KR100877810B1 - 뱃치형 화학분석장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 뱃치형 자동 화학분석장치에 대한 것으로, 시료와 시약이 혼합되는 반응조(100); 검출기(200); 스위칭 밸브(300); 멀티포트밸브(400); 펌프(500); 및 공기흡입·배출구(600);를 포함하며, 특히 상기 스위칭 밸브(300)는 시료와 시약을 이송받아 상기 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고 외부로 배출하는 다수의 홀(hole)(301~310)과, 상기 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀에 동시에 걸치는 다수의 유입구(321~325)를 가지는 로터(320)를 포함하며, 상기 로터(320)의 회전에 의해 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되는 것을 특징으로 하여, 외부로부터 시료와 시약을 유입하는 상기 멀티포트밸브(400)를 하나의 루프관에 연결시켜 고정하는 것이 아니라, 다른 구성요소와는 별도로 연결시킴으로써 종래에 시료와 시약의 반복된 순환에 의해 상기 멀티포트밸브(400)의 홀 내부에 이물질이 끼는 단점을 해결할 수 있다.

스위칭 밸브, 자동 화학분석장치, 멀티포트밸브

Description

뱃치형 화학분석장치{Batch Type Chemical Analyzer}

본 발명은 액상의 시료를 자동으로 분석하는 화학분석장치에 관한 것으로, 특히 종래의 폐쇄형 루프 속에서 시료와 시약이 반복하여 순환됨으로써 시료와 시약을 도입하는 멀티포트밸브에 이물질이 축적되는 문제점을 해결하기 위한 것이다.

일반적으로, 자동 화학분석장치는 병원 검사실, 농업, 의약, 화학, 환경 등 여러 분야에서 액상의 시료를 분석하는 데 사용되는 장치로, 많은 량의 시료를 단시간에 자동으로 처리하고, 그 분석결과의 재현성과 정확도를 높이기 위해 다양한 방식이 개발되어 왔다.

종래의 자동 화학분석은 주로 시료를 하나씩 개별적으로 분리해서 분석하는 뱃치형 분석(Batch Analysis), 유리관 속을 연속적으로 흐르는 액체 속에 일정한 간격으로 공기방울을 주입하는 분절형 흐름분석(Segment Flow Analysis, 이하 SFA라 함), 연속적으로 흐르는 액체 속에 공기방울을 주입하지 않고 시료를 순간적으로 주입하는 흐름 주입 분석(Flow Injection Analysis, 이하 FIA라 함) 등의 방법이 사용되어 왔다.

SFA와 FIA와 같은 연속 흐름식(continuous flow analysis) 분석방법의 단점은 반응시간이 제한되고, 고온 가열 등의 시료 전처리 과정을 연속적인 흐름내에서 구현하기 어렵다는 점이다. SFA는 최대 반응 시간이 20분까지 가능하지만 FIA는 보통 1분 미만이며, SFA의 최대 가열온도는 95℃ 까지 가능하나 FIA는 60℃ 정도이다. 그리고, SFA와 FIA와 같은 연속 흐름식 분석방법은 입자상 물질이 많이 포함된 시료는 분석하기 어렵고, 특히 시료의 온도변화나 압력변화로 인해 관내에 기포가 발생하면, 결과의 신뢰도가 떨어지기도 한다. 특히, FIA는 내경이 0.8∼1 ㎜의 관 속으로 분당 2∼4 ㎖로 용액이 이송되므로, 관내의 압력이 증가하여 기포가 발생하며, 검출기에서 오차를 유발하기 쉽다.

또한, 뱃치형 자동분석은 수동으로 측정하듯이 시료를 용기에 넣고 시약을 차례로 주입하여 분석하는 것인데, 기기의 안정성이 높아 현장 설치용 온라인 분석장비로서 주로 사용되어 왔으나, 다수의 밸브와 펌프, 검출기가 필요하므로 구동부분이 많아 장비가 복잡하며, 장기 가동시 고장율이 높을 뿐만 아니라, 제조가격이 높은 문제점이 있었다.

이와 관련하여, 본 발명자들은 대한민국 등록특허 제10-449188호에 나타난 바와 같 이, 유체가 흐르도록 된 루프관(1)과, 상기 루프관(1)의 경로상에 설치된 복수개의 출입구(11)가 구비되어 액체나 기체를 상기 루프관(1) 내로 투입하거나 밖으로 배출시키는 멀티포트밸브(10)와, 액체나 기체를 흡입, 배출하거나 또는 루프관(1)내에서 회전시켜 혼합되게 하는 양방향펌프(20), 시료의 반응상태를 측정하는 검출기(30), 용액을 혼합하고 화학반응을 일어나게 하는 반응조(40), 유로를 변경하는 밸브(60)로 이루어져, 시약 소모를 최소화하고 적은 에너지로 운전되어 완전 무인자동분석을 원활하게 수행할 수 있으며, 다양한 방법으로 시료를 전처리한 후 성분측정이 가능하고, 시료를 희석 또는 농축시켜 넓은 농도범위에서 측정할 수 있는 마이크로 뱃치형 화학분석장치를 개발하였다.

