KR102240000B1 - Micro gas chromatography system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로 가스크로마토그래피 시스템에 관한 것으로, 분석가스와 캐리어 가스를 포함하는 유체를 전농축기 칩으로 공급하기 위한 유체 공급부; 상기 분석 가스와 캐리어 가스를 포함하는 유체 내 분석 가스를 농축 및 탈착하는 마이크로 가스 전농축기 칩; 상기 마이크로 가스 전농축기 칩에서 농축 및 탈착된 분석 가스를 분리하는 칼럼을 포함하는 마이크로 가스크로마토그래피 칩; 및 상기 마이크로 가스크로마토그래피 칩에서 분리된 분석가스를 검출하는 마이크로 열전도도 검출 센서를 포함하는 마이크로 감지부;를 포함하는 마이크로 가스크로마토그래피 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a micro gas chromatography system, comprising: a fluid supply unit for supplying a fluid including an analysis gas and a carrier gas to a pre-concentrator chip; A microgas pre-concentrator chip for concentrating and desorbing the analysis gas in the fluid including the analysis gas and the carrier gas; A micro gas chromatography chip including a column for separating the analysis gas concentrated and desorbed from the micro gas pre-concentrator chip; And a micro-sensing unit including a micro-thermal conductivity detection sensor for detecting an analysis gas separated from the micro-gas chromatography chip.
Description
본 발명은 마이크로 가스크로마토그래피 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 분석하고자 하는 혼합가스에서 각각의 가스 성분을 효율적으로 농축/분리/검출이 가능한 마이크로 가스 전농축기, 마이크로 가스크로마토그래피 분리 컬럼, 마이크로 열전도도 검출 센서를 포함하는 마이크로 가스크로마토그래피 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a micro gas chromatography system, and more particularly, a micro gas pre-concentrator capable of efficiently concentrating/separating/detecting each gas component in a mixed gas to be analyzed, a micro gas chromatography separation column, and a micro gas chromatography system. It relates to a micro gas chromatography system including a thermal conductivity detection sensor.
가스크로마토그래피는 도입되는 혼합가스 속에 포함되어 있는 각 가스의 성분을 분리 배출되도록 하는 것에 의해서 도입되는 혼합가스의 각 성분을 정성적 및 정량적으로 분석할 수 있는 장치를 말한다. 가스크로마토그래피는 가스의 성분을 분석하기 위하여 캐리어 가스(carrier gas), 시료 도입부, 가스 분리용 컬럼, 검출기 등으로 이루어져 있으며, 캐리어 가스는 이동상으로, 주로 He, N2, H2, Ar, CO2 등이 사용된다.Gas chromatography refers to a device capable of qualitatively and quantitatively analyzing each component of the introduced mixed gas by separating and discharging the components of each gas contained in the introduced mixed gas. Gas chromatography consists of a carrier gas, a sample introduction part, a gas separation column, and a detector to analyze the components of a gas. The carrier gas is a mobile phase, mainly He, N 2 , H 2 , Ar, CO. 2, etc. are used.
또한, 혼합가스의 각 가스를 분리하기 위한 가스 분리용 컬럼은 내부 충진물질(Inert), 고체지지체(solid support: 일반적으로 diatomaceous earth 재질), 코팅된 고정상(coated stationary phase)으로 구분되며, 도입되는 혼합가스 및 캐리어 가스가 충진물질 또는 컬럼 벽면에 코팅되어 있는 물질과 흡착 또는 분배와 같은 상호작용에 의해서 혼합가스가 컬럼을 통과하면서 각각의 가스가 분리되어 배출된다. In addition, the gas separation column for separating each gas of the mixed gas is divided into an internal packing material (Inert), a solid support (generally diatomaceous earth material), and a coated stationary phase. The mixed gas and the carrier gas are separated and discharged as the mixed gas passes through the column through interactions such as adsorption or distribution with the packing material or the material coated on the column wall.
즉, 시료가 주입되어서 분석성분의 피크가 검출기에 나타나는 동안의 시간을 머무름 시간(retention time)이라고 하는데, 혼합가스가 컬럼을 통과하면서 혼합가스 내의 각 가스 성분은 서로 다른 머무름 시간을 가지게 되므로, 분리되어 컬럼으로부터 배출된다.That is, the time during which the sample is injected and the peak of the analyte appears on the detector is called the retention time. As the mixed gas passes through the column, each gas component in the mixed gas has a different retention time. And discharged from the column.
