KR100655786B1 - Preconcentrator equipped with removing ability of water vapor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스센서의 감지성능 한계를 극복하기 위한 시료 사전 농축장치로서, 시료 농축 기능 및 수분을 제거하는 기능을 동시에 하는 시료 농축 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 시료 농축 장치는 시료 농축과 1차 수분 제거의 기능을 하는 시료농축부와 탈착 가스에서 수분의 완전한 제거를 행하는 수분제거부를 구비한 2단계 시료 농축 장치로 구성된다. 본 발명에 따른 시료 농축 장치는 물의 재현성 있고 거의 완전한 제거가 가능하여 향후 전자코를 이용한 인체 진단, 대기 오염 분석 등 수분이 문제가 되는 고감도 측정에 적용될 수 있다. The present invention relates to a sample pre-concentrator for overcoming the limit of detection performance of a gas sensor, and simultaneously relates to a sample-concentrator for simultaneously concentrating a sample and removing water. The sample concentrating device according to the present invention comprises a two-stage sample concentrating device including a sample concentrating unit serving as a sample concentrating unit and a primary water removing unit, and a water removing unit which completely removes water from the desorption gas. The sample concentrating device according to the present invention is reproducible and almost completely removable of water, and can be applied to high sensitivity measurement in which moisture is a problem, such as human diagnosis and air pollution analysis using an electronic nose in the future.

전자코, 가스센서, 시료 농축 장치, 수분 Electronic nose, gas sensor, sample concentrator, moisture

Description

수분 제거 기능을 구비한 시료 농축 장치{Preconcentrator equipped with removing ability of water vapor} Sample concentration device with water removal {Preconcentrator equipped with removing ability of water vapor}             

도 1은 종래의 시료 농축 장치에 대한 블록도이다.1 is a block diagram of a conventional sample concentrating device.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제 1 관점에 따른 시료 농축과 1차 수분 제거를 행하는 시료농축부와 수분의 완전 제거를 행하는 수분제거부의 2단계로 구성되어지는 시료 농축 장치와 동작 단계를 개략적으로 보여주는 블록도이다.2A to 2D illustrate a sample concentrating device and an operation step including two steps of a sample concentrating unit for performing sample concentration and primary water removal and a water removal unit for completely removing water according to the first aspect of the present invention. A schematic block diagram.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 2 관점에 따른 시료 농축 장치와 그 동작 단계를 개략적으로 보여주는 블록도이다.3A to 3D are block diagrams schematically showing a sample concentrating device and an operation step thereof according to a second aspect of the present invention.

도 4는 본 발명의 제 3 관점에 따른 시료 농축 장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다.4 is a block diagram schematically showing a sample concentrating device according to a third aspect of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 시료 농축 장치 21 : 시료농축관10: sample concentration device 21: sample concentration tube

22 : 수분흡착관 23, 24 : 온도 컨트롤러22: moisture adsorption pipe 23, 24: temperature controller

31: 시료 투입구 32: 가스 흡/탈착 장치31: sample inlet 32: gas adsorption / desorption apparatus

34: 발열체 35 : 열전대 34: heating element 35: thermocouple

39: 가스 크로마토그래피 40: 가스센서 39: gas chromatography 40: gas sensor

41, 42, 47 : 유량제어장치 43 : 4-port 밸브41, 42, 47: flow control device 43: 4-port valve

36, 44, 46 : 6-port 밸브 45 : 3-way 밸브36, 44, 46: 6-port valve 45: 3-way valve

38,50 : 진공펌프 51 : 가스라인 38,50 vacuum pump 51 gas line

60 : 전자코 또는 가스센서 70 : 시료 백(bag)60: electronic nose or gas sensor 70: sample bag

80 : 건조 질소 또는 건조 공기80: dry nitrogen or dry air

본 발명은 가스센서에 장착되어 센서의 감지한계 이하의 시료를 측정하기 위해 사용되는 시료의 사전 농축처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시료내의 수분을 제거하고 측정하고자 하는 휘발성 유기 화합물들을 선택적으로 농축하는 기능을 하는 시료 농축 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a pre-concentration processing apparatus of a sample mounted on a gas sensor and used to measure a sample below a sensor's detection limit, and more particularly, selectively removes volatile organic compounds to remove moisture in the sample and to measure the sample. It relates to a sample concentration device that functions to concentrate.

