WO2016140542A1 - 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치 - Google Patents

극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치 Download PDF

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WO2016140542A1
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light absorbing
absorbing cell
light
sample
cell
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박상열
유희봉
김주황
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한국표준과학연구원
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Definitions

  • the present invention relates to a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a very small amount of sample. More specifically, the absorbance can be measured with a very small amount of very low concentration sample based on a capillary tube, and a very small amount can improve measurement sensitivity. It relates to a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a sample.
  • Absorption spectrometry prepares a calibration curve indicating the relationship between the concentration and the absorbance using several kinds of standard solutions, measures the absorbance by operating the sample solution in the same manner, and calculates and quantifies the target component concentration of the sample from the calibration curve. Because of its high precision and accurate measurement, it is widely used for quantifying trace components of inorganic and organic compounds.
  • the Nanodrop TM method was recently developed to form a column of water using the surface tension of an aqueous solution and use it as an absorbing cell.
  • absorption spectrometers with very small sample applicability have been widely used.
  • This Nanodrop TM has been successfully commercialized and distributed, but still suffers from insufficient measurement sensitivity.
  • the height of the water column formed on the Nanodrop TM is only 0.2-1 mm, which makes the measurement sensitivity very low.
  • the water column is incompletely formed, resulting in poor measurement repeatability and consequently a problem in the reliability of the measurement.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a very small amount of sample that can not only measure the absorbance, but also improve the measurement sensitivity based on the capillary, very low concentration sample. have.
  • a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a trace amount sample includes: a light absorbing cell including a hollow capillary tube at which both ends are open; A light absorbing cell mounting block having one end of the light absorbing cell mounted thereon, the light absorbing cell mounting block disposed on an upper part of the light absorbing cell and including a light irradiation part for irradiating light to one end of the light absorbing cell; And a light receiving block including a photometric immersion part disposed so that the other end of the light absorbing cell is immersed in the liquid contained therein, and detecting light emitted from one end of the light absorbing cell to the other end.
  • the light absorbing cell may be disposed such that light emitted from the light irradiating unit flows through one end of the light absorbing cell and penetrates along the longitudinal direction of the light absorbing cell to be emitted to the other end of the light absorbing cell.
  • the light absorbing cell mounting block includes an upper frame and a lower frame, and is disposed between the upper frame and the lower frame, and includes an attachment surface connected to one end of the light absorbing cell and a flow path for depressurizing or pressing the inside of the light absorbing cell. It may further include a spacer.
  • the light absorbing cell mounting block may be formed such that the upper frame and the lower frame are coupled with a spacer provided with a flow path therebetween to form a flow path.
  • the inner diameter of the capillary is 100 to 400 ⁇ m, the length of the capillary may be 1 to 5 cm.
  • the capillary can be formed by at least one of quartz, glass, plastic and metal.
  • the side wall thickness of the capillary tube may be 10 ⁇ m or less.
  • the capillary may be a thin film capillary.
  • the capillary When the capillary is formed of plastic or metal, the capillary may further include a metal reflective surface disposed inside the capillary, and a protective film disposed inside the capillary and formed of glass or Teflon and surrounding the metal reflective surface.
  • the light absorbing cell may further include a light reflection layer surrounding the capillary tube, and a protective tube surrounding the light reflection layer.
  • the light irradiation unit includes an optical fiber for irradiating light
  • the upper frame further comprises a fiber optic connector for fixing the optical fiber, and a transparent blocking plate disposed between one end of the light absorption cell and the light irradiation unit, the lower frame
  • the light absorbing cell fixing part may further include a light absorbing cell fixing part.
  • the flow path of the spacer may allow the sample and the washing solution to enter and exit the light absorbing cell through depressurization or pressure.
  • It may further include a pressure control unit connected to the flow path of the spacer to reduce or pressurize the pressure inside the flow path.
  • the method may further include a capillary vertical transfer part configured to adjust the position of the light absorbing cell in a vertical direction so that the other end of the light absorbing cell is immersed in a sample contained in the photometric immersion part.
  • the horizontal transfer unit may move in a linear direction or in a rotational direction.
  • the light emitting cell may further include a conductivity level measurement sensor unit disposed spaced apart from the other end of the light absorbing cell and including electrodes disposed at intervals of 1 to 5 mm.
  • the light metering immersion part may be formed of a quartz bottom, and may further include a position adjusting part disposed under the light metering immersion part and sensing a position of the other end of the light absorbing cell.
  • the light receiving block includes a light metering portion disposed at a position perpendicular to the other end of the light absorbing cell with the bottom of the light immersion portion interposed therebetween, and the light metering portion includes a monochromatic filter disposed under the bottom of the light immersion portion. can do.
  • the horizontal conveying part includes a washing liquid receiving part, and the sample absorbing part, the washing liquid receiving part, and the photometric part are moved by moving in a straight line and in a rotational direction, so that the absorption and washing of the sample can be made.
  • the measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a very small amount of sample According to the measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a very small amount of sample according to an embodiment of the present invention, absorbance can be measured with better sensitivity even with a smaller sample than a conventional measuring device including a light absorbing cell.
  • 1 is a cross-sectional view showing a light absorbing cell.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light absorbing cell.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light absorbing cell.
  • FIG. 4 illustrates a path of light irradiated onto a light absorbing cell.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a trace amount sample according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a trace amount sample according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a part of a measuring apparatus including a highly sensitive light absorbing cell for a trace amount sample according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view illustrating a spacer of a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a trace amount sample according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a horizontal transfer unit of a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a trace amount sample according to an embodiment of the present invention.
  • 10 and 11 are graphs comparing the absorbance of the light absorbing cells.
  • the measuring device including the highly sensitive light absorbing cell for the trace amount sample according to the present invention can not only allow the measurement of the absorbance even when the amount of the sample is limited, and can improve the measurement sensitivity to contribute to the measurement of the absorbance of the extremely low concentration sample.
  • a column of water of about 0.1 cm length generated by surface tension when a very small amount of sample solution is pulled is used as a light absorption cell.
  • a sample solution is filled into a capillary tube having an inner diameter of several hundred micrometers or less, and light is penetrated through the capillary tube to use a light absorbing cell of several cm using a solution of several microliters.
  • a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a trace amount sample includes: a light absorbing cell including a hollow capillary tube at which both ends are open; A light absorbing cell mounting block having one end of the light absorbing cell mounted thereon, the light absorbing cell mounting block disposed on an upper part of the light absorbing cell and including a light irradiation part for irradiating light to one end of the light absorbing cell; And a light receiving block including a photometric immersion part disposed so that the other end of the light absorbing cell is immersed in the liquid contained therein, and detecting light emitted from one end of the light absorbing cell to the other end.
  • FIGS. 1 to 4 a light absorbing cell included in a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a trace amount sample according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a high sensitivity light absorbing cell for a trace amount sample according to an embodiment of the present invention.
  • the highly sensitive light absorbing cell 10 for a trace amount sample includes a capillary tube 11 having a light reflection layer 12 and a protective tube 14.
  • the epoxy layer 13 may be further included according to the manufacturing process.
  • the capillary tube 11 is formed in a hollow shape so that the measurement sample is filled, and a light reflection layer 12 may be formed on an outer circumferential surface thereof.
  • the capillary tube 11 may be formed by at least one of glass, quartz, plastic, metal, and fused silica.
  • the capillary tube may be a thin film having a thickness of 10 ⁇ m or less.
  • the capillary tube 11 is formed of plastic and metal, which are materials that do not transmit light, it is not necessary to be a thin film.
  • the inner diameter of the capillary 11 is preferably formed to 100 to 400 ⁇ m.
  • the inner diameter of the capillary tube is less than 100 ⁇ m, there is a problem such that the capillary tube is blocked by fine dust during the actual measurement, and there is a problem that the optically irradiated light through the capillary tube is difficult to pass through the capillary tube. Therefore, it is preferable that the inner diameter of a capillary tube is 100 micrometers or more.
  • the inner diameter of the capillary tube exceeds 400 ⁇ m, as the inner diameter of the capillary tube increases, the amount of the sample to be filled therein increases, so that when a limited amount of sample is used, the length to fill the capillary tube is relatively small. There is a problem that the light transmission distance is reduced to reduce the measurement sensitivity. Therefore, it is preferable that the inner diameter of a capillary tube is 400 micrometers or less.
  • the inner diameter of the capillary tube is formed to be 100 to 400 ⁇ m in order to obtain a long light transmission distance using a limited amount of the sample and increase the measurement sensitivity.
  • the thickness of the side wall of the capillary tube 11 may be 10 ⁇ m or less, more preferably 5 to 10 ⁇ m.
  • the thickness of the capillary tube 11 exceeds 10 micrometers, the light propagates through the capillary tube 11 without passing a sample solution as desired, and the extent to which the sensitivity of absorbance falls is large.
  • the capillary tube 11 is formed of quartz or glass, it is preferable to form so that the thickness of the side wall of the capillary tube 11 may be 10 micrometers or less.
  • the length of the capillary tube is less than 1 cm, the light transmission distance is short, so that the measurement sensitivity is not sufficient.
  • the length of the photoelectric transmission degree indicating the extent to which the light penetrates the light absorbing cell can be rapidly reduced. Therefore, the length of the capillary 11 is preferably formed to 1 to 5 cm.