한편, 최근에는 가스크로마토그래피 질량분석계 (GC-MS)와 같은 상용장비가 널리 사용되나, 상용장비는 크기가 수 미터 정도로 대형이며, 장비 가격이 수천만원 대로 매우 고가이고, 복잡한 작동 방법 및 2 kW 이상의 큰 전력소모가 요구되며, 분석 절차 및 방법의 어려움으로 전문적인 교육/훈련을 받은 전문가만이 사용 가능할 뿐만 아니라, 상용장비에 사용되는 컬럼의 길이는 대부분 30 m 보다 더 길기 때문에 소형화에 한계가 있고, 긴 분석시간이 요구 된다. On the other hand, in recent years, commercial equipment such as gas chromatography mass spectrometry (GC-MS) is widely used, but the commercial equipment is large, with a size of several meters, and the equipment price is very expensive, such as tens of millions of won, and a complex operation method and 2 kW Larger power consumption is required, and due to the difficulty of analysis procedures and methods, only professionals who have been trained and trained are not only available, but the length of columns used in commercial equipment is usually longer than 30 m, so miniaturization is limited. And a long analysis time is required.
따라서, 최근에는 일반인들이 전문적인 지식이 없어도 사용 가능하고, 휴대도 가능한 마이크로 가스크로마토그래피 시스템이 개발되고 있는 실정이다. 그리하여 본 발명은 기체상 화학물질 분석용으로 최근 활발히 연구되고 있는 마이크로/나노 기술을 적용한 마이크로 가스 전농축기, 마이크로 가스크로마토그래피 및 마이크로 열전도도 검출 센서 기술을 적용하여 분리효과가 향상된 초소형 가스크로마토그래피 시스템을 제공하고자 한다.Accordingly, recently, a micro gas chromatography system that can be used and portable by ordinary people without specialized knowledge is being developed. Thus, the present invention is a micro-gas pre-concentrator, micro-gas chromatography, and micro-thermal conductivity detection sensor technology to which the micro/nano technology that has been actively studied recently for gaseous chemical analysis is applied to improve the separation effect. I want to provide.
다음으로 본 발명의 기술이 속하는 분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간략하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비하여 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해 설명하도록 한다.Next, the prior art existing in the field to which the technology of the present invention belongs will be briefly described, and then the technical matters that the present invention intends to achieve differently compared to the prior art will be described.
한국공개특허공보 제2000-0029874호(2000.05.25)는 가스 크로마토그래피 장치 및 방법에 관한 것으로, 분석하고자 하는 시료를 분사기에서 분상기 분사된 시료를 캐리어(carrier) 가스를 이용하여 운반하여 분배컬럼에서 분리하고, 불꽃 이온화 타입의 검출기를 사용하여 분리된 시료를 검출하는 기술에 대해 기재되어 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2000-0029874 (2000.05.25) relates to a gas chromatography apparatus and method, and a distribution column by transporting a sample to be analyzed by using a carrier gas A technique for separating from and detecting the separated sample using a flame ionization type detector is described.
그러나, 상기 선행기술들은 도입되는 혼합가스와 고정상 간의 접촉시간이 부족하며, 저농도의 혼합가스 성분들을 분리하기 위한 마이크로 가스크로마토그래피 시스템의 개발에 대한 필요성이 여전히 존재한다.However, the prior art lacks the contact time between the introduced mixed gas and the stationary bed, and there is still a need for the development of a micro gas chromatography system for separating low-concentration mixed gas components.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 유체 내 저농도 분석 가스를 농축 및 탈착시키는 마이크로 가스 전농축기 칩; 혼합가스와 고정상 간의 접촉시간을 증가시키기 위해 특정한 표면의 형상을 가지는 마이크로 분리 컬럼이 내장된 가스크로마토그래피 칩; 및 반응시간이 감축된 마이크로 열전도도 검출 센서;를 병합하여 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have made diligent efforts to solve the above problems, as a result of the micro-gas pre-concentrator chip for concentrating and desorbing the low concentration analysis gas in the fluid; A gas chromatography chip with a built-in micro-separation column having a specific surface shape to increase the contact time between the mixed gas and the stationary phase; And a micro thermal conductivity detection sensor having a reduced reaction time; to complete the present invention.