그러나, 이러한 대한민국 등록특허 제10-449188호에 따른 마이크로 뱃치형 화학분석장치는 하나의 루프관(1)에 멀티포트밸브(10)와, 양방향펌프(20), 검출기(30), 반응조(40) 및 밸브(60)가 모두 연결되어 있어야 하는 제약이 있었다. 이에 따라, 고농도의 입자성 물질이 포함된 시료를 분석할 경우, 시료와 시약이 혼합된 후, 폐 루프 속에서 그것의 반복된 순환에 의해 상기 멀티포트밸브(400)의 홀 내부에는 이물질이 축적되어 밸브의 홀이 막히는 문제점이 있었다. 또한, 상기한 구성요소가 모두 하나의 루프관(1)에 연결되어 있어야 하기 때문에, 다양한 제품 디자인 설계가 제한되는 단점이 있다.

이에 본 발명은 화학분석장치에 필요한 반응조와 검출기 및 멀티포트밸브 등의 구성요소를 하나의 폐쇄 루프관에 고정하여 연결시키는 것이 아니라, 외부로부터 시료와 시약을 유입하는 상기 멀티포트밸브 등을 다른 구성요소와는 구분되게 별도로 연결시킴으로써, 종래에 시료와 시약의 반복된 순환에 의해 상기 멀티포트밸브의 홀 내부에 이물질이 끼는 문제점을 해결하고, 다양한 제품 디자인 설계가 가능한 뱃치형 화학분석장치를 제공하는 것이 목적이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 뱃치형 화학분석장치는, 시료와 시약이 혼합되는 반응조(100); 시료와 시약의 반응상태를 검출하는 검출기(200); 시료와 시약을 이송받아 상기 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고, 외부로 배출하는 다수의 홀(hole)(301~310)과, 상기 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀에 동시에 걸치는 다수의 유입구(321~325)를 가지는 로터(320)를 포함하고, 상기 로터(320)의 회전에 의해 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되는 스위칭 밸브(300); 다수의 출입구(410)가 방사형으로 구비되고, 상기 각 출입구(410) 중 어느 하나 이상을 선택적으로 연통시켜서, 외부로부터 시료와 시약 중 하나 이상을 선택적으로 공급하는 멀티포트밸브(400); 상기 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료와 시약 중 하나 이상을 상기 스위칭 밸 브(300)로 이송하는 펌프(500); 및, 상기 시료와 시약을 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고, 외부로 배출하기 위하여, 상기 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀(301~310) 중 하나로 공기가 연통되는 공기흡입·배출구(600);를 포함하고, 상기 스위칭 밸브(300)의 인접한 2개의 홀이 2가지 경우로 연통되는 것은, 상기 펌프(500) 및 반응조(100)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(308, 307)이 서로 연통되는 제1의 경우와, 상기 공기흡입·배출구(600) 및 반응조(100)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(306, 307)과, 상기 반응조(100) 및 검출기(200)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(301, 310)이 동시에 서로 연통되는 제2의 경우인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제2의 경우는, 상기 검출기(200) 및 상기 펌프(500)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(308, 309)을 포함하여 동시에 서로 연통되고, 상기 펌프(500) 및 멀티포트밸브(400)는 상기 검출기(200)로부터 이송되는 공기를 상기 멀티포트밸브(400)를 통해 외부로 배출하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 뱃치형 화학분석장치는, 시료와 시약이 혼합되는 반응조(100); 시료와 시약의 반응상태를 검출하는 검출기(200); 시료와 시약을 이송받아 상기 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고, 외부로 배출하는 다수의 홀(hole)(301~310)과, 상기 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀에 동시에 걸치는 다수의 유입구(321~325)를 가지는 로터(320)를 포함하고, 상기 로터(320)의 회 전에 의해 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되는 스위칭 밸브(300); 다수의 출입구(410)가 방사형으로 구비되고, 상기 각 출입구(410) 중 어느 하나 이상을 선택적으로 연통시켜서, 외부로부터 시료와 시약 중 하나 이상을 선택적으로 공급하는 멀티포트밸브(400); 상기 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료와 시약 중 하나 이상을 상기 스위칭 밸브(300)로 이송하는 펌프(500); 및, 상기 시료와 시약을 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고, 외부로 배출하기 위하여, 상기 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀(301~310) 중 하나로 공기가 연통되는 공기흡입·배출구(600);을 포함하고, 상기 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀(307, 308)과 상기 반응조(100) 및 펌프(500)를 각각 연결시키는 연결관(7, 8); 상기 반응조(100)와 연결된 홀(307)에 인접한 다른 홀(306)과 상기 공기흡입·배출구(600)를 연결시키는 연결관(6); 상기 반응조(100) 및 펌프(500)와 공기흡입·배출구(600)에 연결된 홀(307, 308, 306) 이외에 별도로 인접한 2개의 홀(301, 310)과 상기 반응조(100) 및 검출기(200)를 각각 연결시키는 연결관(1, 10)을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수도 있다.