  • the light absorption cell may include a light reflection layer 12 surrounding the outer wall of the thin film capillary tube.
  • the light reflection layer 12 may further include a protective tube 14 surrounding.
  • the capillary tube when the capillary tube is formed of plastic or metal, the capillary tube may include a metal reflective surface disposed inside the capillary tube, and further includes a protective film disposed inside the capillary tube, formed of glass or Teflon, and surrounding the metal reflective surface. can do.
  • the light reflection layer 12 may be formed of a metal having a light reflectance of 50% or more.
  • metals are, for example, aluminum, silver, gold or platinum.
  • silver (Ag) may be formed by chemical plating (silver mirror reaction) on the outer circumferential surface of the capillary tube.
  • aluminum, gold, or platinum may be sputtered on the outer circumferential surface to form an excellent light reflection layer 12.
  • aluminum having excellent light reflectivity it is preferable to use aluminum having excellent light reflectivity.
  • the light reflection layer 12 prevents the light loss caused by the light irradiated by the capillary to the outside of the capillary by the glass capillary. (See FIG. 4)
  • the thickness of the light reflection layer 12 ensures sufficient reflectivity and Decide on a level that is not easily damaged.
  • the protective tube 14 is formed on the outer circumferential surface of the light reflective layer to protect and support the capillary tube 11 on which the light reflective layer 12 is formed from physical impact.
  • the protective tube 14 may be formed of a metal tube or plastic tube, the inner diameter of the protective tube is formed of 450 to 550 ⁇ m, the outer diameter of the protective tube is preferably formed of 800 to 1600 ⁇ m.
  • the inner diameter is less than 450 ⁇ m, it is practically very difficult to insert the capillary tube, there is no limitation on the size of the outer diameter, but preferably 1600 ⁇ m or less because it should not be too large so as not to be a problem when inserted into the sample tube.
  • a protective tube thicker than 1600 ⁇ m may be used to enhance durability of the light absorbing cell.
  • the protective tube 14 may be a metal tube or a plastic tube, the inner diameter may be 100 to 400 ⁇ m.
  • the highly sensitive light absorbing cell 10 for a trace amount sample may have an epoxy layer 13 formed between the capillary tube 11 and the protective tube 14.
  • the epoxy layer 13 serves as an adhesive to allow the capillary tube 11 inserted into the protective tube 14 to be fixed to the protective tube 14.
  • Figure 2 is a method of manufacturing a highly sensitive light absorbing cell for a trace amount sample according to an embodiment of the present invention.
  • a hollow capillary 11 is prepared. ((A) of FIG. 2)
  • the light reflection layer 12 is formed on the outer circumferential surface of the capillary tube 11 (FIG. 2B).
  • silver (Ag) may be formed on the outer circumferential surface of the capillary tube through a silver mirror reaction. .
  • epoxy is bonded between the capillary and the protective tube.
  • 3 is a method of manufacturing a highly sensitive light absorbing cell for a trace amount sample according to another embodiment of the present invention.
  • the protective tube 14 is prepared.
  • the protective tube 14 may be, for example, a stainless metal tube or a tube made of plastic (FIG. 3A).
  • the inner circumferential surface of the protective tube is chemically or electrochemically etched and smoothly processed, and then the light reflection layer 12 is formed on the inner surface of the processed protective tube.
  • Chemical etching follows the conventional stainless steel etching method, but considering the small inner diameter of the protective tube, a method of continuously flowing the etching solution to the inner diameter is used.
  • the etching cathode electrode is inserted into the protective tube.
  • a suitable insulator is inserted into the middle of the cathode electrode.
  • the reflectance of the etched surface is sufficiently high, such as 50% or more, the formation of a separate light reflection layer is omitted. If the reflectance is not high enough, a silver mirror reaction forms a light reflection layer.
  • a method of flowing a reaction solution at a high speed on the inner circumferential surface of the protective tube and blowing out the filtrate with nitrogen may be used (FIG. 3 (b)).
  • a method of vacuum depositing aluminum may be used.
  • the capillary tube 11 is formed by coating a chemically inert protective film (eg, amorphous Teflon) on the inner circumferential surface of the protective tube in which the light reflection layer is formed.
  • a chemically inert protective film eg, amorphous Teflon
  • Amorphous Teflon coating is carried out using Dupont's material AF 601S2-100-6, following the coating film formation method presented with this material. ((C) of FIG. 3)
  • FIGS. 5 to 9 a measuring apparatus including a highly sensitive light absorbing cell for a trace amount sample according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 9.
  • the light absorbing cell is disposed such that light emitted from the light irradiating unit flows through one end of the light absorbing cell and penetrates along the longitudinal direction of the light absorbing cell to be emitted to the other end of the light absorbing cell. Can be.
  • the photometric immersion part 440 immediately blocks the sample into the light absorbing cell 10 and blocks the other end of the light absorbing cell 10 with liquid such as distilled water, deionized water, or other clean liquid.
  • liquid such as distilled water, deionized water, or other clean liquid.
  • the other end of the light absorbing cell is immersed in the aqueous solution accommodated can prevent the irregular change of the optical path due to the evaporation of the sample at the source.
  • high sensitivity absorbance measurement can be performed immediately and conveniently on a very small amount of sample.
  • the light absorbing cell mounting block 20 includes an upper frame 100 and a lower frame 200, and is disposed between the upper frame 100 and the lower frame 200, and at one end of the light absorbing cell 10. It may further include a spacer 300 including an attachment surface connected to the connection and a flow path for depressurizing or pressurizing the inside of the light absorbing cell 10.
  • the light absorbing cell mounting block may be formed such that the upper frame and the lower frame are coupled with a spacer provided with a flow path therebetween to form a flow path.
  • the light irradiator 110 of the upper frame 100 may include an optical fiber, and the upper frame 100 may include an optical fiber connector for fixing the optical fiber and a transparent blocking plate 160 disposed between one end of the light absorbing cell and the light irradiator. ) May be included.
  • the transparent blocking plate 160 may serve to transmit light while isolating the sample.
  • the lower frame 200 may include a light absorbing cell fixing part 220 to fix the light absorbing cell 10.
  • the other end of the fixed light absorbing cell may be disposed at the lower end of the light irradiation unit 110 to allow the irradiated light to flow into the capillary inner diameter.
  • a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a very small amount of sample according to an embodiment of the present invention, the light absorbing cell mounting block 20, the vertical transfer unit 30, the photometric unit 410 is mounted It may include a horizontal transfer unit 400, the light absorbing cell mounting block 20 may include an upper frame 100 and a lower frame 200.
  • the upper frame 100 and the lower frame 200 may be formed of a plastic material.
  • a plastic having high strength and good processability such as polycarbonate, may be manufactured by manufacturing the upper frame 100 and the lower frame 200 and bonding the spacer 300 therebetween. have.
  • the upper frame 100 and the lower frame 200 may be coupled in close contact with the fastening bolt.
  • the upper frame 100 and the lower frame 200 are combined to form a light absorbing cell mounting block 20.
  • a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a very small amount of sample the capillary tube so that the other end of the light absorbing cell is immersed in the sample contained in the photometric immersion portion by adjusting the position of the light absorbing cell in the vertical direction
  • It may include a vertical transfer unit 40.
  • the capillary vertical transfer part 40 may be connected to the light absorbing cell mounting block 20. Specifically, it may be disposed on the upper frame 100 or the lower frame 200, it is not particularly limited.
  • the capillary vertical transfer part 40 may control the position of the other end of the light absorbing cell 10, and the other end of the light absorbing cell 10 may be immersed at a suitable depth in the photometric immersion part 440 of the light receiving block 30. .
  • FIG. 8 is a plan view illustrating a spacer of a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a trace amount sample according to an embodiment of the present invention.
  • the spacer 300 serves to form a flow path having a desired shape between the upper frame 100 and the lower frame 200.
  • the spacer 300 may include an attachment surface connected to one end of the light absorbing cell and a flow path for depressurizing or pressing the inside of the light absorbing cell.
  • the reduced pressure or pressurized flow path may allow the sample and the washing solution to enter and exit the light absorbing cell through the reduced pressure or pressurization.
  • the flow path of the spacer may be connected to a pressure control unit for reducing or pressurizing the pressure inside the flow path.
  • the spacer 300 may use a plastic sheet, a silicone rubber sheet, or an adhesive tape.
  • the upper frame 100 and the lower frame 200 can be fastened so that the liquid is not leaked by tightly installing the bolt and the insert.
  • a tube 121 connected to the outside of the upper frame 100 or the lower frame 200 is installed and connected to the flow path formed as described above, and the tube is connected to the pressure control unit 120 to absorb the light absorbing cell 10 and the flow path.
  • the light absorbing cell may include a connector for fixing the tube 121 by spaced apart from the horizontal direction.
  • the pressure adjusting unit 120 may be a vacuum and a pressure pump.
  • the upper frame 100 may include a light irradiation unit 110, a pressure adjusting unit 120, a first sample sensor unit 130, and a second sample sensor unit 140.
  • the light irradiator 110 is formed on the upper end of the light absorbing cell 10 to irradiate the light absorbing cell 10 with light for absorbance measurement.
  • the light irradiation unit 110 may be configured of, for example, an optical fiber cable.