본 발명은 상기된 과제를 해결하기 위해 창작된 것으로서, 마이크로 가스 전농축기, 마이크로 가스크로마토그래피 분리 컬럼과 고감도/고응답 마이크로 열전도도 검출 센서를 활용하여 미세농도의 분석 가스를 선택적으로 분리 및 검출할 수 있는 마이크로 가스크로마토그래피 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, and selectively separate and detect a micro-concentration analysis gas using a micro-gas pre-concentrator, a micro-gas chromatography separation column, and a high-sensitivity/high-response micro thermal conductivity detection sensor. Its purpose is to provide a micro gas chromatography system that can be used.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 가스크로마토그래피 시스템은 1종 이상의 분석 가스를 포함하는 혼합가스와 캐리어 가스가 포함된 유체를 전농축기 칩으로 공급하는 유체 공급부; 상기 혼합 가스와 캐리어 가스가 포함된 유체 내 분석 가스를 농축 및 탈착시키는 마이크로 가스 전농축기 칩; 상기 마이크로 가스 전농축기 칩에서 탈착된 분석 가스가 포함된 유체가 도입되어, 유체에 포함된 분석 가스의 성분이 분리되어 배출되는 마이크로 가스크로마토그래피 칩; 및 상기 마이크로 가스크로마토그래피 칩에서 배출되는 분석가스를 검출하는 가스 검출부를 포함하는 마이크로 감지부;를 포함하고, 상기 마이크로 가스크로마토그래피 칩은 마이크로 분리 컬럼을 포함하고, 상기 마이크로 분리 컬럼은 기재에 형성된 사각형, 원형, 구불구불형(serpentine) 중 어느 하나의 형태를 갖는 미세채널 및 상기 미세채널의 내부 표면에 형성되어 있는 복수의 돌기들을 포함하고, 상기 복수의 돌기들은 미세채널 내부 표면에서 교호로 배치되어 대면하여 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.A micro gas chromatography system according to an embodiment of the present invention includes a fluid supply unit for supplying a mixed gas including at least one analysis gas and a fluid including a carrier gas to a pre-concentrator chip; A micro-gas pre-concentrator chip for concentrating and desorbing the analysis gas in the fluid containing the mixed gas and the carrier gas; A micro gas chromatography chip in which a fluid containing an analysis gas desorbed from the micro gas pre-concentrator chip is introduced, and components of the analysis gas included in the fluid are separated and discharged; And a micro-sensing unit including a gas detection unit for detecting an analysis gas discharged from the micro gas chromatography chip, wherein the micro gas chromatography chip includes a micro separation column, and the micro separation column is formed on a substrate. A microchannel having a shape of any one of square, circular, serpentine, and a plurality of protrusions formed on the inner surface of the microchannel, and the plurality of protrusions are alternately arranged on the inner surface of the microchannel It is characterized in that it is formed face to face.
또한, 일 실시예로서, 상기 마이크로 가스 전농축기 칩은, 분석 가스를 농축하기 위한 흡착제로서, 탄소나노튜브 폼, 단일벽 탄소나노튜브, 흑연화 탄소 블랙(graphitized carbon black), 탄소 분자체(carbon molecular sieve), 흑연화 중합체 탄소(graphitized polymer carbon), 탄소-실리카 복합체(carbon-silica composites), 활성 탄소(activated carbon), 바이오숯(biochar), 실리카겔(silica gel), 풀러린(fullerenes), 분자유기 골격체(molecular organic frameworks) 중 어느 하나 이상 선택할 수 있다.In addition, as an embodiment, the microgas preconcentrator chip, as an adsorbent for concentrating an analysis gas, includes a carbon nanotube foam, a single-walled carbon nanotube, a graphitized carbon black, and a carbon molecular sieve. molecular sieve), graphitized polymer carbon, carbon-silica composites, activated carbon, biochar, silica gel, fullerenes, molecules Any one or more of molecular organic frameworks may be selected.
또한, 일 실시예로서, 상기 마이크로 가스 전농축기 칩의 상부, 하부 또는 측면 중 어느 하나 이상에 형성된 마이크로 히터 및 온도센서를 포함할 수 있다.In addition, as an embodiment, it may include a micro heater and a temperature sensor formed on one or more of the upper, lower, or side surfaces of the micro gas pre-concentrator chip.