여기서, 상기 펌프(500)와 연결된 홀(308)에 인접한 다른 홀(309)과 상기 검출기(200)을 연결시키는 연결관(9)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 뱃치형 화학분석장치는, 시료와 시약이 혼합되는 반응조(100); 시료와 시약의 반응상태를 검출하는 검출기(200); 시료와 시약을 이송받 아 상기 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고, 외부로 배출하는 다수의 홀(hole)(301~310)과, 상기 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀에 동시에 걸치는 다수의 유입구(321~325)를 가지는 로터(320)를 포함하고, 상기 로터(320)의 회전에 의해 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되는 스위칭 밸브(300); 다수의 출입구(410)가 방사형으로 구비되고, 상기 각 출입구(410) 중 어느 하나 이상을 선택적으로 연통시켜서, 외부로부터 시료와 시약 중 하나 이상을 선택적으로 공급하는 멀티포트밸브(400); 상기 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료와 시약 중 하나 이상을 상기 스위칭 밸브(300)로 이송하는 펌프(500); 및, 상기 시료와 시약을 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고, 외부로 배출하기 위하여, 상기 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀(301~310) 중 하나로 공기가 연통되는 공기흡입·배출구(600);을 포함하고, 상기 스위칭 밸브(300)의, 제1홀(301)은 상기 반응조(100)에 연결되고 상기 검출기(200)에 연결된 제10홀(310)과 연통하며, 제2홀(302)은 상기 반응조(100)에 연결된 제3홀(303)과 연통하며, 제4홀(304)은 상기 반응조(100)에 연결된 제5홀(305)과 연통하되 막혀있고, 제6홀(306)은 상기 공기흡입·배출구(600)에 연결되고, 상기 반응조(100)에 연결된 제7홀(307)과 연통하며, 제7홀(307)은 상기 제6홀(306)과 연통하거나, 상기 펌프(500)에 연결된 제8홀(308)과 연통하며, 제8홀(308)은 상기 제7홀(307)과 연통하거나, 상기 검출기(200)에 연결된 제9홀(309)과 연통하는 것을 특징으로 하는 것도 가능하다.

나아가, 본 발명은 상술한 바와 같은 뱃치형 화학분석장치에 있어서, 상기 스위칭 밸브(300)의 로터(320)는, 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되도록 회전하는 것과, 상기 다수의 유입구(321~325) 중 하나의 유입구가 상기 다수의 홀(301~310) 중 하나의 홀에만 접하도록 회전하는 것이 가능한 것이 더욱 바람직하다.

이와 함께, 본 발명에 따른 뱃치형 화학분석장치에서, 상기 검출기(200)는 2개 이상의 검출기들이고, 상기 2개 이상의 검출기들은 서로 다른 성분을 검출하는 것도 가능하다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 본 발명은, 화학분석장치에 필요한 반응조와 검출기 및 멀티포트밸브 등의 구성요소를 하나의 폐쇄 루프관에 고정하여 연결시키는 것이 아니라, 외부로부터 시료와 시약을 유입하는 상기 멀티포트밸브 등을 다른 구성요소와는 구분되게 별도로 연결시킴으로써, 종래에 입자성 물질이 다량 포함된 시료의 분석시 시약의 반복된 순환에 의해 상기 멀티포트밸브의 홀 내부에 이물질이 끼는 문제점을 해결하고, 다양한 제품 디자인 설계가 가능한 뱃치형 화학분석장치를 제공할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이고, 여기에 도시된 바와 같이 본 발명은 시료와 시약이 혼합되는 반응조(100); 시료와 시약의 반응상태를 검출하는 검출기(200); 시료와 시약을 이송받아 상기 반응조(100)와 검출기(200)로 순환시키고, 외부로 배출하는 스위칭 밸브(300); 외부로부터 시료와 시약을 선택적으로 공급하는 멀티포트밸브(400); 상기 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료와 시약을 상기 스위칭 밸브(300)로 이송하는 펌프(500); 및 시료와 시약의 순환 및 배출을 위하여 상기 스위칭 밸브(300)로 공기가 연통되는 공기흡입·배출구(600)를 포함한다.

이러한 본 발명은 상기 반응조(100), 검출기(200), 멀티포트밸브(400) 및 펌프(500)가 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀에 각각 연결되고, 특히 상기 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀 중 하나로 공기가 연통되는 공기흡입·배출구(600)가 연결되며, 상기 스위칭 밸브(300)의 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되도록 한 것이 특징이다. 이러한 본 발명은 화학분석장치의 구성 요소들을, 특히 외부로부터 시료와 시약을 유입하는 상기 멀티포트밸브(400)를 종래와 같이 하나의 루프관에 연결시켜 고정하는 것이 아니라, 상기 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀에 각각 연결시킴으로써, 종래와 같이 입자성 물질이 많이 포함된 시료를 분리할 때, 시약의 반복된 순환에 의해 상기 멀티포트밸브(400)의 출입구 내부에 이물질이 끼는 문제점을 줄이고자 하는 것이다.