  • the light irradiation unit 110 and the light absorbing cell 10 is formed in a position overlapping, for this purpose, the upper frame 100 and the shape corresponding to the light irradiation unit so that the light irradiation unit 110 can be mounted
  • the light irradiation unit mounting unit 111 may be formed. Therefore, the light irradiated from the light irradiation unit 110 may be directly irradiated to the upper end of the light absorbing cell (10).
  • An upper portion of the spacer 300 that is, the upper frame 100, is disposed between one end of the light absorption cell and the light irradiation part, and a transparent blocking plate 160 for preventing direct contact between the sample and the light irradiation part introduced through the light absorption cell.
  • a transparent blocking plate 160 for preventing direct contact between the sample and the light irradiation part introduced through the light absorption cell.
  • the transparent blocking plate 160 may be a thin quartz plate.
  • the transparent blocking plate 160 may serve to transmit light while isolating the sample.
  • the pressure adjusting unit 120 allows the sample to move through the light absorbing cell 10 connected to the flow path A and the flow path A by reducing or pressurizing the flow path A formed on the spacer 300. That is, by reducing the flow path A formed in the spacer 300, the sample for absorbance measurement contained in the sample accommodating part 420 may be sucked into the light absorbing cell 10 connected to the flow path A, and the flow path ( By pressing A), the sample may be discharged from the light absorbing cell 10 to be recovered to the sample accommodating part 420 or discharged to the waste liquid storage tank via the washing liquid accommodating part 430.
  • the pressure adjusting unit 120 forms a tube 121 connected to the flow path A, for example, and forms a vacuum or pressure pump 122 at an end of the tube 121 to form the vacuum or pressure pump 122.
  • the pressure of the flow path (A) can be adjusted by the operation.
  • the first sample sensor unit 130 detects whether the sample is flowing through the flow path (A).
  • the first sample sensor unit 130 may be a conductivity measurement sensor in the form of a pin. As soon as a channel filled with deionized water with very low conductivity is replaced with an incoming sample, the conductivity sensor detects a large change in conductivity and sends it to the valve actuator for the stop valve to operate.
  • the pin-type conductivity sensor For a description of the structure and operation principle of the pin-type conductivity sensor, refer to the following reference, which can be applied to this specification. (Reference: S-R Park and H Swerdlow, A Miniature Eletcrolytic Conductivity Probe with a Wide Dynamic Range, Electroanalysis 2007, 19, 2294-2300.)
  • the first sample sensor unit 130 detects the movement of the sample by the operation of the pressure adjusting unit 120. That is, at the beginning of the absorbance measurement, the pressure adjusting unit depressurizes the flow path, so that when the sample moves the flow path after the sample fills the light absorption cell 10, the stop valve may be operated so that the sample is no longer absorbed.
  • the stop valve uses a high-speed electric valve to close the flow path as quickly as possible, but as close as possible to the light absorbing cell side to minimize the inhalation of the sample by the pressurization even after the valve is operated. In this way, waste of unnecessary samples can be prevented.
  • the pressure adjusting unit 120 may include a circuit for providing a high speed digital intermittent signal for controlling the stop valve to precisely adjust a small amount of fluid flow even under a large driving pressure.
  • the circuit is not particularly limited and may be a digital circuit for generating a high speed interrupted signal.
  • the second sample sensor unit 140 is composed of at least one sensor for detecting or measuring the characteristics of the sample moving through the flow path (A). For convenience of description, only one sensor unit is shown in the drawing. Various types of measurement sensors may be installed in the upper frame in contact with the flow path or in a non-contact manner to measure other items using the sample after absorbance measurement by the light irradiation unit 110.
  • the lower frame 200 has a light absorbing cell fixing part 220 and an insertion hole 210 into which the light absorbing cell fixing part 220 is inserted.
  • the upper end of the insertion hole 210 is connected to the flow path (A).
  • the light absorbing cell fixing part 220 is provided with a connection passage through which the light absorbing cell 10 is inserted, and an upper end thereof may be coincident with an upper end of the insertion hole 210, but need not necessarily coincide.
  • the lower end of the light absorbing cell fixing part 220 may be formed by a fixing means for firmly fixing the light absorbing cell fixing part 220 to the lower frame 200 by turning by the user's hand.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a trace amount sample according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a very small amount sample according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows a part of.
  • a light receiving block 30 may be disposed under the lower frame 200 to receive light that is irradiated by the light irradiator 110 and passes through the light absorption cell 10.
  • the light receiving block 30 may include a light metering portion 410 disposed at a position perpendicular to the other end of the light absorbing cell with the bottom of the light immersion portion interposed therebetween.
  • the light metering part may include a monochromatic filter disposed under the bottom of the light metering immersion part.
  • the light metering portion 410 may be a light receiving surface of a light detector or a light receiving surface of an optical fiber cable connected to the light detector.
  • the light receiving block 30 may have the other end of the light absorbing cell 10 immersed by about 1 mm.
  • the light receiving block 30 may include a photometric immersion part 440 accommodated therein.
  • the metering immersion unit 440 blocks the other end of the light absorbing cell 10 immersed in the metering with a liquid such as distilled water to prevent the flow of the sample, the light path of the optical path that can occur at the aqueous solution-air interface accommodated the other end of the light absorbing cell Prevents irregular changes at source.
  • the metering immersion unit 440 may be implemented by manufacturing a thin plate-like quartz thin plate spaced apart just above the light metering portion 410.
  • the metering immersion unit 440 may be equipped with a sensor for detecting the presence of the aqueous solution and tubing (not shown) to automatically replenish the aqueous solution so that the aqueous solution does not dry during absorption measurement.
  • the light absorbing cell immersion unit 440 equipped with supply and discharge tubing may be used to clean the inside and the outside of the light absorbing cell 10 in place of the cleaning tank of the cleaning solution accommodating part 430 as well as for metering purposes.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a horizontal transfer unit of a measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a trace amount sample according to an embodiment of the present invention.
  • the horizontal transfer unit 400 will be described with reference to FIG. 9.
  • a lower portion of the light absorbing cell mounting block 20 may further include a horizontal transfer part 400.
  • the horizontal transfer part 400 may include a light metering part 410, a sample receiving part 420 (421, 422), and a washing solution receiving part 430. Since the light metering portion 410 is the same as described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the sample accommodating part 420 (421, 422) is used for the absorption measurement, and the sample to be introduced into the light absorption cell 10 may be contained in a plastic container or the like. Although two sample receiving parts are illustrated in the drawing, the present invention is not limited thereto, and one or more sample receiving parts may be formed.
  • the cleaning solution accommodating part 430 contains a cleaning solution for cleaning the inside and outside of the light absorbing cell.
  • the washing liquid may be, for example, distilled water.
  • the horizontal transfer part may move horizontally in a straight line or in a rotational direction so that the other end of the light absorbing cell is positioned in the sample accommodating part, the washing liquid accommodating part, or the photometric part according to a desired operation, so that the absorbance discharge, the washing, and the absorbance of the sample may be measured. have.
  • the horizontal transfer unit 400 may rotate about a rotation axis or perform a required operation through a linear motion. That is, when measuring the absorption, the light metering unit 410 is rotated under the light absorbing cell 10, and when the sample is sucked, the sample receiving unit 420 (421, 422) is rotated under the light absorbing cell 10. When washing, the washing solution receiving part 430 may be rotated under the light absorbing cell 10. At this time, the vertical transfer unit 40 adjusts the vertical position of the light absorbing cell 10 by adjusting the vertical position of the light absorbing cell mounting block 20, so as not to obstruct the rotation of the horizontal transfer unit, the other end of the light absorbing cell Adjust the height so that it is immersed in the sample liquid or dip solution at an appropriate depth.
  • the horizontal transfer unit 400 is illustrated in a circle in the drawing, the present invention is not limited thereto and may be implemented in a rectangular shape.
  • the light metering portion 410, the sample receiving portion (420; 421, 422) and the washing liquid receiving portion 430 may be arranged in a straight line, the horizontal transfer unit 400 is a linear movement to perform the required operation Can be done.
  • the measuring device including a highly sensitive light absorbing cell for a very small amount of sample may be disposed spaced apart from the other end of the light absorbing cell, and may include a conductivity level measuring sensor unit including electrodes arranged at intervals of 1 to 5 mm. Through this, it can be determined whether the amount of the sample in the light absorption cell is appropriate.
  • the other end of the light absorbing cell 10 is immersed in the sample to be measured by the sample accommodating part 420 (421, 422).
  • the sample may be in a liquid state such as a solution.
  • the pressure adjusting unit 120 depressurizes the flow path A
  • the sample contained in the sample accommodating part is sucked through the light absorbing cell 10 due to the pressure difference, and the sucked sample is absorbed in one end of the light absorbing cell and the light absorbing cell. It moves through the flow path (A) connected with.
  • the stop valve is operated to prevent additional suction of the unnecessary sample.
  • the horizontal transfer part 400 rotates so that the light metering part 410 is positioned under the other end of the light absorbing cell.
  • the frame vertical transfer unit 40 raises the light absorbing cell mounting block 20 to smoothly rotate the horizontal transfer unit 400.
  • the light absorbing cell mounting block 20 is vertically lowered by the vertical transfer part 40 while the other end of the light absorbing cell 10 is vertically aligned with the light metering portion 410 of the light receiving block 30. At this time, when the position of the other end of the light absorbing cell 10 reaches a predetermined position by the position sensor for detecting the other end of the light absorbing cell 10, the operation of the vertical transfer unit 40 stops.
