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KR102104741B1 - 슬라이딩 방식의 교체형 유체 분석 챔버 모듈 - Google Patents

슬라이딩 방식의 교체형 유체 분석 챔버 모듈 Download PDF

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KR102104741B1
KR102104741B1 KR1020190018063A KR20190018063A KR102104741B1 KR 102104741 B1 KR102104741 B1 KR 102104741B1 KR 1020190018063 A KR1020190018063 A KR 1020190018063A KR 20190018063 A KR20190018063 A KR 20190018063A KR 102104741 B1 KR102104741 B1 KR 102104741B1
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임시형
이장현
이영석
송애란
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국민대학교산학협력단
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Abstract

분석 소자를 슬라이딩 방식으로 교체할 수 있는 유체 분석 챔버 모듈이 제공된다. 이는 미들몸체, 상부몸체, 및 하부몸체를 포함하고, 상부몸체와 하부몸체는 회동하여 미들몸체의 상면과 하면으로 접하거나 접한 상태로부터 벗어날 수 있다. 미들몸체는 분석 소자가 안착된 트레이가 장착될 수 있는 챔버 홀을 제공한다. 미들몸체의 전단면에는 트레이 수납구가 마련되어 트레이가 수납구를 통해 챔버 홀에 장착된다. 상부몸체와 하부몸체가 회동하여 미들몸체의 상면과 하면에 각각 접하면 챔버 홀이 닫히고 유체의 공급라인과 배출라인이 밀폐되며, 또한 전원 공급 및 신호 전달을 위한 포고핀이 분석 소자의 전극에 접속된다.

Description

슬라이딩 방식의 교체형 유체 분석 챔버 모듈{SLIDING TYPE REPLACEABLE FLUID ANALYSIS CHAMBER MODULE}
본 발명은 유체 분석 챔버 모듈에 관한 것으로서, 분석 소자의 삽탈이 용이하여 간단하게 분석 시스템의 구축이 가능한 유체 분석 챔버 모듈에 관한 것이다.
증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되는 휘발성 유기 화합물은 대기 중이나 호흡 가스에 낮은 농도로 존재하게 된다. 이러한 휘발성 유기 화합물은 대기 오염 물질이면서 발암성을 띄는 독성 화합물로 알려져 있지만, 통상 낮은 농도로 존재하기 때문에 일반적인 센서로는 검출이 어렵다.
따라서 일반적으로 미량의 가스를 검출하기 위해서 특수한 유체 분석 도구를 제작하여 사용한다. 통상적으로 이용되고 있는 전통적인 유체 분석 시스템은 필요한 요소들을 갖추고 있는 분석 소자를 사용하여 시스템 또는 장치를 제작하여 사용한다. 이를테면, 탄소 폼과 같은 소재를 챔버 하우징 내에 포함시킨 분석 소자의 전원 공급 및 신호제어를 위해 다른 요소들의 전극에 와이어본딩 등으로 연결하는 과정을 통해 시스템을 구성한다. 즉, 밀폐된 챔버를 제작하여야 하고 와이어본딩 등의 작업을 항상 수행하여야 하는 불편함이 있고, 한번 사용된 분석 소자는 재사용이 안되며, 매 분석 시 이와 같은 분석 시스템을 구축하여야 하는 어려움이 있다.
한국공개특허 10-2007-0105317
본 발명은 분석 소자의 교체가 용이한 유체 분석 챔버 모듈을 제공한다.
본 발명은 슬라이딩 방식으로 분석 소자를 교체할 수 있는 유체 분석 챔버 모듈을 제공한다.
본 발명은 유체 분석 챔버 모듈을 제공하며, 이는: 상면의 중앙 부위에 상하방향으로 개방된 챔버 홀을 가지며, 전단 면에 배치된 트레이 수납구를 구비하는 미들몸체; 상면에 분석 소자의 안착부를 가지며, 안착된 분석 소자가 상기 챔버 홀 내에 위치하도록 상기 트레이 수납구를 통해 슬라이딩 방식으로 상기 챔버 홀에 삽탈가능한 트레이; 상면에 형성된 유체 입구 및 출구 포트를 가지는 하우징을 구비하는 분석 소자; 상기 미들몸체의 상면에 접하는 폐쇄위치와 개방위치 간을 이동가능하도록 설치되고, 상기 폐쇄위치에서 상기 챔버 홀에 삽입된 상기 분석 소자의 상기 유체 입구 및 출구와 각각 기밀되도록 연통하여 결합되는 유체 입구 및 출구 포트 유닛을 가지는 상부몸체; 및 상기 미들몸체의 하면에 접하는 폐쇄위치와 개방위치 간을 이동 가능하도록 설치된 하부몸체;를 포함한다.