가스센서는 산업안전, 환경감시, 식품산업 등의 분야에 광범위하게 응용되고 있으며, 향후에는 의료 및 기타 새로운 분야에도 응용될 것으로 기대된다. 종래에는 특정 가스만을 인식하는 형태의 가스센서가 주류를 이루었으나, 최근에는 가스센서들을 어레이 형태로 구성하여 냄새에 대한 반응 패턴을 인식하도록 하는 전자코(electronic nose) 기술로 발전되고 있는 추세이다.Gas sensors are widely applied in the fields of industrial safety, environmental monitoring and the food industry, and are expected to be applied to medical and other new fields in the future. Conventionally, a gas sensor of a type that recognizes only a specific gas has become mainstream, but recently, a trend has been developed to an electronic nose technology that recognizes a reaction pattern for odor by configuring the gas sensors in an array form.

특히 전자코 기술은 향후 호흡가스를 이용한 인체진단 등에도 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 인체의 호흡가스에는 질병과 관련한 휘발성 유기 화합물 들(volatile organic compounds, VOCs)이 포함되어 있으며, 따라서 전자코를 이용한 패턴 인식으로 정상인의 호흡가스의 패턴과 질병을 가진 환자의 호흡가스의 패턴이 구분 가능할 것이다.In particular, the electronic nose technology is expected to be utilized in the future diagnosis of human body using breathing gas. The human body's respiratory gas contains volatile organic compounds (VOCs) related to disease, and accordingly pattern recognition using electronic nose distinguishes between the pattern of normal people's respiratory gas and the patient's respiratory gas. It will be possible.

이러한 전자코 기술의 활용을 위해서는 일반적으로 전자코용 센서들이 수분에 대해 어느 정도의 감도를 보여주고 있으므로 인체호흡가스에서 방출되는 다량의 수분이 측정에 영향을 미치지 못하도록 배제하기 위한 방안이 필수적으로 요구된다. 인체호흡가스에 포함되어 있는 휘발성 유기화합물의 농도는 일반적으로 수~수십ppb 수준으로 알려져 있으나, 호흡가스에 포함되어 있는 수분의 함량은 40,000~50,000ppm 수준으로 휘발성 유기화합물의 농도에 비해 십만배 이상 높은 수치이다. 따라서, 이 수분을 어떻게 처리하여 저감시키고 시료에서 휘발성 유기화합물의 농도를 어떻게 농축시키는가 하는 문제가 인체진단 응용을 현실화하기 위해 극복해야하는 핵심 과제중 하나이다. 뿐만 아니라 수분에 대한 영향을 배제하는 기술은 대기 환경 분석 등의 타 응용분야에서도 요구되고 있으며 앞으로 전자코 및 가스센서의 응용분야가 확장됨에 따라 더욱더 다양한 응용이 가능할 것으로 기대된다.In order to use the electronic nose technology, since the sensors for the electronic nose generally show some sensitivity to moisture, a method for excluding large amounts of moisture emitted from the human breathing gas does not affect the measurement is required. . The concentration of volatile organic compounds in human breathing gas is generally known to be in the range of several to several tens of ppb, but the moisture content in the breathing gas is in the range of 40,000 to 50,000 ppm, which is 100,000 times higher than the concentration of volatile organic compounds. It is a high figure. Thus, how to treat and reduce this moisture and how to concentrate the concentration of volatile organic compounds in the sample is one of the key challenges to overcome in order to realize human diagnostic applications. In addition, the technology for excluding the influence on the water is required in other applications such as analysis of the air environment, and it is expected that various applications will be possible as the application fields of the electronic nose and gas sensor are expanded in the future.