  • the absorbance of the sample in the light absorption cell 10 is calculated by applying the measured light amount to the Beer equation.
  • the absorbance cell is washed when it is necessary to measure the degree of absorbance of another sample or to store / maintain.
  • the horizontal conveying part 400 is rotated so that the washing solution accommodating part 430 is placed under the light absorbing cell 10.
  • the vertical transfer part 40 lowers the light absorbing cell mounting block 20 so that the light absorbing cell 10 is immersed in the cleaning liquid of the cleaning liquid accommodating part 430.
  • the pressure adjusting unit 120 presses the flow path (A) until the washing liquid is discharged to the washing liquid receiving portion 430.
  • the washing liquid is transferred from the reservoir to the washing tank as needed by a separate pressurizing device, and the washing waste liquid can be transferred to the waste tank by a separate decompression device.
  • 10 and 11 looks at the absorbance of the ultra-sensitive light absorbing cell for the trace amount sample according to an embodiment of the present invention.
  • 10 and 11 are graphs comparing the absorbances of a highly sensitive light absorbing cell for a very small sample and a standard light absorbing cell having a light path (light transmission distance) of 1 cm and a volume of 1000 ⁇ l according to an embodiment of the present invention, respectively. .
  • the absorbance measurement solution a reddish alkaline phenolphthalein solution was used. Phenolphthalein of various concentrations was prepared and injected into the absorbing cell, and the degree of absorption in the visible region was observed from the spectrum. The measurement solution used in this experiment was also applied to the standard absorbing cell (1 cm optical path, 1000 ⁇ l of the measurement sample).
  • the highly sensitive light absorbing cell for a very small sample has a stable absorbance curve with excellent sensitivity even with a very low concentration of phenolic solution. It can be seen that it provides. That is, the standard light absorbing cell was measured using several hundred ⁇ l of the sample in the light absorbing cell of the present invention, compared to using several hundred ⁇ l of the sample, and the absorbance was measured with better sensitivity (approximately 4 times improvement in sensitivity) even with a small sample. It can be seen that.

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Abstract

본 발명은 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치에 관한 것으로, 양 단이 개방된 중공형상의 모세관을 포함하는 흡광셀; 상기 흡광셀의 일단이 장착되고, 상기 흡광셀의 상부에 배치되어 상기 흡광셀의 일단으로 빛을 조사하는 광 조사부를 포함하는 흡광셀 장착 블록; 내부에 담긴 시료에 상기 흡광셀의 타단이 침지되도록 배치된 측광용 침지부를 포함하고, 상기 흡광셀의 일단으로 조사되어 타단으로 방출되는 빛을 검출하는 수광 블럭;을 포함한다.

Description

극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치
본 발명은 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모세관을 기반으로 아주 적은 극미량 저농도 시료로도 흡광도를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 측정 감도를 향상시킬 수 있는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치에 관한 것이다.
흡광분석법은 미리 수 종류의 표준 용액으로 농도와 흡광도와의 관계를 나타내는 검량선을 만들어 놓고, 시료액을 똑같이 조작해서 흡광도를 측정하고, 검량선에서 시료의 목적 성분 농도를 구해 정량한다. 정밀도가 높아 정확하고 신속하게 계측할 수 있으므로, 무기 및 유기 화합물의 미량 성분 정량에 폭넓게 이용되고 있다.
특히, 화학물 분석시 가장 널리 쓰이는 방법 중의 하나인데, 화학 시료는 상대적으로 시료의 양이 많으며, 사용자가 직접 제조할 수 있기 때문에, 유용하게 활용되고 있다. 그러나, 생물 분석분야 등에서는 상대적으로 시료의 양이 매우 적고 또한 고가이기 때문에, 흡광분석법을 적용하지 못하는 경우가 많다.
생물 분석분야에서의 흡광분석과 관련하여, 최근 수용액의 표면장력을 이용하여 물기둥을 형성하고 이를 흡광셀로 사용하는 NanodropTM 방법이 개발되어, 수 ㎕의 소량의 시료에도 흡광측정법을 적용할 수 있게 되면서 극미량 시료 적용성의 특성을 갖는 흡광분석기가 널리 보급되고 있다.
이 NanodropTM 은 성공적으로 상품화되어 보급되고는 있지만, 여전히 측정 감도가 불충분하다는 문제가 있다. NanodropTM 에 형성되는 물기둥의 높이는 0.2 - 1 mm에 불과하여 측정 감도가 매우 낮을 뿐 아니라, 물기둥이 불완전하게 형성되어 측정 반복성이 낮아지고 결과적으로 측정의 신뢰도에 문제가 있을 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 모세관을 기반으로 극미량 저농도 시료로도 흡광도를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 측정 감도를 향상시킬 수 있는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치는, 양 단이 개방된 중공형상의 모세관을 포함하는 흡광셀; 상기 흡광셀의 일단이 장착되고, 상기 흡광셀의 상부에 배치되어 상기 흡광셀의 일단으로 빛을 조사하는 광 조사부를 포함하는 흡광셀 장착 블록; 내부에 담긴 액체에 상기 흡광셀의 타단이 침지되도록 배치된 측광용 침지부를 포함하고, 상기 흡광셀의 일단으로 조사되어 타단으로 방출되는 빛을 검출하는 수광 블럭;을 포함한다.
상기 흡광셀은, 상기 광 조사부에서 조사되는 빛이 상기 흡광셀의 일단을 통하여 유입하여 상기 흡광셀의 길이 방향을 따라 관통하여 상기 흡광셀의 타단으로 방출되도록 배치될 수 있다.
상기 흡광셀 장착 블록은 상부 프레임 및 하부 프레임을 포함하고, 상기 상부 프레임 및 하부 프레임 사이에 배치되고, 상기 흡광셀의 일단에 연결되는 부착면 및 상기 흡광셀 내부를 감압 또는 가압하는 유로를 포함하는 스페이서를 더 포함할 수 있다.
상기 흡광셀 장착 블록은 상기 상부 프레임과 하부 프레임이 유로가 마련된 스페이서를 사이에 두고 결합되어 유로를 형성하도록 형성될 수 있다.
상기 모세관의 내경은 100 내지 400 ㎛이고, 상기 모세관의 길이는 1 내지 5 cm일 수 있다.
상기 모세관은 석영, 유리, 플라스틱 및 금속 중 적어도 하나에 의해 형성될 수 있다.
상기 모세관이 석영 또는 유리로 형성된 경우, 상기 모세관의 측면 벽 두께는 10 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 모세관은 박막 모세관일 수 있다.
상기 모세관이 플라스틱 또는 금속으로 형성된 경우, 상기 모세관의 내부에 배치된 금속 반사면, 및 상기 모세관 내부에 배치되고 유리 또는 테플론으로 형성되고 상기 금속 반사면을 감싸는 보호막을 더 포함할 수 있다.
상기 흡광셀은 상기 모세관을 감싸는 광 반사층, 및 상기 광 반사층을 감싸는 보호관을 더 포함할 수 있다.
상기 광 조사부는 빛을 조사하는 광섬유를 포함하고, 상기 상부 프레임은 상기 광섬유를 고정하는 광섬유커넥터 및, 상기 흡광셀의 일단 및 광 조사부 사이에 배치된 투명 차단판을 더 포함하고, 상기 하부 프레임은, 상기 흡광셀을 고정하는 흡광셀 고정부를 더 포함할 수 있다.
상기 스페이서의 유로는 감압 또는 가압을 통하여 상기 흡광셀의 내부로 시료 및 세척 용액을 출입시킬 수 있다.
상기 스페이서의 유로에 연결되어 상기 유로 내부의 압력을 감압 또는 가압하는 압력 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 흡광셀의 위치를 수직 방향으로 조절하여 상기 측광용 침지부에 담긴 시료에 상기 흡광셀의 타단이 침지되도록 하는 모세관 수직 이송부를 더 포함할 수 있다.
상기 흡광셀 장착 블록의 하부에 배치되고, 시료를 담는 시료 수용부, 세척액 수용부, 흡광도 측정용 측광부 및 상기 시료 수용부, 세척액 수용부, 흡광도 측정용 측광부를 수평 이동하는 수평 이송부를 더 포함하고, 상기 수평 이송부는 직선 방향 또는 회전 방향으로 이동할 수 있다.
상기 흡광셀의 타단에 이격하여 배치되고, 1 내지 5mm 간격으로 배치된 전극을 포함하는 전도도 수위 측정 센서부를 더 포함할 수 있다.
상기 측광용 침지부는 바닥이 석영으로 형성되고, 상기 측광용 침지부의 하부에 배치되고 상기 흡광셀의 타단 위치를 감지하는 위치 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 수광 블럭은 상기 측광용 침지부의 바닥을 사이에 두고 상기 흡광셀의 타단과 수직한 위치에 배치된 측광부를 포함하고, 상기 측광부는 상기 측광용 침지부의 바닥 하부에 배치된 단색 필터를 포함할 수 있다.