상기 하부몸체는 상면에 설치된 포고핀들을 포함하고, 상기 하부몸체가 폐쇄위치에 있을 때 상기 포고핀들이 상기 분석 소자와 접속할 수 있다.
상기 미들몸체는 후단의 상면과 하면에 설치되는 랙기어부를 더 포함하고, 상기 상부몸체와 상기 하부몸체는 각각의 후단에 상기 랙기어부에 기어 동작이 가능하게 결합되는 피니언기어부를 포함하며, 상기 상부몸체와 상기 하부몸체는 기어 결합 부위를 중심으로 회동하여 각각의 폐쇄위치와 개방위치 간을 이동할 수 있다.
상기 상부몸체의 상기 유체 입구 및 출구 포트 유닛의 하단 부위에는 상기 분석 소자 하우징의 상기 유체 입구와 상기 유체 출구에 각각과 연통 시에 기밀을 유지하도록 실링부재들이 각각 배치될 수 있다.
상기 미들몸체, 상기 상부몸체, 및 상기 하부몸체 중의 둘 이상에 설치되어 상기 상부몸체와 상기 하부몸체가 각각 폐쇄위치에 있을 때 각각의 폐쇄위치를 유지하도록 동작하는 마그넷 부재들을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 분석 소자의 장착 및 교체가 용이한 유체 분석 챔버 모듈이 제공된다. 유체 분석 챔버 모듈은 분석 소자를 트레이에 올려놓고, 그를 챔버 공간과 연결되는 수납구를 통해 미들몸체에 슬라이딩 방식으로 삽입 및 장착할 수 있다. 또한, 장착된 분석 소자는 역 방식으로 탈착 및 분리할 수 있으며, 다시 삽입 및 장착 과정을 통해 새로운 분석 소자로 쉽게 교체할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 유체 분석 챔버 모듈은, 시스템을 구축할 때마다 챔버 실링 및 와이어본딩 처리를 수행하는 종래의 시스템 또는 장치와는 달리, 분석 소자를 모듈에 결합하면서 자동적으로 실링과 전원/신호 접속이 이루어진다. 나아가, 본 발명의 유체 분석 챔버 모듈은 마그넷 부재를 이용한 락킹 구성을 채택하여 사용 중에 안정적으로 밀폐와 접속 상태가 유지될 수 있다. 이러한 유체 분석 챔버 모듈은 기상/액상의 유체의 검출/분석에 바람직하게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체 분석 챔버 모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 유체 분석 챔버 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 내부가 보이도록 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 유체 분석 챔버 모듈을 개방상태를 보여주는 도면이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체 분석 챔버 모듈에서 분석 소자의 장착을 위한 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 유체를 분석 소자 내부로 흘리면서 포집하여 그 내에 존재하는 미량의 타겟물질을 검출하는 유체 분석 챔버 모듈을 제공한다. 본 발명의 유체 분석 챔버 모듈은 사용되는 분석 소자를 편리하고 신속하게 교체할 수 있는 구성을 채택한다. 유체 분석 모듈은 분석 소자를 챔버 홀에 장착한 후 상하부 몸체를 닫는 간단한 동작으로 안정적인 검사 시스템 또는 장치를 구축할 수 있다.
바람직한 실시예에서 본 발명의 유체 분석 챔버 모듈은 미들몸체, 상부몸체, 및 하부몸체를 포함할 수 있다. 미들몸체는 분석 소자가 장착되는 챔버 홀을 구비하고, 상부몸체와 하부몸체는 회동하여 미들몸체의 상면과 하면에 접함으로서 챔버 홀을 폐쇄시킨다.
분석 소자는 예를 들어 하우징에 의해 제공되는 내부 공간을 구비하고, 상면에 유체 입구 및 출구가 마련된다. 상부몸체에는 유체 입구 및 출구 포트 유닛이 구성되어, 미들몸체 상면에 접하여 챔버 홀을 폐쇄시킬 때 입구 및 출구 포트 유닛은 분석 소자의 유체 입구 및 출구와 각각 유체가 흐르도록 연통하여 결합된다.
하부몸체의 상면에는 포고핀들이 마련되어 하부몸체가 회동하여 미들몸체의 하면에 접하면서 챔버 홀을 폐쇄시킬 때 포고핀이 분석 소자의 전극과 접속한다.