도 1은 종래의 시료 농축 장치에 대한 개략적인 블록도이다. 도 1에서 시료 농축 장치의 후단에는 감지장치로서 가스크로마토그래피(gas chromatography, 39)와 가스센서(40)가 연결되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 시료 농축 장치는 시료투입구(31)를 통해 들어온 시료는 6-port 밸브(36)를 통과하여 가스 흡/탈착 장치(32) 내의 시료농축관(33)으로 주입된다. 시료농축관(33)에서 휘발성 유 기화합물과 소량의 수분만이 흡착제에 흡착되고 대부분의 수분과 가스는 진공펌프(38)를 통해 밖으로 배출된다. 그리고, 종래의 시료 농축 장치에는 시료농축 동작을 하는 가스센서(40)와 이 가스센서(40)의 안정을 위하여 일정한 속도로 건조 공기를 유입하는 건조 공기 유입구(37), 및 이들 사이에 배치되는 가스크로마토그래피(39)가 구비된다.1 is a schematic block diagram of a conventional sample concentrating device. In FIG. 1, a gas chromatography 39 and a gas sensor 40 are connected to a rear end of the sample concentrating device as a sensing device. As shown in FIG. 1, in the conventional sample concentrating device, the sample entering through the sample inlet 31 passes through the 6-port valve 36 to the sample concentrating tube 33 in the gas adsorption / desorption device 32. Is injected. In the sample concentration tube 33, only a volatile organic compound and a small amount of water are adsorbed to the adsorbent, and most of the moisture and gas are discharged out through the vacuum pump 38. In the conventional sample concentrating device, a gas sensor 40 for conducting a sample concentration operation and a dry air inlet 37 for introducing dry air at a constant speed to stabilize the gas sensor 40 are disposed therebetween. Gas chromatography 39 is provided.

상술한 종래의 시료 농축 장치는 주로 가스크로마토그래피 등에서 사용되어져 왔으며 일반적으로 고분자, 그라파이트 카본(graphitized carbon), 카본 분자체(carbon molecular sieve) 등의 재료를 이용하여 휘발성 유기 화합물들을 비교적 장시간의 흡착과 상대적으로 짧은 시간의 탈착 과정을 통해서 농축한다. 이렇게 흡착과 탈착의 방법으로 시료농축을 진행할 경우 탈착 가스 내에서 수분의 함량은 흡착제의 수분 흡착 용량에 의해 결정된다.The above-described conventional sample concentrator has been mainly used in gas chromatography and the like. Generally, polymers, graphite carbon, carbon molecular sieve, and the like are used to adsorb volatile organic compounds for a relatively long time. Concentrate through a relatively short desorption process. When the sample is concentrated by the adsorption and desorption method, the moisture content in the desorption gas is determined by the moisture adsorption capacity of the adsorbent.

일반적으로 잘 알려진 Tenax, Carbotrap 등의 고체흡착제는 수분 흡착용량이 작은 편이나, 카본 분자체 등의 강한 흡착제는 다량의 수분을 포함하게 된다. 다량의 수분을 포함할 경우에는 기존의 가스크로마토그래피 장비에서도 수분의 응결현상에 기인한 칼럼(column)의 막힘현상 등이 발생하기 때문에 이를 제거하기 위해 농축전 수분제거, 또는 시료 흡착후 건조 가스(gas)를 이용한 세척(flushing)을 통한 수분제거 등의 방법들이 제안되어져 왔다. 이렇게 할 경우에 가스크로마토그래피 분석에서는 문제가 되지 않을 수준으로 수분의 양을 제어할 수 있다. 하지만, 인체 진단을 목적으로 하는 전자코 분석에서는 이렇게 탈착되는 수분의 양도 휘발성 유기화합물의 양에 비해 훨씬 많기 때문에 분석에 치명적인 영향을 미칠 수 있 다. Solid adsorbents such as Tenax and Carbotrap, which are generally well known, have a small water adsorption capacity, but strong adsorbents such as carbon molecular sieves contain a large amount of water. If it contains a large amount of water, clogging of the column due to water condensation occurs in the existing gas chromatography equipment. Methods such as water removal through flushing with gas have been proposed. This allows the amount of moisture to be controlled to a level that will not be an issue for gas chromatography analysis. However, in the electronic nose analysis for the purpose of human diagnosis, the amount of water desorbed is much higher than the amount of volatile organic compounds, which may have a fatal effect on the analysis.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 기존의 흡착/탈착의 방법으로 동작하는 시료 농축 장치를 개선하여 수분의 영향을 완전히 배제시킬 수 있는 시료 농축 장치로서, 특히 인체호흡가스처럼 다량의 수분을 함유하고 센서의 감지한계능 이하의 낮은 농도의 휘발성 유기 화합물 가스를 포함한 시료를 분석하기 위한 시료 농축 장치를 제공하는 것이다.
The technical problem to be achieved in the present invention is a sample concentrating device that can completely eliminate the effect of moisture by improving the sample concentrating device operating by the existing adsorption / desorption method, in particular, contains a large amount of moisture, such as human breathing gas and sensor It is to provide a sample concentrating device for analyzing a sample containing a low concentration of volatile organic compound gas below the detection limit of.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 주된 관점에서는 시료농축 및 1차적인 수분제거 역할을 하는 시료농축부와 수분의 완전제거 역할을 수행하는 수분제거부로 구성되는 가스 시료 농축 장치를 제공한다. 여기서, 이들 시료농축부와 수분제거부는 서로 직렬로 배열되어 시료 농축과 수분 제거의 기능을 수행하게 된다.In order to achieve the above technical problem, a main aspect of the present invention provides a gas sample concentrating device including a sample concentrating part serving as a sample concentrating and primary water removing part and a water removing part serving as a complete removal of water. . Here, the sample concentration unit and the water removal unit are arranged in series with each other to perform the functions of sample concentration and water removal.