또한, 일 실시예로서, 상기 미세채널의 채널 폭은 140 내지 200 μm, 채널의 깊이는 300 내지 450 μm일 수 있다.In addition, as an embodiment, the channel width of the microchannel may be 140 to 200 μm, and the channel depth may be 300 to 450 μm.
또한, 일 실시예로서, 상기 돌기의 최고지점과 상기 미세채널 벽면과의 거리(r2)와, 상기 미세채널 벽면에 형성된 상기 돌기의 높이(r1)의 비율인, r2/r1은, 1.0 내지 1.5 범위 일 수 있다.In addition, as an embodiment, r2/r1, which is a ratio of the distance r2 between the highest point of the protrusion and the fine channel wall surface, and the height r1 of the protrusion formed on the fine channel wall surface, is 1.0 to 1.5 It can be a range.
또한, 일 실시예로서, 상기 복수의 돌기들 간의 간격(d)와, 상기 채널 벽면에 형성된 돌기의 높이(r1)의 비율인, d/r1은 3 내지 5의 범위일 수 있다.In addition, as an embodiment, d/r1, which is a ratio of the distance d between the plurality of protrusions and the height r1 of the protrusion formed on the channel wall, may range from 3 to 5.
또한, 일 실시예로서, 상기 마이크로 가스크로마토그래피 칩은, 분석 가스를 분리하기 위한 고정상으로서, 카보왁스, 단일벽 탄소나노튜브, 폴리디메틸실록산, 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 석신산다이에틸렌글리콜(diethylene glycol succinate), 카보왁스(carbowax), 프탈산디노닐(dinonyl phthalate), 아디핀산에틸렌글리콜(Ethylene glycol adipate), β,β-옥시다이디프로피오니트릴(β,β-Oxydipropionitrile) 중 어느 하나 이상을 선택할 수 있다.In addition, as an embodiment, the microgas chromatography chip is a stationary bed for separating an analyte gas, carbo wax, single-walled carbon nanotubes, polydimethylsiloxane, polyethyleneimine, diethylene glycol succinate. succinate), carbowax, dinonyl phthalate, ethylene glycol adipate, β,β-oxydidipropionitrile (β,β-Oxydipropionitrile). I can.
또한, 일 실시예로서, 상기 마이크로 가스크로마토그래피 칩의 상부, 하부 또는 측면 중 어느 하나 이상에 형성된 마이크로 히터 및 온도센서를 포함할 수 있다.In addition, as an embodiment, a micro heater and a temperature sensor may be provided on one or more of the top, bottom, or side surfaces of the micro gas chromatography chip.
또한, 일 실시예로서, 상기 마이크로 가스 전농축기 칩은 교체형 마이크로 가스 전농축기 모듈일 수 있다.In addition, as an embodiment, the micro gas pre-concentrator chip may be a replaceable micro gas pre-concentrator module.
또한, 일 실시예로서, 상기 가스 검출부는 마이크로 열전도도 검출 센서일 수 있다.In addition, as an embodiment, the gas detection unit may be a micro thermal conductivity detection sensor.
또한, 일 실시예로서, 상기 마이크로 열전도도 검출 센서는 열 저항체를 포함하며, 상기 열 저항체는 구불구불형(serpentine)일 수 있다.In addition, as an embodiment, the micro thermal conductivity detection sensor includes a thermal resistor, and the thermal resistor may be serpentine.
또한, 일 실시예로서, 상기 유체 공급부, 마이크로 전농축기 칩, 마이크로 가스크로마토그래피 칩, 마이크로 감지부의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.In addition, as an embodiment, the fluid supply unit, a micro pre-concentrator chip, a micro gas chromatography chip, a control unit for controlling the operation of the micro sensing unit; may further include.
또한, 일 실시예로서, 상기 마이크로 감지부에서 분석된 결과를 숫자, 문자, 도형 또는 이들의 조합을 사용하여 출력하는 디스플레이부;를 포함할 수 있다.In addition, as an embodiment, it may include a display unit that outputs the result analyzed by the micro-sensing unit using numbers, letters, figures, or a combination thereof.
또한, 일 실시예로서, 상기 디스플레이부는, 터치스크린패널이거나 또는 별도의 키 입력 수단이 함께 구비되어 있을 수 있다.In addition, as an embodiment, the display unit may be a touch screen panel or may be provided with a separate key input means.