먼저, 상기 반응조(100)는 그 안에서 시료와 시약을 혼합하기 위한 챔버이다. 시료와 시약은 외부로부터 공급되는데, 상기 멀티포트밸브(400)를 통하여 펌프(500)에 의해 스위칭 밸브(300)로 이송된 다음 반응조(100) 상단에 구비된 관을 통하여 반응조(100) 안으로 유입되는 것이다. 상기 시료와 시약은 멀티포트밸브(400)의 다수의 출입구에 의해 종류별로 하나 이상씩 선택적으로 반응조(100) 내부에 포함될 수 있다. 이러한 반응조(100)는 우수한 내열충격성과 화학적 내구성을 갖도록 파이렉스(pyrex) 유리로 만들어질 수 있고, 여기에는 온도센서와 실리콘 고무히터를 상기 반응조(100) 둘레에 부착시켜서 기 설정된 온도로 반응조(100)를 가열할 수 있는 가열기(도시 생략)와 반응조(100) 내부를 혼합할 수 있는 교반기(도시 생략)가 더 포함될 수 있다.

그리고, 상기 검출기(200)는 시료와 시약의 반응상태를 검출 및 분석하는 것으로, 상기 검출기(200)가 검출 및 분석할 수 있는 대상이나 방법 및 구성은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 검출기(200)는 용액이 통과하는 플로우셀과 광원, 검출센서를 포함할 수 있고, 용액(시료와 시약)이 통과하면 빛의 파장에 따라 흡광 또는 형광을 측정하는 것이 가능하며, 전기화학적 센서가 장착되어 있어 특정 성분을 검출할 수도 있다.

또한, 상기 스위칭 밸브(300)는 펌프(500)를 통해 멀티포트밸브(400)로부터 시료와 시약을 이송받아, 상기 반응조(100) 및 검출기(200)로 유입 및 유출되도록 순환시키고, 검출기(200)에서 분석이 끝난 다음에는 상기 시료와 시약을 외부로 배출하는 것이다. 도 2는 본 발명에 따른 스위칭 밸브(300)의 구조 일례를 나타내는 사시도이고, 여기에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭 밸브(300)는 다수의 홀(hole)(301~310)과, 상기 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀에 동시에 걸치는 다수의 유(출)입구(321~325)를 가지는 로터(320)를 포함한다. 그래서, 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 로터(320)의 회전에 의해 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통될 수 있는 것이 특징이다.

즉, 도 3은 본 발명에 따른 스위칭 밸브(300)의 작동 및 기능을 설명하기 위한 모식도이고, 여기에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 유입구(321~325)를 가지는 로터(320)의 회전에 의해 상기 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통될 수 있고, 첫번째 경우는 도 3의 (a)에서 처럼 인접한 2개의 홀(301, 310)이 쌍을 이루어 연통되는 것이고, 두번째 경우는 도 3의 (b)에서 처럼 인접한 2개의 홀(301, 302)이 쌍을 이루어 연통되는 것이다. 도 3의 (c)의 세번째 경우는 스위칭 밸브(300)의 어떠한 홀(hole)(301~310)도 서로 연통되지 않는 경우인데, 이에 대해서는 후술하여 설명하기로 한다.

또한, 상기 멀티포트밸브(400)는 외부로부터 시료와 시약 중 하나 이상을 선택적으로 공급하는 것이다. 도 4는 본 발명에 따른 멀티포트밸브(400)의 구조 일례를 나타내는 사시도이고, 여기에 도시된 바와 같이 상기 멀티포트밸브(400)는 다수의 출입구(410)가 방사형으로 구비되고, 상기 각 출입구(410) 중 어느 하나 이상을 선택적으로 연통시킨다. 즉, 도 5는 본 발명에 따른 멀티포트밸브의 작동 및 기능을 설명하기 위한 모식도이고, 여기에 도시된 바와 같이, 로터에 있는 유입구가 상기 각 출입구(410) 중 어느 하나 이상과 연통됨에 따라, 시료와 시약을 선택적으로 공급할 수 있는 것이다.

또한, 상기 펌프(500)는 상기 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료와 시약 중 하나 이상을 상기 스위칭 밸브(300)로 이송하는 것이다. 이것은 세라믹 피스톤의 회전운동과 상하운동에 의해 상기 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료와 시약을 정량적으로 상기 스위칭 밸브(300)에 이송한다.

또한, 본 발명에서는 특별히 공기흡입·배출구(600)가 스위칭 밸브(300)와 연결된다. 이것은 상기 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀(301~310) 중 하나에 외부로부터 공기를 흡입하거나 배출하는 것인데, 이를 통하여 상기 스위칭 밸브(300)로 이송된 시료와 시약을 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고, 외부로 배출할 수 있는 것이다.

상기한 본 발명은 액상의 시료를 자동으로 분석하는 화학분석장치에 관한 것으로, 이하에서는 실제로 시료를 화학분석 하는 과정을 통하여 본 발명의 특징을 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 뱃치형 화학분석장치로 시료를 분석하기 위해서는, 최소한 시료를 채취하는 단계(S100)와, 시약을 주입하는 단계(S200); 및 시료와 시약을 검출기로 순환시켜 흡광도를 측정하는 단계(S300)를 거쳐야 한다. 그리고, 선택적으로는 상기 시료를 채취(S100)한 다음에, 시료의 탁도 보정을 위하여 초기광도를 측정하거나(S110), 용이한 산화를 위해 시료를 가압 및 가열한 후(S120), 냉각시키는 과정(S130)을 더 수행할 수도 있다. 또한, 상기 흡광도를 측정(S300)한 다음에는 측정된 시료와 시약 즉, 폐액을 배출하는 과정(S310)을 더 수행하는 것도 가능하다.