바람직하게, 시료농축부는 기존의 흡탈착 장치와 유사하게 구성되며, 수분 흡착 용량이 작은 Tenax 또는 Carbotrap 등의 흡착제를 사용하는 것이 바람직하다. 수분제거부는 시료농축부와 유사한 형태로 구성되나 흡착제로는 실리카 비드 등 극성분자인 수분을 선택적으로 흡착할 수 있는 흡착제를 사용한다. 이들 시료농축부와 수분제거부를 직렬로 배열하는 경우, 시료농축단계에서 탈착된 가스에 포함된 수분이 수분제거 장치를 통과하면서 완전히 제거되어 수분이 없는 고 농축 시료를 만드는 것이 가능하다.Preferably, the sample concentration unit is configured similarly to the existing adsorption and desorption apparatus, it is preferable to use an adsorbent such as Tenax or Carbotrap having a small water adsorption capacity. The water removal part is configured in a similar form to the sample concentration part, but as an adsorbent, an adsorbent that can selectively adsorb moisture which is a polar molecule such as silica beads is used. When the sample concentration unit and the water removal unit are arranged in series, it is possible to completely remove water contained in the gas desorbed in the sample concentration step while passing through the water removal device to make a highly concentrated sample without moisture.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 시료 농축 장치에 대해 더욱 자세하게 설명한다. 다음에 설명하는 실시예에서는 시료농축부와 수분제거부를 구비한 2단계 시료 농축 장치를 설명한다. 시료 농축 장치의 시료농축부와 수분제거부는 아래의 설명으로부터 명확하게 될 것이다.Hereinafter, a sample concentrating device according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In the following example, a two-stage sample concentrating device including a sample concentrating unit and a water removing unit will be described. The sample concentration section and the water removal section of the sample concentration apparatus will be apparent from the description below.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제 1 관점에 따른 시료 농축 장치의 구성과 동작 과정을 개략적으로 보여주는 블록도이다.2A to 2D are block diagrams schematically illustrating a configuration and an operation process of a sample concentrating device according to a first aspect of the present invention.

도 2a 내지 도 2d에서 볼 수 있는 것처럼 본 발명의 제 1 관점에 따른 시료 농축 장치(10)는 기본적으로 전자코 또는 가스 센서 등의 센서(60), 시료 백(70) 및 건조 질소 또는 건조 공기를 공급하는 건조 가스 공급부(80)에 직접 또는 3-way 밸브(45) 등으로 연결되며, 시료농축관(21), 수분흡착관(22), 6-port 밸브(44), 4-port 밸브(43) 및 펌프(50)를 구비한다. 그리고, 시료 농축 장치(10)는 시료농축관(21)에 결합되는 제 1 온도 컨트롤러(24), 수분흡착관(22)에 결합되는 제 2 온도 컨트롤러(23), 및 유량제어장치(41, 42)를 구비한다. 상술한 구성에 의해, 본 시료 농축 장치(10)는 수분의 영향을 완전히 배제시킬 수 있도록 시료농축단계, 탈착단계, 탈착시료주입단계 및 세척단계로 동작한다.As can be seen in Figures 2a to 2d, the sample concentrating device 10 according to the first aspect of the present invention is basically a sensor 60, such as an electronic nose or gas sensor, a sample bag 70 and dry nitrogen or dry air It is directly connected to the dry gas supply unit 80 for supplying a 3-way valve 45 or the like, and the sample concentration tube 21, the water adsorption tube 22, 6-port valve 44, 4-port valve 43 and the pump 50 are provided. The sample concentrating device 10 includes a first temperature controller 24 coupled to the sample concentration tube 21, a second temperature controller 23 coupled to the moisture adsorption tube 22, and a flow control device 41. 42). By the above-described configuration, the sample concentrating device 10 operates in a sample concentration step, a desorption step, a desorption sample injection step and a washing step so as to completely exclude the influence of moisture.