상기 수평 이송부는 세척액 수용부를 포함하고, 직선 및 회전 방향으로 이동함으로써 상기 시료 수용부, 세척액 수용부 및 측광부를 이동시킴으로써 시료의 흡배출, 세척 및 흡광도 측정이 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치에 의하면, 종래의 흡광셀을 포함하는 측정 장치 보다 적은 시료로도 더 우수한 감도로 흡광 측정할 수 있다.
또한, 유로에 여러 센서를 추가로 장착할 수 있도록 하여 시료의 흡광 측정 뿐만 아니라 시료의 원하는 특성도 함께 측정할 수 있다.
또한, 흡광셀을 세척할 수 있도록 하여 하나의 흡광셀로 여러 종류의 시료를 연속적으로 측정할 수 있다.
도 1은 흡광셀이 도시된 단면도이다.
도 2는흡광셀의 제조 방법이 도시된 공정도이다.
도 3은 흡광셀의 제조 방법이 도시된 공정도이다.
도 4는 흡광셀에 조사된 광의 경로를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치의 스페이서가 도시된 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치의 수평 이송부가 도시된 평면도이다.
도 10 및 도 11은 흡광셀의 흡광도를 비교한 그래프이다.
본 발명에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치는 시료의 양이 제한되어 있는 경우에도 흡광도를 측정할 수 있도록 할 뿐만 아니라 측정감도를 향상시켜 극미량 저농도 시료의 흡광도 측정에 기여할 수 있다.
종래 기술(NanodropTM)의 경우, 극미량의 시료용액을 잡아당길 때 표면장력에 의해 생기는 길이 0.1 cm 정도의 물기둥을 흡광셀로 사용한다. 하지만, 본 발명에서는 시료용액을 내경이 수백 마이크로미터 이하인 모세관에 채우고, 이 모세관을 관통하여 빛을 조사함으로써 수 마이크로리터의 용액을 사용하여 수 cm의 흡광셀을 이용할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예를 따르는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치는, 양 단이 개방된 중공형상의 모세관을 포함하는 흡광셀; 상기 흡광셀의 일단이 장착되고, 상기 흡광셀의 상부에 배치되어 상기 흡광셀의 일단으로 빛을 조사하는 광 조사부를 포함하는 흡광셀 장착 블록; 내부에 담긴 액체에 상기 흡광셀의 타단이 침지되도록 배치된 측광용 침지부를 포함하고, 상기 흡광셀의 일단으로 조사되어 타단으로 방출되는 빛을 검출하는 수광 블럭;을 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예를 따르는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치에 포함되는 흡광셀에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀이 도시된 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀(10)은, 광반사층(12)이 형성된 모세관(11)과, 보호관(14)를 포함한다. 또한, 제조 공정에 따라 에폭시층(13)을 더 포함할 수 있다.
상기 모세관(11)은 측정 시료가 채워지도록 중공형 형상으로 형성되며, 그 외주면에는 광반사층(12)이 형성될 수 있다. 상기 모세관(11)은 유리, 석영, 플라스틱, 금속 및 용융 실리카 중 적어도 하나에 의해 형성될 수 있다. 상기 모세관은 두께가 10 ㎛ 이하인 박막일 수 있다. 또한, 상기 모세관(11)이 빛이 투과하지 않는 재질인 플라스틱 및 금속으로 형성된 경우에는 박막일 필요가 없다. 상기 모세관(11)의 내경은 100 내지 400 ㎛로 형성되는 것이 바람직하다.
모세관의 내경이 100 ㎛ 미만인 경우, 실제 측정시 모세관이 미세 먼지에 의해 막히는 등의 문제가 있고, 또한 광학적으로 모세관으로 조사된 광이 모세관을 통과하기 어려운 문제가 있다. 따라서, 모세관의 내경은 100 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
한편, 모세관의 내경이 400 ㎛를 초과하는 경우, 모세관의 내경이 커짐에 따라 그 내부에 채워지는 시료의 양이 커지게 되어 한정된 극미량의 시료를 사용했을 때, 모세관에 채워지는 길이가 상대적으로 작아져서 광 투과거리가 줄어들게 되어 측정감도가 줄어드는 문제가 있다. 따라서, 모세관의 내경은 400 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
즉, 한정된 극미량의 시료를 이용하여 긴 광 투과거리를 얻어서 측정감도를 높이기 위해서는 모세관의 내경이 100 내지 400 ㎛로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 모세관(11)이 빛이 투과하는 재질로 형성된 경우에는 상기 모세관(11)의 측면 벽의 두께는 10 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5 내지 10 ㎛로 형성될 수 있다. 모세관(11)의 두께가 10 ㎛를 초과하면, 빛이 원하는 대로 시료 용액을 통과하지 않고 모세관(11)을 통해 전파되어 흡광도의 감도가 저하되는 정도가 커진다. 모세관(11)의 두께가 얇을수록 이 문제는 적어지나 5 ㎛ 미만인 경우, 제조가 어렵고 다루는 과정에서 쉽게 파손될 우려가 있다. 특히, 모세관(11)이 석영 또는 유리로 형성된 경우에는 모세관(11)의 측면 벽의 두께는 10 ㎛ 이하가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 모세관의 길이가 1 cm 미만인 경우, 광 투과거리가 짧아서 측정감도가 충분치 못하며, 5 cm를 초과하는 경우, 필요한 시료의 체적이 커지는 문제가 있다. 또한, 길이가 길게 되어 빛이 흡광셀을 관통하는 정도를 나타내는 광전달도가 급격하게 감소할 수 있다. 따라서 모세관(11)의 길이는 1 내지 5 cm로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 모세관이 박막의 석영 또는 유리로 형성된 경우, 상기 흡광셀은 상기 박막 모세관의 외벽을 감싸는 광 반사층(12)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광 반사층(12)을 감싸는 보호관(14)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 모세관이 플라스틱 또는 금속으로 형성된 경우, 상기 모세관의 내부에 배치된 금속 반사면을 포함할 수 있으며, 상기 모세관 내부에 배치되고 유리 또는 테플론으로 형성되고 상기 금속 반사면을 감싸는 보호막을 더 포함할 수 있다.
상기 광반사층(12)은 광반사율이 50% 이상인 금속으로 형성될 수 있다. 이러한 금속으로는 예를 들어, 알루미늄, 은, 금, 또는 백금이 있다. 예를 들어, 은(Ag)을 상기 모세관의 외주면에 화학도금(은거울 반응)하여 형성될 수 있다. 또는 알루미늄, 금 또는 백금을 외주면에 스퍼터링하여 우수한 광반사층(12)을 형성할 수 있다. 자외선 영역의 흡광도를 측정하는 경우에는 우수한 광반사율을 갖는 알루미늄을 사용하는 것이 바람직하다. 광반사층(12)은 모세관으로 조사된 광이 유리질의 모세관에 의해 모세관 외부로 이탈하여 발생하는 광손실을 방지한다.(도 4 참조) 광반사층(12)의 두께는 충분한 반사율이 확보되고 취급시 쉽게 손상되지 않는 수준으로 결정한다.
상기 보호관(14)은 광반사층(12)이 형성된 모세관(11)을 물리적인 충격으로부터 보호하고 이를 지지하기 위해 광반사층의 외주면에 형성된다. 보호관(14)은 금속관 또는 플라스틱관으로 형성될 수 있으며, 보호관의 내경은 450 내지 550 ㎛로 형성되며, 보호관의 외경은 800 내지 1600 ㎛로 형성되는 것이 바람직하다. 내경이 450 ㎛ 미만인 경우, 모세관을 삽입하기가 실질적으로 매우 어려우며, 외경의 크기에는 제한이 없으나 시료튜브에 삽입시 문제가 되지 않도록 너무 크지 않아야 하므로 1600 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 물론, 이에 한정되지 않고 흡광셀의 내구성을 강화하기 위해 1600 ㎛보다 더 굵은 보호관을 사용할 수 있다. 또한, 상기 보호관(14)은 금속관 또는 플라스틱관일 수 있으며, 그 내경이 100 내지 400 ㎛일 수 있다.
후술하는 제조 방법에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀(10)은, 모세관(11)과 보호관(14) 사이에 에폭시층(13)이 형성될 수 있다. 에폭시층(13)은 보호관(14) 내부에 삽입된 모세관(11)이 보호관(14)에 고정되도록 하는 접착제 역할을 수행한다. 이러한 에폭시층(13)의 재료로는 미량이나마 에폭시층으로 빛이 도파하는 것을 막기 위해 흑색 에폭시 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀의 제조 방법을 설명한다. 이하의 설명에서, 모세관(11), 광반사층(12), 에폭시층(13), 보호관(14)의 내경, 외경, 두께, 길이 등의 수치는 앞서 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀의 제조 방법이다.
먼저, 중공형 형상의 모세관(11)을 마련한다.(도 2의 (a))
그 다음, 모세관(11)의 외주면에 광반사층(12)을 형성한다.(도 2의 (b)) 예를 들어, 은(Ag)을 상기 모세관의 외주면에 은거울반응을 통해 형성할 수 있다.