바람직하게는 미들몸체의 전단 면에는 트레이 수납구가 구비되고, 트레이 수납구를 통해 분석 소자가 안착되는 트레이가 슬라이딩 방식으로 삽탈될 수 있다. 수납구를 통해 삽입 장착된 트레이는 그 상면에 안착된 분석 소자를 챔버 홀 내에 위치시키게 된다.
상부몸체, 미들몸체, 및 하부몸체 중의 적어도 2개 이상에는 마그넷이 설치되어 폐쇄위치에 있는 상부몸체와 하부몸체가 폐쇄위치에 그대로 유지할 수 있도록 한다. 마그넷의 설치를 위해서는 몸체들에는 마그넷 홈이 구비될 수 있고, 몸체들은 자성체로 제조될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
유체 분석에 사용된 분석 소자를 교체하기 위해서는 상부몸체와 하부몸체를 개방위치로 이동시킨 후에 트레이를 슬라이딩 방식으로 탈착 및 분리하여 분석 소자를 교체할 수 있다. 필요한 다른 분석 소자를 트레이에 안착시킨 후 트레이 수납구를 통해 트레이를 삽입 장착하여 새로운 검출 동작을 수행할 수 있다.
랙/피니언 기어 구성을 이용하여 상부몸체와 하부몸체가 회동할 수 있고, 이러한 회동 동작에 의해 미들몸체의 상면과 하면에 각각 접하거나 접한 상태로부터 벗어날 수 있다. 상부몸체와 하부몸체가 미들몸체의 상면과 하면에 접하면 미들몸체의 챔버 홀을 폐쇄시키고 접한 상태에서 벗어나면서 챔버 홀을 개방시킬 수 있다. 여기서는 상부몸체와 하부몸체가 미들몸체의 상면과 하면에 각각 접하는 위치는 폐쇄위치라고 칭하고, 그 폐쇄위치들로부터 상부몸체와 하부몸체가 벗어난 위치를 개방위치라고 칭할 수 있다.
하부몸체가 폐쇄위치에 있을 때는 포고핀들의 분석 소자의 전극들과 접속하기 때문에, 와이어 본딩 등과 같은 번잡한 조치가 필요없이 분석 시스템을 구축할 수 있게 된다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체 분석 챔버 모듈을 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 유체 분석 챔버 모듈의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 내부가 보이도록 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5는 도 1의 유체 분석 챔버 모듈을 개방상태를 보여주는 도면이다.
도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체 분석 챔버 모듈은 미들몸체(10), 상부몸체(20), 및 하부몸체(30)를 포함한다.
미들몸체(10)는 상면(11)의 중앙 부위에 상하방향으로 개방된 챔버 홀(12)을 구비한다. 미들몸체(10)는 전단 면에 트레이 수납구(14)를 구비하며, 이 트레이 수납구(14)는 챔버 홀(12)과 연통되어 있다. 트레이 수납구(14)를 통해 트레이(40)가 미들몸체(10) 내로 삽입 장착되면 트레이(40)에 안착된 분석 소자(50)가 챔버 홀(12)에서 노출된다. 상부몸체(20)와 하부몸체(30)를 회동시켜서 미들몸체(10)의 상면과 하면에 각각 접속시켜서 챔버 홀(12)을 폐쇄시키면 본 발명의 모듈은 분석 동작이 가능한 상태가 된다(도 3 및 도 7 참조).
트레이(40)는 분석 소자 안착부(41)를 상면에 구비하며, 바람직하게는 미들몸체(10)의 트레이 수납구(14)에 길이방향으로 삽입될 때 딱 맞는 형상과 크기를 가질 수 있다. 분석 소자 안착부(41)는 또한 상하방향으로 개구된 개구부(42)가 마련되어 안착된 분석 소자(50)의 상면은 물론 하면이 노출된 상태가 된다.
미들몸체(10)에 형성되는 챔버 홀(12)은 삽입 장착되는 트레이(40)가 챔버 홀(12) 내에서 이탈되지 않고 안정적으로 고정되기 위해 내면에 여러 개의 턱부위들을 가질 수 있다.
분석 소자(50)는 하우징(51)을 포함하며, 하우징(51)은 내부에 공간을 제공하고 유체 입구(52)와 유체 출구(53)를 상면에 제공한다.
미들몸체(10)의 후단 부위에는 기어부가 배치되고, 기어부는 미들몸체(10), 상부몸체(20), 및 하부몸체(30)가 기계적으로 동작가능하게 연결한다.