구체적으로, 시료농축단계는 도 2a에 도시한 바와 같이 시료 백(bag)(70)에서 나온 시료는 가스라인(51)과 6-port 밸브(44) 및 4-port 밸브(43)를 통과하여 시료농축관(21)으로 주입된다. 시료농축관(21)에서 시료내의 휘발성 유기화합물과 소량의 수분만이 흡착제에 흡착되고 대부분의 수분과 나머지 가스는 진공펌프(50)를 통해 밖으로 배출된다. 본 단계에서는 유량흐름 속도를 제어하기 위해서 유량제어장치(41)가 사용됨이 바람직하며 일반적으로 많이 사용되는 MFC(mass flow controller)가 사용되어질 수 있다. 흡착시에 유량은 수~수백 ml/min 수준이 바람직한데, 유량이 지나치게 작을 경우에는 충분한 농축을 얻기 위한 흡착시간이 길어지는 단점이 있고 유량이 지나치게 많을 경우에는 흡착제에 완전히 흡착되지 않고 흡착관을 통과하는 현상(breakthrough)이 발생할 수 있다. 시료농축 동작을 하는 동안 센서에는 건조 질소 또는 건조 공기(80)가 일정한 속도로 유입되어 센서를 안정화시켜주는 것이 바람직하다. 본 단계에서 수분흡착관(22)의 온도는 상온이 바람직하나 탈착 온도로 승온되어 있어도 무방하다.Specifically, in the sample concentration step, as shown in FIG. 2A, the sample from the sample bag 70 passes through the gas line 51, the 6-port valve 44, and the 4-port valve 43. It is injected into the sample concentration tube 21. In the sample concentration tube 21, only the volatile organic compound and a small amount of water in the sample are adsorbed to the adsorbent and most of the moisture and the remaining gas are discharged out through the vacuum pump 50. In this step, it is preferable that the flow control device 41 is used to control the flow rate of flow, and a mass flow controller (MFC) which is generally used can be used. At the time of adsorption, the flow rate is preferably in the range of several hundreds of ml / min. If the flow rate is too small, the adsorption time for obtaining sufficient concentration is long. If the flow rate is too high, the adsorption tube is not completely adsorbed by the adsorbent. Breakthrough may occur. During the sample concentration operation, the sensor is preferably supplied with dry nitrogen or dry air 80 at a constant rate to stabilize the sensor. In this step, the temperature of the water adsorption tube 22 is preferably room temperature, but may be elevated to the desorption temperature.

다음, 탈착 단계는 도 2b에 도시한 바와 같이 4-port 밸브(43)가 스위칭되어 시료농축관(21)이 고립된 상태에서 승온되게 된다. 이렇게 할 경우에 휘발성 유기화합물들 간의 탈착온도 차이에 따른 영향이 줄어든다. 4-port 밸브(43)를 사용하지 않고 시료농축관(21)이 열린 상태에서 탈착을 진행하게 되면 낮은 온도에서 탈착이 일어나는 가벼운 유기화합물들이 먼저 탈착되고 높은 온도에서 탈착이 일어나는 무거운 유기화합물들은 늦게 탈착되는 현상이 일어난다. 이러한 탈착 온도의 차이에 따른 시료의 분리현상을 방지하기 위하여 4-port 밸브(43)를 사용하여 탈착과 탈착시료의 센서로의 주입단계를 완전히 분리하는 것이 바람직하다.Next, in the detachment step, as shown in FIG. 2B, the 4-port valve 43 is switched to raise the temperature in the isolated state of the sample concentration tube 21. In this case, the effect of the difference in desorption temperature between volatile organic compounds is reduced. If desorption proceeds while the sample concentration tube 21 is opened without using the 4-port valve 43, the light organic compounds desorption at low temperature are desorbed first, and the heavy organic compounds desorption at high temperature are delayed. Desorption occurs. In order to prevent separation of the sample due to the difference in the desorption temperature, it is preferable to completely separate the step of desorption and the desorption sample injection into the sensor using the 4-port valve 43.