그 다음, 광반사층이 형성된 모세관을 보호관 내에 삽입한다.(도 2의 (c))
그 다음, 모세관과 보호관 사이를 에폭시로 접착한다. 에폭시 접착제로 상용 흑색에폭시 접착제를 잘 혼합하여 준비한다. 모세관이 보호관의 외부로 일부 돌출하게 하고, 돌출된 부분에 적당량의 준비된 에폭시를 가한다. 돌출된 모세관을 보호관 내로 밀어 넣으면서 부가된 에폭시 접착제도 같이 끌려 들어오도록 한다. 보호관 외부에 남은 여분의 에폭시 접착제는 굳기 전에 닦아내어 제거한다. 이 작업을 반대편에서도 실시한다. 이 과정에서 에폭시 접착제가 모세관 내부로 들어오지 않도록 끝이 막힌 박막모세관을 사용하거나 길이가 충분히 긴 박막모세관을 사용한다. 하루정도 실온에 두어 에폭시 접착제가 충분히 건조되도록 한다.(도 2의 (d))
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀의 제조 방법이다.
먼저, 보호관(14)을 마련한다. 상기 보호관(14)은 예를 들어, 스테인레스 금속관일 수도 있고, 플라스틱으로 이루어진 관일 수도 있다.(도 3의 (a))
그 다음, 보호관의 내주면을 화학적으로 또는 전기화학적으로 에칭하여 매끄럽게 가공한 후, 가공된 보호관 내주면에 광반사층(12)을 형성한다.
화학적 에칭은 기존의 스텐레스스틸 에칭법을 따르되 본 보호관의 내경이 매우 작은 점을 고려하여 에칭액이 내경으로 잘 유통되도록 연속적으로 흘려 넣어주는 방법을 사용한다.
전기화학적 에칭의 경우 에칭용 음극전극을 보호관 내부에 삽입하여 실시한다. 단, 음극전극이 양극인 금속관과 전기적으로 합선되지 않도록 적절한 절연체를 음극전극 중간 중간에 삽입한 구조로 준비하여 사용한다.
에칭된 면의 반사율이 50% 이상으로 충분히 높을 경우 별도의 광반사층 형성을 생략한다. 반사율이 충분히 높지 않은 경우, 은거울반응을 통해 광반사층을 형성한다. 은거울반응시 보호관 내주면에 반응용액을 빠른 속도로 흘려주고 여액을 질소로 불어 내쫓는 방법을 사용할 수 있다 (도 3의 (b)). 또한, 은거울반응 외에 알루미늄을 진공 증착하는 방법을 사용할 수 있다.
그 다음, 광반사층이 형성된 보호관 내주면에 화학적으로 불활성인 보호막(예를 들어, 비정질 테프론(amorphous Teflon))으로 코팅하여 모세관(11)을 형성한다. 비정질 테프론 코팅은 듀퐁사의 물질 AF 601S2-100-6를 사용하여 이 물질과 함께 제시된 코팅막 형성방법을 따라 실시한다. (도 3의 (c))
다음으로, 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치를 설명한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 흡광셀은, 상기 광 조사부에서 조사되는 빛이 상기 흡광셀의 일단을 통하여 유입하여 상기 흡광셀의 길이 방향을 따라 관통하여 상기 흡광셀의 타단으로 방출되도록 배치될 수 있다.
이와 같이 흡광셀이 배치됨으로써 측광용 침지부(440)는 흡광셀(10)로의 시료 도입 직후, 흡광셀(10)의 타단을 증류수, 탈이온수, 기타 청정 액체 등의 액체로 차단하여 시료의 유동을 막는 한편, 흡광셀 타단이 수용된 수용액에 침지되어 시료의 증발 등에 따른 광로의 불규칙한 변화를 원천적으로 방지할 수 있다. 또한, 극미량의 시료를 대상으로 고감도 흡광도 측정을 즉각, 편리하게 수행할 수 있다.
상기 흡광셀 장착 블록(20)은 상부 프레임(100) 및 하부 프레임(200)을 포함하고, 상기 상부 프레임(100) 및 하부 프레임(200) 사이에 배치되고, 상기 흡광셀(10)의 일단에 연결되는 부착면 및 상기 흡광셀(10) 내부를 감압 또는 가압하는 유로를 포함하는 스페이서(300)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 흡광셀 장착 블록은 상기 상부 프레임과 하부 프레임이 유로가 마련된 스페이서를 사이에 두고 결합되어 유로를 형성하도록 형성될 수 있다.
상부 프레임(100)의 광 조사부(110)는 광섬유를 포함할 수 있으며, 상기 상부 프레임(100)은 광섬유를 고정하는 광섬유커넥터 및 상기 흡광셀의 일단 및 광 조사부 사이에 배치된 투명 차단판(160)을 포함할 수 있다. 상기 투명 차단판(160)은 시료를 격리하면서 빛을 전달하는 역할을 할 수 있다.
상기 하부 프레임(200)은 상기 흡광셀(10)을 고정하는 흡광셀 고정부(220)를 포함할 수 있다. 고정된 흡광셀의 타단 은 광 조사부(110) 하단에 배치되어 조사된 빛이 모세관 내경으로 유입되도록 할 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치는, 흡광셀 장착 블록(20), 수직 이송부(30), 측광부(410)가 장착된 수평 이송부(400)를 포함할 수 있고, 상기 흡광셀 장착 블록(20)은 상부 프레임(100) 및 하부 프레임(200)을 포함할 수 있다.
상기 상부 프레임(100)과, 하부 프레임(200)은 플라스틱 재료로 성형 제작될 수 있다. 예를 들어, 폴리카보네이트와 같이 강도가 우수하고 가공성이 좋은 플라스틱을 재료로 사용하되, 상부 프레임(100)과 하부 프레임(200)을 각각 제작하여 스페이서(300)를 사이에 두고 결합시켜서 제조될 수 있다. 이때, 상기 상부 프레임(100)과 하부 프레임(200)을 체결용 볼트로 밀착하여 결합할 수 있다. 상기 상부 프레임(100) 및 하부 프레임(200)이 결합하여 흡광셀 장착 블록(20)이 형성된다.
본 발명의 실시 예를 따르는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치는, 상기 흡광셀의 위치를 수직 방향으로 조절하여 상기 측광용 침지부에 담긴 시료에 상기 흡광셀의 타단이 침지되도록 하는 모세관 수직 이송부(40)를 포함할 수 있다. 상기 모세관 수직 이송부(40)는 상기 흡광셀 장착 블록(20)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 상부 프레임(100) 또는 하부 프레임(200)에 배치될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다. 상기 모세관 수직 이송부(40)는 흡광셀(10) 타단의 위치를 제어하고, 상기 흡광셀(10)의 타단이 수광 블록(30)의 측광용 침지부(440)에 적당한 깊이로 침지될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치의 스페이서가 도시된 평면도이다.
도 8을 참조하면, 상기 스페이서(300)는 상부 프레임(100)과 하부 프레임(200) 사이에 원하는 형태의 유로를 형성하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 스페이서(300)는 상기 흡광셀의 일단에 연결되는 부착면 및 상기 흡광셀 내부를 감압 또는 가압하는 유로를 포함할 수 있다. 상기 감압 또는 가압하는 유로는 감압 또는 가압을 통하여 상기 흡광셀의 내부로 시료 및 세척 용액을 출입시킬 수 있다. 상기 스페이서의 유로는 상기 유로 내부의 압력을 감압 또는 가압하는 압력 조절부와 연결될 수 있다.
레이저 커팅기를 활용할 경우, 다양한 형태의 유로용 스페이서를 정밀한 형태로 제작할 수 있다. 스페이서(300)는 플라스틱 시트, 실리콘 고무판 또는 접착용 테이프 등을 사용할 수 있다. 상부 프레임(100)과 하부 프레임(200)을 볼트와 인서트를 조밀하게 설치하여 액체가 새지 않도록 체결할 수 있다. 이와 같이 형성된 유로에 상부 프레임(100)또는 하부 프레임(200)의 외부로 연결되는 튜브(121)를 설치하여 연결하고, 이 튜브를 압력 조절부(120)에 연결하여 흡광셀(10) 및 유로(A)로 시료를 원하는 방향과 속도로 이송시킬 수 있도록 할 수 있다. 이때, 상기 흡광셀이 배치된 곳으로부터 수평방향으로 이격하여 튜브(121)를 고정하기 위한 커넥터를 포함할 수 있다. 상기 압력 조절부(120)는 진공 및 가압 펌프일 수 있다.
상기 상부 프레임(100)에는 광 조사부(110)와, 압력 조절부(120)와, 제1 시료 센서부(130)와, 제2 시료 센서부(140)가 형성될 수 있다.
상기 광 조사부(110)는 흡광셀(10) 상단 위에 형성되어 흡광셀(10)에 흡광 측정을 위한 광을 조사한다. 이러한 광 조사부(110)는, 예를 들어 광섬유 케이블로 구성될 수 있다. 측정 장치의 위에서 투영하였을 때, 광 조사부(110)와 흡광셀(10)이 겹치는 위치에 형성되며, 이를 위해 상부 프레임(100)에는 광 조사부(110)가 장착될 수 있도록 광 조사부와 대응하는 형상으로 광 조사부 장착부(111)가 형성될 수 있다. 따라서, 광 조사부(110)에서 조사된 광은 흡광셀(10)의 상단에 직접 조사될 수 있다.
스페이서(300)의 상부, 즉 상부 프레임(100)에는 상기 흡광셀의 일단 및 광 조사부 사이에 배치되고, 흡광셀을 통해 유입된 시료와 광 조사부의 직접 접촉을 방지하기 위한 투명 차단판(160)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 투명 차단판(160)은 얇은 석영판일 수 있다. 상기 투명 차단판(160)은 시료를 격리하면서 빛을 전달하는 역할을 할 수 있다.