이를테면, 상부몸체(20)와 하부몸체(30)는 기어부를 중심으로 회동하여 각각 미들몸체(10)의 상면(11)과 하면(13)에 각각 접하게 되며, 이러한 접한 상태가 상부몸체(20)와 하부몸체(30) 각각의 폐쇄위치라고 칭할 수 있다.
기어부의 일예는 랙과 피니언 조합일 수 있다. 이를 위해 미들몸체(10)의 후단 측의 상면과 하면에는 랙기어부(15)가 구비될 수 있다. 이러한 랙기어부(15)에 대응하는 피니언기어부(25, 35)들이 상부몸체(20)와 하부몸체(30)의 후단에 구비된다.
상부몸체(20)의 피니언기어부(25)는 미들몸체(10)의 상면에 있는 랙기어부(15)에 결합된다. 따라서 상부몸체(20)는 후단측을 중심으로 회동하여 미들몸체(10)의 상면에 접하는 폐쇄위치와 폐쇄위치로부터 벗어나는 개방위치 간을 이동할 수 있다.
상부몸체(20)는 유체 입구 및 출구 포트 유닛을 구비한다. 상부몸체(20)가 회동하여 미들몸체(10)의 상면에 접하는 폐쇄위치에 있을 때, 이들 유체 입구 및 출구 포트 유닛은 분석 소자의 유체 입구(52) 및 유체 출구(53)와 각각 유체가 이동가능하도록 연통된다.
유체 입구 및 포트 유닛은 예를 들어 상부몸체(20)에 형성된 홀(221, 231), 홀 내에 삽입되는 볼트형 관(222, 232), 홀 내에 삽입되는 너트형 관(223, 233), 및 실링부재(224, 234)를 포함할 수 있다. 너트형 관(223, 233)이 홀(221, 231)에 삽입되고, 볼트형 관(222, 232)이 너트형 관(223, 233)에 결합될 수 있다. 볼트형 관(222, 232)은 그 일부가 상부몸체(20)의 상면 위로 돌출되고 이 부분에는 외부에서 유체를 공급하기 위한 요소들이 결합될 수 있다.
하부몸체(30)의 후단측에 구비되는 피니언기어부(35)는 미들몸체(10)의 하면에 있는 랙기어부(15)에 결합된다. 따라서 하부몸체(30)는 후단측을 중심으로 회동하여 미들몸체(10)의 하면에 접하는 폐쇄위치와 폐쇄위치로부터 벗어나는 개방위치 간을 이동할 수 있다.
하부몸체(30)는 또한 상면에 한 쌍의 포고핀(37)이 설치되어, 하부몸체(30)가 폐쇄위치에 있을 때, 분석 소자(50)의 전극에 접속하게 된다. 포고핀(37)들은 예를 들어 하부몸체(30)의 상면에 형성되는 핀 장착홈(33)들에 각각 삽입 장착될 수 있다.
도 6과 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체 분석 챔버 모듈에서 분석 소자의 장착을 위한 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 6과 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유체 분석 챔버 모듈이 분석 소자(50)를 장착하거나 교체하기 위해 챔버가 개방되고 폐쇄되는 동작을 보여준다.
도 6의 (A)는 상부몸체(20)와 하부몸체(30)가 모두 미들몸체(10)의 상면과 하면에 각각 접하는 폐쇄위치에 있는 것을 나타낸다. 분석 소자(50)를 장착하기 위해, (B)에 나타낸 바와 같이 상부몸체(20)와 하부몸체(30)를 상부방향과 하부방향으로 각각 회동시킨다. 랙기어부(15)와 피니언기어부(25, 35)에 의해 상부몸체(20)와 하부몸체(30)가 개방위치로 회동하여 이동한다. 이어, (C)와 같이 트레이(40)를 앞으로 당겨서 빼내면, 트레이(40)의 분석 소자 안착부(41)가 개방된다. 이때는 분석 소자(50)를 트레이(40)의 분석 소자 안착부(41)에 장착할 수 있는 상태가 된다. 만일, 이미 사용했던 분석 소자(50)가 안착되어 있다면, 새로운 분석 소자를 장착하기 위해 기존 분석 소자는 분리할 수 있다.