본 발명의 경우에는 시료농축관(21)이 완전히 밀폐된 상태에서 탈착이 진행 되고 탈착이 충분히 일어난 후에 시료주입 동작이 진행되므로 휘발성 유기 화합물들 간의 탈착 온도의 차이에 따른 영향을 없앨 수 있다. 단일 종류 또는 비슷한 탈착 온도를 가지는 유기화합물들만을 측정하고자 할 경우에는 도 2b에서 4-port 밸브(43)가 제거된 상태로 흡착관이 바로 6-port 밸브(44)에 연결되어질 수 있다.In the case of the present invention, the desorption proceeds in a state where the sample concentration tube 21 is completely enclosed, and the sample injection operation is performed after the desorption has sufficiently occurred, thereby eliminating the influence of the difference in desorption temperature between volatile organic compounds. In the case where only organic compounds having a single type or similar desorption temperature are to be measured, the adsorption tube may be directly connected to the 6-port valve 44 with the 4-port valve 43 removed in FIG. 2B.

다음, 탈착시료주입단계는 도 2c에 도시한 바와 같이 시료농축관(21)에서 탈착된 탈착가스가 수분흡착관(22)을 통과하여 센서(60)로 주입되게 된다. 이때 탈착가스에는 소량의 수분만이 존재하므로 수분흡착관(22)을 통해 효율적인 수분제거가 가능하다. 탈착가스의 수분은 시료농축관(21)에서 사용된 흡착제의 종류와 흡착제의 사용량에 관계하지만 Tenax나 Carbotrap 등의 수분 흡착용량이 작은 흡착제를 0.1g 정도 사용할 경우에 대체로 1ug 이하 수준의 극히 작은 량으로 존재할 것으로 추정된다. 본 단계에서 수분흡착관(22)의 온도는 반드시 상온 또는 그 이하의 온도로 유지되어 효율적으로 수분을 흡착할 수 있어야 한다. 재현성 있는 수분제거를 위해서 필요시에는 온도 제어를 통해 수분 흡착제거시의 수분흡착관의 온도를 일정하게 저온 제어하는 방법이 사용되어질 수도 있다.Next, in the desorption sample injection step, as shown in FIG. 2C, desorption gas desorbed from the sample concentration tube 21 is injected into the sensor 60 through the water adsorption tube 22. At this time, since only a small amount of moisture is present in the desorption gas, efficient water removal is possible through the water adsorption tube 22. The moisture of the desorption gas is related to the type of adsorbent used in the sample condenser 21 and the amount of adsorbent used. However, when 0.1g of an adsorbent having a small water adsorption capacity such as Tenax or Carbotrap is used, an extremely small amount of less than 1 ug is generally used. It is assumed to exist. In this step, the temperature of the water adsorption tube 22 must be maintained at a temperature of or below room temperature to be able to efficiently adsorb moisture. For reproducible water removal, if necessary, a method of controlling the temperature of the water adsorption tube at a constant low temperature through moisture control may be used.

다음, 세척단계는 도 2d에 도시한 바와 같이 흡착관 세척은 흡착관(21,22)의 온도를 탈착 온도까지 승온시키고 건조 질소 또는 건조 공기(80)를 흘려서 진행한다. 수분흡착관(22)은 가열 장치를 장착하여 수분흡착 재료를 다수회 재생 사용함이 바람직하나 필요에 따라서는 가열 장치를 사용하지 않고 1회용의 수분흡착재료를 사용함도 가능하다.Next, as shown in FIG. 2D, the washing of the adsorption tube proceeds by raising the temperature of the adsorption tubes 21 and 22 to the desorption temperature and flowing dry nitrogen or dry air 80. The water adsorption tube 22 is preferably equipped with a heating device to regenerate the water adsorption material a plurality of times. However, if necessary, a water adsorption material for one time may be used without using a heating device.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 2 관점에 따른 시료 농축 장치의 구성과 동작과정을 보여주는 블록도이다.3A to 3D are block diagrams showing the construction and operation of the sample concentrating device according to the second aspect of the present invention.