먼저, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시료가 주입되는 과정(S100)을 설명하기 위한 모식도이다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 멀티포트밸브(400)의 각 출입구(410)는 하나 이상의 시료가 포함된 시료액과 연결되는 것이 필요하다. 물론, 화학분석을 위해 필요한 다양한 시약액과 연결되는 것도 가능하다.

시료 주입을 위하여, 본 발명에 따른 뱃치형 화학분석장치의 스위칭 밸브(300)는, 상기 펌프(500) 및 반응조(100)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(308, 307)이 서로 연통되는 제1의 경우(도 3의 (b)참조)로 설정될 수 있다. 즉, 상기 펌프(500)와 연결된 스위칭 밸브(300)의 일 홀(308)과 상기 반응조(100)와 연결된 다른 일 홀(307)이 스위칭 밸브(300)의 로터(320) 회전에 의해 서로 연통되는 것이다. 그러면, 상기 펌프(500)는 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료를 상기 연통된 2개의 홀(308, 307)을 통하여 반응조(100)로 이송할 수가 있다. 이때, 반응조(100) 내부에 존재하는 공기가 시료 유입에 따라 공기흡입·배출구(600)를 통해 반응조 외부로 배출된다.

상술한 바와 같이, 상기 스위칭 밸브(300)는 기본적으로 상기 펌프(500)로부터 반응조(100)로 시료를 이송할 수 있는 것이고, 이를 위하여 소정의 연결관을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 본 발명의 다른 실시형태는 상기 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀(307, 308)과 상기 반응조(100) 및 펌프(500)를 각각 연결시키는 연결관(7, 8)을 포함하는 것일 수 있고, 이 경우 역시 본 발명에 따른 화학분석장치는 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료를 상기 연통된 2개의 홀(308, 307)을 통하여 반응조(100)로 이송할 수가 있다.

그리고, 본 발명은 선택적으로 상기 시료를 채취(S100)한 다음에, 시료의 탁도 보 정을 위하여 초기광도를 측정하거나(S110), 용이한 산화를 위해 시료를 가압 및 가열한 후(S120), 냉각시키는 과정(S130)을 더 수행할 수도 있다. 상기 시료의 초기광도를 측정하는 것(S110)은 반응조(100)에 유입된 시료를 시약과 혼합시키기 전에, 검출기(200)로 보내어 초기 광도를 측정함으로써, 나중에 측정되는 결과로부터 시료의 탁도/색도를 보정하기 위한 것이다. 또한, 상기 시료를 가압 및 가열하는 것(S120)은 반응조(100)에 시료를 포함시키고, 전처리 시약으로써 산화제를 유입시킨 다음(전처리 시약의 유입은 시료 또는 시약의 주입 방법과 동일), 상기 반응조(100)를 외부와 차단시킨 후, 20여분간 가압 및 가열시키는 것인데, 이는 전처리 시약의 빠른 산화를 촉진시키기 위함이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 반응조가 가압 및 가열되는 상태를 설명하기 위한 모식도이고, 여기에 도시된 바와 같이, 반응조(100)의 가압 및 가열을 위해서는 상기 반응조(100)의 통기구를 막아야 하고, 이를 위하여 본 발명에 따른 상기 스위칭 밸브(300)의 로터(320)는, 상기 다수의 유입구(321~325) 중 하나의 유입구가 상기 다수의 홀(301~310) 중 하나의 홀에만 접하도록 회전하는 것이다(도 3의 (c) 참조). 즉, 로터(320)의 회전에 의해 스위칭 밸브(300)의 어떠한 홀(hole)(301~310)도 서로 연통되지 않도록 하는 것이다. 이와 같이, 본 발명은 상기 스위칭 밸브(300)의 로터(320)가 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되도록 회전하는 것과, 상기 다수의 유입구(321~325) 중 하나의 유입구가 상기 다수의 홀(301~310) 중 하나의 홀에만 접하도록 회전하는 것이 가능하기 때문에, 상기 반응조(100)를 외부와 차단시킬 수 있고, 이를 통하여 전처리 시약이 포함된 시료를 용이하게 가압 및 가열할 수 있는 것이다. 이후에는, 가열된 반응조(100)를 냉각시키고 반응조의 통기구를 여는 과정(S130)이 수행될 수 있다.

다음으로, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시약이 주입되는 상태를 설명하기 위한 모식도이고, 여기에 도시된 바와 같이, 시약의 주입(S200)은 본 발명에 따른 멀티포브밸브(400)의 다수의 출입구(410)를 선택적으로 연통시킴으로써, 상기한 시료의 주입과 같이 간단하고 용이하게 수행될 수 있다.