상기 압력 조절부(120)는 스페이서(300)에 형성된 유로(A)를 감압 또는 가압하여 유로(A) 및 유로(A)와 연결된 흡광셀(10)을 통해 시료가 이동할 수 있도록 한다. 즉, 스페이서(300)에 형성된 유로(A)를 감압시켜서, 시료 수용부(420)에 수용된 흡광측정을 위한 시료가 유로(A)와 연결된 흡광셀(10)로 흡입될 수 있도록 하고, 유로(A)를 가압하여 시료가 흡광셀(10)로부터 배출되어 시료 수용부(420)로 회수되거나 세척액 수용부(430)를 경유하여 폐액 저장조로 배출될 수 있다. 이러한 압력 조절부(120)는, 예를 들어 유로(A)와 연결되는 튜브(121)를 형성하고 튜브(121)의 단부에 진공 또는 가압 펌프(122)를 형성하여 상기 진공 또는 가압 펌프(122)의 작동에 의해 유로(A)의 압력을 조절하도록 할 수 있다.
상기 제1 시료 센서부(130)는 유로(A)를 통해 시료가 유입되고 있는 지를 감지한다. 제1 시료 센서부(130)는 핀 형태의 전도도 측정센서일 수 있다. 평소에 전도도가 매우 낮은 탈염수로 채워진 유로가 유입된 시료로 교체되는 순간 전도도센서가 큰 전도도 변화를 감지하고 이를 밸브작동부에 보내 스톱밸브가 동작되도록 한다. 핀형 전도도센서의 구조와 동작원리에 관한 설명은 다음 참고문헌을 참조하며, 이를 본 명세서에 적용할 수 있다. (참고문헌: S-R Park and H Swerdlow, A Miniature Eletcrolytic Conductivity Probe with a Wide Dynamic Range, Electroanalysis 2007, 19, 2294-2300.)
제1 시료 센서부(130)는 압력 조절부(120)의 작동에 의해 시료가 이동하는 것을 감지한다. 즉, 흡광측정 초기에, 압력 조절부가 유로를 감압하여, 시료가 흡광셀(10)을 채운 후, 유로를 이동할 때, 이를 감지하여 시료가 더 이상 흡수되지 않도록 스톱 밸브가 작동되도록 할 수 있다. 스톱 밸브는 신속히 유로를 차단할 수 있도록 고속 전기 밸브를 사용하되, 가능한 한 흡광셀 쪽에 가깝도록 설치하여 밸브가 작동한 후에도 여압에 의해 시료가 계속 흡입되는 것을 최소화한다. 이렇게 함으로써, 불필요한 시료의 낭비를 방지할 수 있다.
또한, 상기 압력 조절부(120)는 상기 스톱 밸브가 큰 구동 압력하에서도 미량의 유체 흐름을 정밀하게 조절할 수 있도록 제어하기 위한 고속 디지털 단속신호를 제공하는 회로를 포함할 수 있다. 상기 회로는 특별히 제한되지 않으며, 고속 단속신호 생성용 디지털 회로일 수 있다.
상기 제2 시료 센서부(140)는 유로(A)를 통해 이동하는 시료의 특성을 감지 또는 측정하는 적어도 하나 이상의 센서로 구성된다. 설명의 편의를 위해 도면에는 하나의 센서부만이 도시되어 있다. 상부 프레임에 다양한 방식의 측정 센서를 유로와 접촉식으로, 또는 비접촉식으로 설치하여 광 조사부(110)에 의한 흡광도 측정 이후에 이 시료를 사용하여 다른 항목의 측정이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
상기 하부 프레임(200)에는, 흡광셀 고정부(220)와, 흡광셀 고정부(220)가 삽입되는 삽입홀(210)이 형성된다. 삽입홀(210)의 상단부는 유로(A)와 연결된다. 흡광셀 고정부(220)에는 흡광셀(10)이 삽입되는 연결 통로가 형성되어 있으며, 그 상단부는 삽입홀(210)의 상단부와 일치되도록 할 수 있으나, 반드시 일치할 필요는 없다. 한편, 흡광셀 고정부(220)의 하단은 사용자의 손으로 돌려서 견고하게 흡광셀 고정부(220)가 하부 프레임(200)에 고정되도록 하는 고정 수단이 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치를 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 하부 프레임(200)의 하부에는 광 조사부(110)에 의해 조사되어 흡광셀(10)을 통과한 광을 수광하는 수광 블록(30)이 배치될 수 있다. 상기 수광 블록(30)은 상기 측광용 침지부의 바닥을 사이에 두고 상기 흡광셀의 타단과 수직한 위치에 배치된 측광부(410)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 측광부는 상기 측광용 침지부의 바닥 하부에 배치된 단색 필터를 포함할 수 있다. 상기 측광부(410)는 광 검출기의 수광면 또는 광 검출기로 연결되는 광섬유 케이블의 수광면일 수 있다.
한편, 압력 조절부(120)의 감압 작용에 의해, 흡광셀(10)로 시료가 흡입된 후 측광 시, 그 종단부에서는 시료가 유동하거나 증발하여 방출광의 경로에 변화가 생기고, 이에 의해 수광 효율에 변동이 생길 수 있다. 이를 방지하기 위해 수광 블록(30)은 흡광셀(10)의 타단이 1 mm 정도 침지되며, 이를 위해 용액이 수용되는 수용되는 측광용 침지부(440)를 포함할 수 있다.
상기 측광용 침지부(440)는 측광 시 침지된 흡광셀(10)의 타단을 증류수 등의 액체로 차단하여 시료의 유동을 막는 한편, 흡광셀 타단을 수용된 수용액-공기 계면에서 발생할 수 있는 광로의 불규칙적인 변화를 원천적으로 방지한다. 이러한 측광용 침지부(440)는, 예를 들어 접시 형상의 얇은 석영 박판으로 제조하여 측광부(410) 바로 위에 이격 설치하여 구현할 수 있다. 또한, 측광용 침지부(440)에는 수용액의 존재 여부를 감지하는 센서 및 튜빙(미도시)을 장착하여 흡광 측정시 수용액이 마르지 않도록 수용액을 자동으로 보충하게 할 수 있다. 공급 및 퇴수 튜빙이 장착된 흡광셀 침지부(440)는 측광 목적뿐 아니라 세척액 수용부(430)의 세척조를 대신하여 흡광셀(10)의 내외부를 세척하는데도 사용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치의 수평 이송부가 도시된 평면도이다.
도 9를 참조하여 수평 이송부(400)에 대하여 설명한다. 상기 흡광셀 장착 블록(20)의 하부에는 수평 이송부(400)를 더 포함할 수 있다. 상기 수평 이송부(400)는 측광부(410)와, 시료 수용부(420; 421, 422)와, 세척액 수용부(430)를 포함할 수 있다. 측광부(410)는 전술한 것과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 시료 수용부(420; 421, 422)는 흡광 측정에 사용되며 흡광셀(10)로 유입될 시료가 플라스틱 용기 등에 담겨 수용될 수 있다. 도면에서는 2개의 시료 수용부를 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 1개 또는 다수개의 시료 수용부가 형성될 수 있다. 세척액 수용부(430)는 흡광셀 내외부를 세척하기 위한 세척액이 수용된다. 세척액은 예를 들어 증류수 등이 될 수 있다.
이와 같이, 상기 수평 이송부는 직선 또는 회전 방향으로 수평 이동함으로써 흡광셀 타단이 원하는 동작에 따라 상기 시료 수용부, 세척액 수용부 또는 측광부에 위치하도록 함으로써 시료의 흡배출, 세척 및 흡광도 측정이 이루어질 수 있다.
상기 수평 이송부(400)는 회전축을 중심으로 회전하거나 직선 운동을 통해 필요한 동작을 수행할 수 있다. 즉, 흡광 측정시에는 흡광셀(10) 아래로 측광부(410)가 위치하도록 회전하고, 시료 흡입시에는 흡광셀(10) 아래로 시료 수용부(420; 421, 422)가 위치하도록 회전하고, 세척시에는 흡광셀(10) 아래로 세척액 수용부(430)가 위치하도록 회전할 수 있다. 이때, 수직 이송부(40)는 흡광셀 장착 블록(20)의 상하 위치를 조절하여 흡광셀(10)의 수직적 위치를 조절함으로써, 상기 수평 이송부의 회전에 장애가 되지 않도록 할 뿐 아니라, 흡광셀 타단을 높이를 조절하여 시료액 또는 침지조 수용액에 적절한 깊이로 침지되도록 한다. 도면에서 수평 이송부(400)를 원형으로 예시하였으나, 이에 한정되지 않고, 직사각형 등의 형태로 구현될 수도 있다. 이 경우, 측광부(410)와, 시료 수용부(420; 421, 422)와, 세척액 수용부(430)는 일직선 형태로 배열될 수 있고, 수평 이송부(400)은 직선 이동을 하여 필요한 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치는 흡광셀의 타단에 이격하여 배치되고, 1 내지 5mm 간격으로 배치된 전극을 포함하는 전도도 수위 측정 센서부가 포함될 수 있다. 이를 통해 흡광셀 내의 시료의 양이 적절한지 여부를 판단할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치의 동작 과정을 설명한다.