도 3a 내지 도 3d에서 볼 수 있는 것처럼 본 시료 농축 장치는 1개의 6-port 밸브(46)와 1개의 유량제어장치(47)가 더 사용되었다는 점을 제외하고 제 1 관점의 시료 농축 장치와 동일하며, 추가된 6-port 밸브(47)는 수분흡착관(22)의 탈착 동작시 탈착된 수분이 센서(60)로 유입되지 않도록 하는 기능을 수행한다. 다시 말해서, 본 발명의 제 2 관점에서는 수분흡착관의 수분 탈착 동작시에 탈착된 수분이 센서에 영향을 미치는 것을 방지하기 위하여 추가적으로 또 다른 6-port 밸브(47)를 설치하는 것을 특징으로 한다. 그 이외의 구성 및 동작 과정은 본 발명의 제 1 관점에 따른 시료 농축 장치와 실질적으로 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.As shown in FIGS. 3A-3D, the sample concentrator is identical to the sample concentrator of the first aspect except that one 6-port valve 46 and one flow controller 47 are further used. And, the added 6-port valve 47 serves to prevent the desorbed water is introduced into the sensor 60 during the desorption operation of the water adsorption pipe (22). In other words, in the second aspect of the present invention, another 6-port valve 47 is additionally installed in order to prevent the desorbed water from affecting the sensor during the water desorption operation of the water adsorption tube. Other configuration and operation process is substantially the same as the sample concentrating device according to the first aspect of the present invention, detailed description thereof will be omitted.

도 4는 본 발명의 제 3 관점에 따른 시료 농축 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.4 is a block diagram showing a configuration of a sample concentrating device according to a third aspect of the present invention.

도 4에서 볼 수 있듯이, 본 시료 농축 장치는 제 1 관점에 따른 시료 농축 장치에서 4-port 밸브를 사용하지 않은 구조이다. 본 실시예에서 측정하고자 하는 휘발성 유기화합물이 한 종류이거나 아니면 서로 유사한 탈착 특성을 지니고 있어 거의 동시에 탈착이 일어나는 경우에는 4-port 밸브를 이용한 탈착 시료의 포커싱(focusing)이 요구되지 않는다. 따라서, 본 발명의 제 3 관점에 따르면, 도 4와 같이 하나의 6-port 밸브가 구비된 간단한 구조의 시료 농축 장치가 제공될 수 있다. 본 실시예의 경우, 탈착과 탈착시료의 센서(60)로의 주입이 동시에 행해진다. 그 이외의 구성 및 동작 과정은 본 발명의 제 1 관점에 따른 시료 농축 장치와 실질적으로 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.As shown in Figure 4, the sample concentrating device is a structure that does not use a 4-port valve in the sample concentrating device according to the first aspect. In the present embodiment, if the volatile organic compounds to be measured are one kind or have similar desorption characteristics, desorption occurs almost simultaneously, and focusing of the desorption sample using the 4-port valve is not required. Therefore, according to the third aspect of the present invention, a sample concentrating device having a simple structure with one 6-port valve as shown in FIG. 4 may be provided. In this embodiment, the desorption and the desorption sample are injected into the sensor 60 at the same time. Other configuration and operation process is substantially the same as the sample concentrating device according to the first aspect of the present invention, detailed description thereof will be omitted.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 시료 농축 장치는 인체호흡가스처럼 다량의 수분을 함유하고 센서의 감지한계능 이하의 낮은 농도의 휘발성 유기 화합물 가스를 포함한 시료에서 효과적으로 수분을 제거하고 유기화합물 가스들을 농축하기 위한 시료 농축 장치로 사용되어질 수 있다.As described above, the sample concentrating device according to the present invention effectively removes moisture from the sample containing a large amount of moisture like the human breathing gas and contains a low concentration of volatile organic compound gas below the sensor's sensing capability and concentrates the organic compound gases. It can be used as a sample concentration device for.