이어서, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시료와 시약이 검출기로 이송되는 과정(S300)을 설명하기 위한 모식도이고, 여기에 도시된 바와 같이 시료와 시약의 검출기(200)로의 이송을 위하여, 본 발명에 따른 뱃치형 화학분석장치의 스위칭 밸브(300)는, 상기 공기흡입·배출구(600) 및 반응조(100)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(306, 307)과, 상기 반응조(100) 및 검출기(200)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(301, 310)이 동시에 서로 연통되는 제2의 경우(도 3의 (a)참조)로 설정될 수 있다. 즉, 상기 공기흡입·배출구(600)와 연결된 스위칭 밸브(300)의 일 홀(306)과 상기 반응조(100)와 연결된 다른 일 홀(307)이 스위칭 밸브(300)의 로터(320) 회전에 의해 서로 연통되고, 동시에 상기 반응조(100)와 연결된 스위칭 밸브(300)의 다른 홀(301)과 상기 검출기(200)와 연결된 다른 또 다 른 홀(310)이 서로 연통되는 것이다. 그러면, 상기 스위칭 밸브(300)는 반응조(100)에 있는 시료와 시약을 상기 연통된 2쌍의 홀(306, 307)(301, 310)을 통하여 검출기(200)로 이송할 수가 있다.

상술한 바와 같이, 상기 스위칭 밸브(300)는 기본적으로 상기 반응조(100)로부터 검출기(200)로 시료와 시약을 이송할 수 있는 것이고, 이를 위하여 소정의 연결관을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 본 발명의 다른 실시형태는 상기 반응조(100)와 연결된 홀(307)에 인접한 다른 홀(306)과 상기 공기흡입·배출구(600)를 연결시키는 연결관(6); 상기 반응조(100) 및 펌프(500)와 공기흡입·배출구(600)에 연결된 홀(307, 308, 306) 이외에 별도로 인접한 2개의 홀(301, 310)과 상기 반응조(100) 및 검출기(200)를 각각 연결시키는 연결관(1, 10)을 더 포함하는 것일 수 있고, 이 경우 역시 본 발명에 따른 화학분석장치(특히, 스위칭 밸브(300))는 반응조(100)에 있는 시료와 시약을 상기 연통된 2쌍의 홀(306, 307)(301, 310)을 통하여 검출기(200)로 이송할 수가 있다.

이러한 본 발명에 있어서, 상기 반응조(100)로부터 검출기(200)로의 시료와 시약의 이송은, 상기 공기흡입·배출구(600)에 의해 공급되는 공기가 스위칭 밸브(300)의 일 홀(306, 307), 반응조(100), 다시 스위칭 밸브(300)의 다른 홀(301, 310) 및 검출기(200)를 거쳐 이동함으로써, 이루어질 수 있다. 그리고, 검출기(200)에 도달한 시료와 시약 및 공기는 검출기(200)에서 외부로 배출될 수도 있다. 또한, 본 발명은 상기 펌프(500)와 연결된 홀(308)에 인접한 다른 홀(309)과, 상기 검출기(200)을 연결시키는 연결관(9)을 더 포함하는 것도 가능한데, 이는 상기 검출기(200)까지 이동한 시료와 시약 및 공기를 펌프(500)와 멀티포브밸브(400)로 계속해서 이동시키는 것이다.

더욱 바람직하게는, 상기 검출기(200)까지 이동한 공기만을 펌프(500)와 멀티포브밸브(400)로 이송시키는 것이 가능하고, 이러한 본 발명은 상기 이송되는 공기를 통하여, 시료와 시약의 원활한 순환과 함께 상기 펌프(500)와 멀티포브밸브(400) 내부 이물질을 제거하는 효과를 가질 수도 있다. 즉, 본 발명에 따라 상기 스위칭 밸브(300)의 인접한 2개의 홀이 2가지 경우로 연통되는 상기 제2의 경우는, 상기 검출기(200) 및 상기 펌프(500)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(308, 309)을 포함하여 동시에 서로 연통되고, 상기 펌프(500) 및 멀티포트밸브(400)는 상기 검출기(200)로부터 이송되는 공기를 상기 멀티포트밸브(400)를 통해 외부로 배출하는 것이 바람직하다.

이렇게 검출기(200)로 시료와 시약이 이송되면, 본 발명에 따른 화학분석장치의 검출기(200)는 시료와 시약을 검출 및 분석한다. 만약, 반응조(100)로부터 시료와 시약이 전부 이송되었으면, 반응조(100)에 남아 있는 시료와 시약을 따로 배출할 필요가 없겠지만, 검출이 끝난 후 검출기(200)의 시료와 시약을 반응조(100)로 이송하여, 시료와 시약의 일부가 반응조(100)에 남아 있는 경우라면, 본 발명은 다른 시료 분석을 위해 남아 있는 시료를 외부로 배출하는 폐액 배출 과정(S310)을 더 수행하는 것도 가능하다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시료와 시약이 외부로 배출되는 과정(S310)을 설명하기 위한 모식도이고, 여기에 도시된 바와 같이, 반응조(100)에 남아 있는 시료와 시약의 배출은 공기흡입·배출구(600)를 통하여 반응조(100)로 공급된 공기에 의해, 반응조(100) 하단에서부터 스위칭 밸브(300)의 연통된 홀(302, 303)을 거쳐 외부로 배출될 수 있다. 배출구에는 폐액의 배출을 촉진하기 위하여 별도의 펌프(미도시)를 연결할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 뱃치형 화학분석장치는 시료와 시약이 혼합되는 반응조(100); 검출기(200); 스위칭 밸브(300); 멀티포트밸브(400); 펌프(500); 및 공기흡입·배출구(600);를 포함하며, 특히 상기 스위칭 밸브(300)는 시료와 시약을 이송받아 상기 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고 외부로 배출하는 다수의 홀(hole)(301~310)과, 상기 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀에 동시에 걸치는 다수의 유입구(321~325)를 가지는 로터(320)를 포함하며, 상기 로터(320)의 회전에 의해 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되는 것을 특징으로 하여, 외부로부터 시료와 시약을 유입하는 상기 멀티포트밸브(400)를 하나의 루프관에 연결시켜 고정하는 것이 아니라, 다른 구성요소와는 별도로 연결시킴으로써 종래에 시료와 시약의 반복된 순환에 의해 상기 멀티포트밸브(400)의 홀 내부에 이물질이 끼는 단점을 해결할 수 있다.