1. 흡광 측정
흡광 측정시에는 흡광셀(10)의 타단이 시료 수용부(420; 421, 422)의 측정대상인 시료에 침지된다. 상기 시료는 용액 등의 액체 상태일 수 있다. 이 상태에서 압력 조절부(120)가 유로(A)를 감압하면, 압력차에 의해 시료 수용부에 수용된 시료가 흡광셀(10)을 통해 흡입되고, 흡입된 시료는 흡광셀 및 흡광셀의 일단과 연결된 유로(A)를 통해 이동한다. 제1 시료 센서부(130)에 의해 시료의 유입이 감지되면, 스톱 밸브가 작동되어 불필요한 시료의 추가 흡입을 방지한다.
흡광셀(10)로 시료 유입이 완료되면, 흡광셀 타단 아래에 측광부(410)가 위치하도록 수평 이송부(400)가 회전한다. 이때, 프레임 수직 이송부(40)는 흡광셀 장착 블록(20)을 상승시켜서 수평 이송부(400)의 회전이 원활하도록 한다.
흡광셀(10) 타단이 수광 블록(30)의 측광부(410)와 수직으로 정렬한 상태에서 수직 이송부(40)에 의해 흡광셀 장착 블록(20)이 수직 하강한다. 이때 흡광셀(10) 타단을 감지하는 위치 센서에 의해 흡광셀(10) 타단의 위치가 정해진 곳에 도달하면 수직 이송부(40)의 동작이 멈춘다.
광 조사부(110)가 흡광셀(10)로 조사한 빛이 흡광셀(10)을 종축으로 관통하며 내부의 시료에 의해 일부 흡수된 후, 최종적으로 수광 블록(30)의 측광부(410)에서 검출된다. 측정된 광량을 Beer 식에 적용하여 흡광셀(10) 내 시료의 흡광도를 계산한다.
2. 흡광셀 세척
시료의 흡광 측정이 완료된 후, 다른 시료의 흡광 정도를 측정하고자 하는 경우 또는 보관/유지에 필요하므로 흡광셀을 세척한다.
먼저, 수직 이송부(40)에 의해 흡광셀 장착 블록(20)이 충분한 높이로 상승한 후, 수평 이송부(400)가 회전하여 흡광셀(10) 아래에 세척액 수용부(430)가 놓이도록 한다. 수직 이송부(40)가 흡광셀 장착 블록(20)을 하강시켜서 세척액 수용부(430)의 세척액에 흡광셀(10)이 침지되도록 한다.
이 상태에서 압력 조절부(120)가 유로(A)를 감압하면, 압력차에 의해 세척액 수용부에 수용된 세척액이 흡광셀(10)을 통해 흡입되고, 흡입된 세척액은 흡광셀 및 흡광셀의 일단과 연결된 유로(A)를 통해 이동하면서, 흡광셀 내부 및 유로를 세척한다. 압력 조절부(120)가 유로(A)를 가압하면, 유입된 방향과 반대 방향으로 세척액이 이동한다. 압력 조절부(120)에 의한 유로의 감압 및 가압을 반복하면서 유로 및 흡광셀 내부를 세척한다. 세척이 완료되면, 세척액이 세척액 수용부(430)로 배출될 때까지 압력 조절부(120)가 유로(A)를 가압한다. 세척액은 별도의 가압장치에 의해 필요에 따라 저장조에서 세척조로 이송되며 세척폐액은 별도의 감압장치에 의해 폐액조로 이송될 수 있다.
다음으로, 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀의 흡광도에 대해 살펴본다. 도 10 및 도 11은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀과 광로(광 투과거리)가 1 cm이고 측정 시료의 체적이 1000 ㎕인 표준형 흡광셀의 흡광도를 비교한 그래프이다.
흡광도 측정용액(시료)으로 붉은 빛을 띠는 알칼리성 페놀프탈레인 용액을 사용하였다. 다양한 농도의 페놀프탈레인을 준비하여 흡광셀에 주입하고 가시광선 영역에서의 흡광 정도를 스펙트럼으로부터 관찰하였다. 이 실험에서 사용된 측정용액을 표준형 흡광셀(광로 1 cm, 측정 시료 체적 1000 ㎕)에도 같이 적용하였다.
도 10 및 도 11의 원형 점선으로 표시된 부분을 참조하면, 표준형 흡광셀과 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 극미량 시료용 고감도 흡광셀은 극미량 저농도의 페놀프레인 용액에 대해서도 우수한 감도로 안정된 흡광 곡선을 제공함을 알 수 있다. 즉, 표준 흡광셀은 수백 ㎕의 시료를 사용한 데 비해 본 발명의 흡광셀에서는 수 ㎕의 시료를 사용하여 측정하였으며, 적은 시료로도 더 우수한 감도(감도의 개선은 약 4배)로 흡광 측정할 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특설정 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
각 도에 기재된 부호는 아래와 같다.
10: 흡광셀
20: 흡광셀 장착 블록
30: 수광 블록
40: 수직 이송부
100: 상부 프레임
200: 하부 프레임
300: 스페이서
400: 수평 이송부

Claims (18)

  1. 양 단이 개방된 중공형상의 모세관을 포함하는 흡광셀;
    상기 흡광셀의 일단이 장착되고, 상기 흡광셀의 상부에 배치되어 상기 흡광셀의 일단으로 빛을 조사하는 광 조사부를 포함하는 흡광셀 장착 블록;
    내부에 담긴 시료에 상기 흡광셀의 타단이 침지되도록 배치된 측광용 침지부를 포함하고, 상기 흡광셀의 일단으로 조사되어 타단으로 방출되는 빛을 검출하는 수광 블록;을 포함하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡광셀은, 상기 광 조사부에서 조사되는 빛이 상기 흡광셀의 일단을 통하여 유입하여 상기 흡광셀의 길이 방향을 따라 관통하여 상기 흡광셀의 타단으로 방출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡광셀 장착 블록은 상기 상부 프레임 및 하부 프레임을 포함하고,
    상기 상부 프레임 및 하부 프레임 사이에 배치되고, 상기 흡광셀의 일단에 연결되는 부착면 및 상기 흡광셀 내부를 감압 또는 가압하는 유로를 포함하는 스페이서를 더 포함하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모세관의 내경은 100 내지 400 ㎛이고, 상기 모세관의 길이는 1 내지 5 cm인 것을 특징으로 하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모세관은 석영, 유리, 플라스틱 및 금속 중 적어도 하나에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모세관이 석영 또는 유리로 형성된 경우, 상기 모세관의 측면 벽 두께는 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 흡광셀은 상기 모세관을 감싸는 광 반사층, 및
    상기 광 반사층을 감싸는 보호관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 모세관이 플라스틱 또는 금속으로 형성된 경우,
    상기 모세관의 내부에 배치된 금속 반사면, 및
    상기 모세관 내부에 배치되고 유리 또는 테플론으로 형성되고 상기 금속 반사면을 감싸는 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 광 조사부는 빛을 조사하는 광섬유를 포함하고,
    상기 상부 프레임은 상기 광섬유를 고정하는 광섬유커넥터 및, 상기 흡광셀의 일단 및 광 조사부 사이에 배치된 투명 차단판을 더 포함하고,
    상기 하부 프레임은, 상기 흡광셀을 고정하는 흡광셀 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 스페이서의 유로는 감압 또는 가압을 통하여 상기 흡광셀의 내부로 시료 및 세척 용액을 출입시키는 것을 특징으로 하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 스페이서의 유로에 연결되어 상기 유로 내부의 압력을 감압 또는 가압하는 압력 조절부를 더 포함하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 압력조절부는 유로 내에서의 유체 흐름을 제어하는 고속 단속신호 생성용 디지털 회로를 포함하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 흡광셀의 위치를 수직 방향으로 조절하여 상기 측광용 침지부에 담긴 시료에 상기 흡광셀의 타단이 침지되도록 하는 모세관 수직 이송부를 더 포함하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 흡광셀 장착 블록의 하부에 배치되고, 시료를 담는 시료 수용부, 세척액 수용부, 측광부 및 상기 시료 수용부, 세척액 수용부, 측광부를 수평 이동하는 수평 이송부를 더 포함하고,
    상기 수평 이송부는 직선 방향 또는 회전 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 흡광셀의 타단에 이격하여 배치되고, 1 내지 5mm 간격으로 배치된 전극을 포함하는 전도도 수위 측정 센서부를 더 포함하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 측광용 침지부는 바닥이 석영으로 형성되고,
    상기 측광용 침지부의 하부에 배치되고 상기 흡광셀의 타단 위치를 감지하는 위치 조절부를 더 포함하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 수광 블럭은 상기 측광용 침지부의 바닥을 사이에 두고 상기 흡광셀의 타단과 수직한 위치에 배치된 측광부를 포함하고,
    상기 측광부는 상기 측광용 침지부의 바닥 하부에 배치된 단색 필터를 포함하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 수평 이송부는 세척액 수용부를 포함하고, 직선 및 회전 방향으로 이동함으로써 상기 시료 수용부 및 세척액 수용부를 이동시킴으로써 시료의 흡배출, 세척 및 흡광도 측정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 극미량 시료용 고감도 흡광셀을 포함하는 측정 장치.
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