Claims (9)

시료 백 및 센서에 결합되어 가스를 포함한 시료에서 수분을 제거하고 상기 가스를 농축하는 가스 시료 농축 장치에 있어서,A gas sample concentrating device coupled to a sample bag and a sensor to remove moisture from a sample including a gas and to concentrate the gas, 관 내부에 삽입된 흡착제를 구비하며 상기 시료 내의 가스를 흡착하여 농축하고 상기 시료 내의 수분 중 소량을 흡착하고 대부분을 통과시키는 시료농축부; 및A sample concentrating unit having an adsorbent inserted in the tube and adsorbing and concentrating the gas in the sample, adsorbing a small amount of water in the sample, and passing most of the sample; And 또 다른 관 내부에 삽입된 또 다른 흡착제를 구비하며 상기 시료농축부에서 나오는 상기 시료 내의 수분을 선택적으로 흡착하여 제거하는 수분제거부를 포함하되,And another adsorbent is inserted into the inside of the tube and includes a water removal unit for selectively adsorbing to remove the moisture in the sample from the sample concentration, 상기 시료농축부 및 상기 수분제거부는 직렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 시료 농축 장치.The sample concentrating unit and the water removing unit is a gas sample concentration device, characterized in that arranged in series. 제 1 항에 있어서, 상기 시료농축부의 상기 흡착제는 사용량 0.1 그램에 대하여 1 마이크로그램 이하의 수분 흡착 용량을 갖는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 가스 시료 농축 장치.The gas sample concentration device according to claim 1, wherein the adsorbent of the sample concentration unit has a water adsorption capacity of 1 microgram or less with respect to 0.1 gram of the used amount. 제 1 항에 있어서, 상기 시료농축부 내의 시료농축관을 4-port 밸브를 이용하여 완전히 고립된 상태로 탈착시키는 것을 특징으로 하는 가스 시료 농축 장치.The gas sample concentrating device according to claim 1, wherein the sample condenser in the sample condenser is detached in a completely isolated state by using a 4-port valve. 제 1 항에 있어서, 상기 수분제거부의 상기 흡착제는 극성 수분 흡착제인 것을 특징으로 하는 가스 시료 농축 장치.The gas sample concentrating device according to claim 1, wherein the adsorbent of the water removing unit is a polar moisture adsorbent. 제 4 항에 있어서, 상기 극성 수분 흡착제는 실리카 비드인 것을 특징으로 하는 가스 시료 농축 장치.The gas sample concentrating device according to claim 4, wherein the polar moisture adsorbent is silica beads. 제 4 항에 있어서, 상기 수분제거부의 상기 흡착제를 수회 재생 사용하기 위하여 상기 수분제거부 내의 수분흡착관에 결합되는 가열 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 시료 농축 장치.5. The gas sample concentrating device according to claim 4, further comprising a heating device coupled to a water adsorption tube in the water removal part for regeneration of the adsorbent of the water removal part several times. 시료 백 및 센서에 결합되어 가스를 포함한 시료에서 수분을 제거하고 상기 가스를 농축하는 가스 시료 농축 장치에 있어서,A gas sample concentrating device coupled to a sample bag and a sensor to remove moisture from a sample including a gas and to concentrate the gas, 상기 시료를 농축하는 시료농축관;A sample concentrating tube for concentrating the sample; 상기 센서에 연결되며 상기 수분을 제거하는 수분흡착관;A water adsorption tube connected to the sensor and removing the water; 상기 가스를 배출하는 펌프; 및A pump for discharging the gas; And 상기 시료 백, 상기 시료농축관, 상기 수분흡착관 및 상기 펌프가 연결되는 6-port 밸브를 포함하되,Including a 6-port valve to which the sample bag, the sample condenser, the water adsorption tube and the pump, 상기 시료농축관과 상기 수분흡착관은 상기 시료 백 및 상기 펌프 사이에서 직렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 시료 농축 장치.And said sample condenser and said moisture absorbent tube are arranged in series between said sample bag and said pump. 제 7 항에 있어서, 상기 6-port 밸브와 상기 시료농축관과의 사이에 결합되는 4-port 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 시료 농축 장치.8. The gas sample concentrating device according to claim 7, further comprising a 4-port valve coupled between the 6-port valve and the sample condenser. 제 8 항에 있어서, 상기 수분흡착관의 수분 탈착 동작시에 탈착된 수분이 상기 센서에 영향을 미치는 것을 방지하기 위하여 상기 6-port 밸브 및 상기 센서와 상기 수분흡착관과의 사이에 추가적으로 결합되는 또 다른 6-port 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 시료 농축 장치.According to claim 8, The 6-port valve and the sensor is further coupled between the sensor and the moisture adsorption tube in order to prevent the moisture desorbed during the water desorption operation of the moisture adsorption tube affects the sensor. The gas sample concentrating device further comprises another 6-port valve.
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