구체적으로 이러한 본 발명은 도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭 밸브(300)의, 제1홀(301)은 상기 반응조(100)에 연결되고 상기 검출기(200)에 연결된 제10홀(310)과 연통하며, 제2홀(302)은 상기 반응조(100)에 연결된 제3홀(303)과 연통하며, 제3홀(303)은 막혀있는 제4홀(304)과 연통할 수 있으며, 제4홀(304)은 상기 반응조(100)에 연결된 제5홀(305)과 연통하되 막혀있고, 제6홀(306)은 상기 공기흡입·배출구(600)에 연결되고, 상기 반응조(100)에 연결된 제5홀(305) 또는 제7홀(307)과 연통하며, 제7홀(307)은 상기 제6홀(306)과 연통하거나, 상기 펌프(500)에 연결된 제8홀(308)과 연통하며, 제8홀(308)은 상기 제7홀(307)과 연통하거나, 상기 검출기(200)에 연결된 제9홀(309)과 연통하는 것을 특징으로 함으로써, 상기한 과정을 거쳐 본 발명에 따른 효과를 나타낼 수 있는 것이다.

이와 함께, 본 발명에 따른 뱃치형 화학분석장치는, 서로 다른 성분을 검출하는 2개 이상의 검출기(200)를 포함하여, 여러가지 성분을 동시에 또는 순차적으로 검출하는 것도 가능하다. 즉, 상기 검출기(200)는 하나로 연결된 유로 상에 2개 이상의 검출기가 직렬이나 병렬로 배치되어, 여러 성분을 동시에 또는 순차적으로 측정하게 할 수도 있다.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

본 발명은 시료와 시약의 반복된 순환에 의해 외부로부터 시료와 시약을 유입하는 멀티포트밸브의 홀 내부에 이물질이 끼지 않으면서, 다양한 제품 디자인 설계가 가능한 뱃치형 화학분석장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 스위칭 밸브의 구조 일례를 나타내는 사시도이고,

도 3은 본 발명에 따른 스위칭 밸브의 작동 및 기능을 설명하기 위한 모식도이고,

도 4는 본 발명에 따른 멀티포트밸브의 구조 일례를 나타내는 사시도이고,

도 5는 본 발명에 따른 멀티포트밸브의 작동 및 기능을 설명하기 위한 모식도이고,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시료가 주입되는 상태를 설명하기 위한 모식도이고,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 반응조가 가압 및 가열되는 상태를 설명하기 위한 모식도이고,

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시약이 주입되는 상태를 설명하기 위한 모식도이고,

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시료와 시약이 검출기로 이송되는 상태를 설명하기 위한 모식도이고,

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 뱃치형 화학분석장치에서 시료와 시약이 외부로 배출되는 상태를 설명하기 위한 모식도이다.

Claims (7)

1. 시료와 시약이 혼합되는 반응조(100);

   시료와 시약의 반응상태를 검출하는 검출기(200);

   시료와 시약을 이송받아 상기 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고, 외부로 배출하는 다수의 홀(hole)(301~310)과, 상기 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀에 동시에 걸치는 다수의 유입구(321~325)를 가지는 로터(320)를 포함하고, 상기 로터(320)의 회전에 의해 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되는 스위칭 밸브(300);

   다수의 출입구(410)가 방사형으로 구비되고, 상기 각 출입구(410) 중 어느 하나 이상을 선택적으로 연통시켜서, 외부로부터 시료와 시약 중 하나 이상을 선택적으로 공급하는 멀티포트밸브(400);

   상기 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료와 시약 중 하나 이상을 상기 스위칭 밸브(300)로 이송하는 펌프(500); 및,

   상기 시료와 시약을 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고, 외부로 배출하기 위하여, 상기 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀(301~310) 중 하나로 공기를 공급하는 공기흡입·배출구(600);을 포함하고,

   상기 스위칭 밸브(300)의 인접한 2개의 홀이 2가지 경우로 연통되는 것은,

   상기 펌프(500) 및 반응조(100)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(308, 307)이 서로 연통되는 제1의 경우와,

