: control unit
Claims (8)
상기 제1 구역에 설치되어 상기 제1,3 구역에서 작동하는 제1 로봇;
상기 제2 구역에 설치되어 상기 제2,3 구역에서 작동하는 제2 로봇;
상기 제3 구역에서 용기에 저장된 촉매와 시험용액을 교반하는 진탕기;
상기 제1 구역에 비치되어 상기 제1 로봇의 작동에 따라 상기 용기에 반응개시제를 분주하는 제1 공급부;
상기 제2 구역에 비치되어 상기 제2 로봇의 작동에 따라 상기 반응개시제가 투입된 상기 용기로부터 반응액을 분취하고, 상기 제2 구역에 비치된 큐벳에 상기 반응액을 분주하는 제2 공급부;
상기 제2 구역에 설치되어 상기 제2 로봇의 작동에 따라 상기 큐벳을 제공받아 상기 반응액의 흡수스펙트럼을 측정하는 측정부; 및
상기 측정부에서 측정된 데이터를 전달받아 촉매에 대한 성능을 분석하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 성능 평가 자동화 시스템.A work table divided into a first zone, a second zone, and a central third zone where the first and second zones overlap;
a first robot installed in the first zone and operating in the first and third zones;
a second robot installed in the second zone and operating in the second and third zones;
A shaker for stirring the catalyst and test solution stored in the container in the third zone;
a first supply unit provided in the first zone and dispensing a reaction initiator into the container according to the operation of the first robot;
a second supply unit provided in the second zone to collect the reaction liquid from the container into which the reaction initiator is added according to the operation of the second robot, and to dispense the reaction liquid into a cuvette provided in the second zone;
a measuring unit installed in the second zone to receive the cuvette according to the operation of the second robot and measure the absorption spectrum of the reaction solution; and
An automated catalyst performance evaluation system comprising a control unit that receives the data measured by the measurement unit and analyzes the performance of the catalyst.
상기 제1 공급부는,
상기 반응개시제를 수용한 상태로 상기 제1 구역에 비치되는 저장탱크; 및
상기 제1 구역에 비치되어 상기 제1 로봇의 작동에 따라 상기 저장탱크로부터 상기 반응개시제를 분취하고, 분취된 상기 반응개시제를 상기 용기에 분주하는 제1 피펫을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 성능 평가 자동화 시스템.According to paragraph 1,
The first supply unit,
a storage tank provided in the first zone to accommodate the reaction initiator; and
Catalyst performance evaluation, comprising a first pipette provided in the first zone to collect the reaction initiator from the storage tank according to the operation of the first robot, and to dispense the collected reaction initiator into the container. Automation system.
상기 제1 공급부는,
상기 제1 로봇의 작동에 의해 상기 제1 피펫에 탈착 결합되며 교체 사용되는 제1 피펫 팁을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 성능 평가 자동화 시스템.According to paragraph 2,
The first supply unit,
An automated system for evaluating catalyst performance, further comprising a first pipette tip that is detachably coupled to the first pipette by operation of the first robot and is used for replacement.
상기 제1 로봇은,
상기 제1 피펫을 파지하거나 파지 해제하고, 상기 제1 피펫의 플런저 버튼를 누르거나 누름 해제하는 제1 그립퍼; 및
상기 반응액이 분취된 상기 용기가 상기 제1 구역 일측에 회수되어 적재되도록, 상기 용기를 파지하거나 파지 해제하는 용기 그립퍼를 포함하는 작동 말단이 장착된 것을 특징으로 하는 촉매 성능 평가 자동화 시스템.According to paragraph 2,
The first robot is,
a first gripper that grips or releases the first pipette and presses or releases a plunger button of the first pipette; and
An automated system for evaluating catalyst performance, characterized in that the operating end is equipped with a container gripper that grips or releases the container so that the container in which the reaction liquid is aliquoted is recovered and loaded on one side of the first zone.
상기 제2 공급부는,
상기 제2 구역에 비치되어 상기 제2 로봇의 작동에 따라 상기 반응개시제가 투입된 상기 용기로부터 상기 반응액을 분취하고, 상기 큐벳에 상기 반응액을 분주하는 제2 피펫; 및
상기 제2 구역에 비치되어 상기 제2 로봇의 작동에 따라 상기 큐벳에 증류수를 분주하여 상기 반응액을 희석시키는 제3 피펫을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 성능 평가 자동화 시스템.According to paragraph 1,
The second supply unit,
a second pipette provided in the second zone to collect the reaction solution from the container into which the reaction initiator is added according to the operation of the second robot and dispense the reaction solution into the cuvette; and
An automated system for evaluating catalyst performance, comprising a third pipette provided in the second zone and diluting the reaction solution by dispensing distilled water into the cuvette according to the operation of the second robot.
상기 제2 공급부는,
상기 제2 로봇의 작동에 의해 상기 제2 피펫에 탈착 결합되며 교체 사용되는 제2 피펫 팁; 및
상기 증류수가 분주되는 양에 따라 상기 제2 로봇의 작동에 의해 상기 제3 피펫에 교체 사용되는 제3 피펫 팁을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 성능 평가 자동화 시스템.According to clause 5,
The second supply unit,
a second pipette tip that is detachably coupled to the second pipette by operation of the second robot and is used as a replacement; and
An automated system for evaluating catalyst performance, further comprising a third pipette tip that is replaced with the third pipette by operation of the second robot according to the amount of distilled water dispensed.
상기 제2 로봇은,
상기 제2,3 피펫을 선택적으로 파지하거나 파지 해제하고, 상기 제2 피펫 또는 상기 제3 피펫의 플런저 버튼을 누르거나 누름 해제하는 제2 그립퍼; 및
상기 반응액이 분주된 상기 큐벳이 상기 측정부로 이송되고 측정 완료된 상기 큐벳이 상기 제2 구역의 일측에 회수되어 적재되도록, 상기 큐벳을 파지하거나 파지 해제하는 큐벳 그립퍼를 포함하는 작동 말단이 장착된 것을 특징으로 하는 촉매 성능 평가 자동화 시스템.According to clause 5,
The second robot is,
a second gripper that selectively grips or releases the second and third pipettes and presses or releases the plunger button of the second or third pipette; and
An operating end including a cuvette gripper that grips or releases the cuvette is equipped so that the cuvette into which the reaction solution is dispensed is transferred to the measuring unit and the cuvette in which the measurement has been completed is recovered and loaded on one side of the second zone. Characterized by an automated catalyst performance evaluation system.
상기 제어부는,
상기 반응개시제가 투입된 상기 용기로부터 상기 반응액이 일정한 시간간격으로 분취되고 상기 제2 구역에 비치된 큐벳에 분주된 후, 상기 측정부에 의해 상기 반응액에 대한 흡수스펙트럼이 연속 측정되도록, 상기 제2 로봇을 작동 제어하는 것을 특징으로 하는 촉매 성능 평가 자동화 시스템.According to clause 5,
The control unit,
After the reaction solution is aliquoted at regular time intervals from the container into which the reaction initiator is added and dispensed into a cuvette provided in the second zone, the absorption spectrum of the reaction solution is continuously measured by the measuring unit, 2. An automated system for evaluating catalyst performance, characterized in that it operates and controls a robot.
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KR1020220119438A KR20240040442A (en) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | Automated system designed to evaluate the performance of a catalyst |
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