도 7의 (D)와 같이 상부몸체(20)와 하부몸체(30)가 개방위치에 있고 트레이(40)가 외부로 개방된 상태라면, (E)와 같이 새로운 분석 소자(50)를 트레이(40)의 분석 소자 안착부(41)에 장착한다. 계속하여 (F)와 같이 트레이(40)를 트레이 수납구(14) 속으로 밀어 넣으면 트레이(40) 및 분석 소자(50)가 분석 가능한 위치에 장착된다. 이후, 도 7의 (G)에 나타낸 바와 같이 상부몸체(20)와 하부몸체(30)를 회동시켜서 폐쇄되면 분석동작을 수행할 수 있는 상태가 된다. 상부몸체(20)와 하부몸체(30)가 미들몸체(10)의 상면과 하면에 각각 접하여 폐쇄위치에 있을 때, 상부몸체(20)의 유체 입구 및 출구 포트 유닛이 분석 소자(50)의 유체 입구(52)와 출구(53)에 각각 기밀되도록 밀착하게 되고, 하부몸체(30)의 포고핀(37)들은 분석 소자(50)의 전극에 접속된다.
결국 본 발명의 유체 분석 챔버 모듈은 유체 공급/배출 라인의 기밀, 그리고 분석 소자의 전기/신호 연결을 위한 와이어본딩 등의 번잡한 과정을 수행하지 않고 간편하게 분석 소자를 반복적으로 교체하여 사용할 수 있다.
또한, 상부몸체(20)와 하부몸체(30)가 각각 미들몸체(10)의 상면과 하면에 접하는 폐쇄위치에 있을 때에는 각 몸체의 마그넷(61)에 의해 상부몸체(20)와 하부몸체(30)가 폐쇄위치에서 이탈하지 않고 유지할 수 있도록 락킹된다. 마그넷(61)들은 각 몸체에 마련된 마그넷홈(62)에 삽입 장착될 수 있다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
10: 미들몸체, 12: 챔버 홀, 14: 트레이 수납구, 15: 랙기어부, 20: 상부몸체, 25,35: 피니언기어부, 30: 하부몸체, 37: 포고핀 40: 트레이, 50: 분석 소자, 51: 하우징, 52: 유체 입구, 53: 유체 출구

Claims (5)

  1. 유체 분석 챔버 모듈로서:
    상면의 중앙 부위에 상하방향으로 개방된 챔버 홀을 가지며, 전단 면에 배치된 트레이 수납구를 구비하는 미들몸체;
    상면에 분석 소자의 안착부를 가지며, 안착된 분석 소자가 상기 챔버 홀 내에 위치하도록 상기 트레이 수납구를 통해 슬라이딩 방식으로 상기 챔버 홀에 삽탈 가능한 트레이;
    상면에 형성된 유체 입구와 출구를 가지는 하우징을 구비하는 분석 소자;
    상기 미들몸체의 상면에 접하는 폐쇄위치와 개방위치 간을 이동가능하도록 설치되고, 상기 폐쇄위치에서 상기 챔버 홀에 삽입된 상기 분석 소자의 상기 유체 입구와 출구와 각각 기밀되도록 연통하여 결합되는 유체 입구 및 출구 포트 유닛을 가지는 상부몸체; 및
    상기 미들몸체의 하면에 접하는 폐쇄위치와 개방위치 간을 이동 가능하도록 설치된 하부몸체;를 포함하는 유체 분석 챔버 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부몸체는 상면에 설치된 포고핀들을 포함하고, 상기 하부몸체가 폐쇄위치에 있을 때 상기 포고핀들이 상기 분석 소자와 접속하는 것인 유체 분석 챔버 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 미들몸체는 후단의 상면과 하면에 설치되는 랙기어부를 더 포함하고,
    상기 상부몸체와 상기 하부몸체는 각각의 후단에 상기 랙기어부에 기어 동작이 가능하게 결합되는 피니언기어부를 포함하며,
    상기 상부몸체와 상기 하부몸체는 기어 결합 부위를 중심으로 회동하여 각각의 폐쇄위치와 개방위치 간을 이동하는 것인 유체 분석 챔버 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부몸체의 상기 유체 입구 및 출구 포트 유닛의 하단 부위에는 상기 분석 소자의 하우징의 상기 유체 입구와 상기 유체 출구에 각각과 연통 시에 기밀을 유지하도록 실링부재들이 각각 배치되는 것인 유체 분석 챔버 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 미들몸체, 상기 상부몸체, 및 상기 하부몸체 중의 둘 이상에 설치되어 상기 상부몸체와 상기 하부몸체가 각각 폐쇄위치에 있을 때 각각의 폐쇄위치를 유지하도록 동작하는 마그넷 부재들을 더 포함하는 유체 분석 챔버 모듈.
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