   상기 공기흡입·배출구(600) 및 반응조(100)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(306, 307)과, 상기 반응조(100) 및 검출기(200)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(301, 310)이 동시에 서로 연통되는 제2의 경우인 것을 특징으로 하는 뱃치형 화학분석장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2의 경우는, 상기 검출기(200) 및 상기 펌프(500)와 각각 연결되어 인접한 2개의 홀(308, 309)을 포함하여 동시에 서로 연통되고,

   상기 펌프(500) 및 멀티포트밸브(400)는 상기 검출기(200)로부터 이송되는 공기를 상기 멀티포트밸브(400)를 통해 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 뱃치형 화학분석장치.
3. 시료와 시약이 혼합되는 반응조(100);

   시료와 시약의 반응상태를 검출하는 검출기(200);

   시료와 시약을 이송받아 상기 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고, 외부로 배출하는 다수의 홀(hole)(301~310)과, 상기 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀에 동시에 걸치는 다수의 유입구(321~325)를 가지는 로터(320)를 포함하고, 상기 로터(320)의 회전에 의해 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되는 스위칭 밸브(300);

   다수의 출입구(410)가 방사형으로 구비되고, 상기 각 출입구(410) 중 어느 하나 이상을 선택적으로 연통시켜서, 외부로부터 시료와 시약 중 하나 이상을 선택적으로 공급하는 멀티포트밸브(400);

   상기 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료와 시약 중 하나 이상을 상기 스위칭 밸브(300)로 이송하는 펌프(500); 및,

   상기 시료와 시약을 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고, 외부로 배출하기 위하여, 상기 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀(301~310) 중 하나로 공기를 공급하는 공기흡입·배출구(600);을 포함하고,

   상기 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀(307, 308)과 상기 반응조(100) 및 펌프(500)를 각각 연결시키는 연결관(7, 8);

   상기 반응조(100)와 연결된 홀(307)에 인접한 다른 홀(306)과 상기 공기흡입·배출구(600)을 연결시키는 연결관(6);

   상기 반응조(100) 및 펌프(500)와 공기흡입·배출구(600)에 연결된 홀(307, 308, 306) 이외에 별도로 인접한 2개의 홀(301, 310)과 상기 반응조(100) 및 검출기(200)를 각각 연결시키는 연결관(1, 10)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뱃치형 화학분석장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 펌프(500)와 연결된 홀(308)에 인접한 다른 홀(309)과 상기 검출기(200)을 연결시키는 연결관(9)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뱃치 형 화학분석장치.
5. 시료와 시약이 혼합되는 반응조(100);

   · 시료와 시약의 반응상태를 검출하는 검출기(200);

   시료와 시약을 이송받아 상기 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고, 외부로 배출하는 다수의 홀(hole)(301~310)과, 상기 다수의 홀(301~310) 중 인접한 2개의 홀에 동시에 걸치는 다수의 유입구(321~325)를 가지는 로터(320)를 포함하고, 상기 로터(320)의 회전에 의해 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되는 스위칭 밸브(300);

   다수의 출입구(410)가 방사형으로 구비되고, 상기 각 출입구(410) 중 어느 하나 이상을 선택적으로 연통시켜서, 외부로부터 시료와 시약 중 하나 이상을 선택적으로 공급하는 멀티포트밸브(400);

   상기 멀티포트밸브(400)로부터 공급된 시료와 시약 중 하나 이상을 상기 스위칭 밸브(300)로 이송하는 펌프(500); 및,

   상기 시료와 시약을 반응조(100) 및 검출기(200)로 순환시키고, 외부로 배출하기 위하여, 상기 스위칭 밸브(300)의 다수의 홀(301~310) 중 하나로 공기를 공급하는 공기흡입·배출구(600);을 포함하고,

   상기 스위칭 밸브(300)의,

   제1홀(301)은 상기 반응조(100)에 연결되고 상기 검출기(200)에 연결된 제10 홀(310)과 연통하며,

   제2홀(302)은 상기 반응조(100)에 연결된 제3홀(303)과 연통하며,

   제4홀(304)은 상기 반응조(100)에 연결된 제5홀(305)과 연통하되 막혀있고,

   제6홀(306)은 상기 공기흡입·배출구(600)에 연결되고, 상기 반응조(100)에 연결된 제7홀(307)과 연통하며,

   제7홀(307)은 상기 제6홀(306)과 연통하거나, 상기 펌프(500)에 연결된 제8홀(308)과 연통하며,

   제8홀(308)은 상기 제7홀(307)과 연통하거나, 상기 검출기(200)에 연결된 제9홀(309)과 연통하는 것을 특징으로 하는 뱃치형 화학분석장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 밸브(300)의 로터(320)는, 상기 인접한 2개의 홀이 다르게 쌍을 이루어 2가지 선택적인 경우로 연통되도록 회전하는 것과, 상기 다수의 유입구(321~325) 중 하나의 유입구가 상기 다수의 홀(301~310) 중 하나의 홀에만 접하도록 회전하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 뱃치형 화학분석장치.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출기(200)는 2개 이상의 검출기들이고, 상기 2개 이상의 검출기들은 서로 다른 성분을 검출하는 것을 특징으로 하는 뱃치형 화학분석장치.

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