또한, 일 실시예로서, 상기 마이크로 가스크로마토그래피 시스템은 통계 데이터나, 플랫폼 제어 및 설정 신호를 전송받고, 분석부에서 분석한 결과 데이터를 외부기기에 전송하는 통신부;를 포함할 수 있다.In addition, as an embodiment, the micro gas chromatography system may include a communication unit that receives statistical data or a platform control and setting signal, and transmits the result data analyzed by the analysis unit to an external device.
또한, 일 실시예로서, 상기 통신부는, 유선 방식 또는 무선 방식을 이용하여 통신하며, 상기 무선방식은 적어도 블루투스, NFC, 또는 적외선 통신 방식을 포함하는 근거리 무선 방식; 및 3G, 4G, LTE, 또는 와이브로를 포함하는 이동 통신 방식이 또는 WiFi와 같은 무선 인터넷 통신 방식을 포함하는 원거리 무선 방식;을 포함할 수 있다.In addition, as an embodiment, the communication unit communicates using a wired method or a wireless method, and the wireless method may include a short-range wireless method including at least a Bluetooth, NFC, or infrared communication method; And a mobile communication method including 3G, 4G, LTE, or WiBro, or a long-distance wireless method including a wireless Internet communication method such as WiFi.
또한, 일 실시예로서, 상기 마이크로 가스크로마토그래피 칩의 전단에 분석 가스의 온도를 일정하게 조절하는 마이크로 트랜스퍼 컬럼이 설치될 수 있다.In addition, as an embodiment, a micro transfer column may be installed at the front end of the micro gas chromatography chip to constantly control the temperature of the analysis gas.
본 발명은 마이크로 가스크로마토그래피 시스템에 관한 것으로, 미세농도의 분석 가스 혼합물을 농축, 선택적 분리 및 검출 할 수 있는 시스템을 저가 및 초소형으로 구성함으로써, 마이크로 분리 컬럼 내 도입되는 가스의 분리효율을 극대화시키면서, 성분들 각각의 머무름 시간 및 반응 시간을 최소화하여 검출기에서 정성적 및 정량적 분석을 정확하게 할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a micro gas chromatography system, by configuring a system capable of concentrating, selectively separating, and detecting a mixture of finely concentrated analytes in a low-cost and ultra-compact manner, maximizing the separation efficiency of gas introduced into the micro-separation column. In addition, by minimizing the retention time and reaction time of each of the components, there is an effect that the detector can accurately perform qualitative and quantitative analysis.
또한, 본 발명은 교체형 마이크로 가스 전농축기 모듈을 포함함으로써, 소모성 분석 소자인 마이크로 가스 전농축기 칩 교체시 요구되는 챔버 실링 및 와이어 본딩과 같은 번거로운 작업을 생략할 수 있으며, 마이크로 가스크로마토그래피 칩의 전단에 온도 조절 기능을 제공하는 마이크로 트랜스퍼 컬럼을 설치하여 센서부에서 분석가스의 온도에 의한 신호 영향을 최소화할 수 있다.In addition, the present invention includes a replaceable micro gas pre-concentrator module, so that cumbersome operations such as chamber sealing and wire bonding required when replacing the micro gas pre-concentrator chip, which is a consumable analysis element, can be omitted. By installing a micro transfer column that provides a temperature control function at the front end, it is possible to minimize the influence of the signal by the temperature of the analysis gas in the sensor unit.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 가스크로마토그래피 시스템의 구성에 대해 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신기능이 구비된 마이크로 가스크로마토그래피 시스템의 구성에 대해 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 MEMS 공정을 통해, (a) 마이크로 가스 전농축기 칩, (b) 포스트 또는 돌기가 형성된 마이크로 가스크로마토그래피 분리 컬럼 및 (c) 마이크로 열전도도 검출 센서를 각각 제작하는 과정이다.
도 4는 (a) CNT 흡착제가 충진된 마이크로 가스 전농축기 칩의 모식도, (b) 마이크로 가스 전농축기 칩의 실험에 따른 압력 강하, 및 (c) 마이크로 가스 전농축기 칩의 실험에 따른 농축 결과이다.
도 5는 (a) 마이크로 가스 전농축기내 흡착제 상에 분석가스가 흡착되는 모드 (b) 마이크로 가스 전농축기내 흡착제로부터 분석가스가 탈착되는 모드를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 가스크로마토그래피 시스템내 장착되는 교체형 마이크로 가스 전농축기 모듈의 (a) 조립도, (b) 외관 및 (c) 단면의 사진이다.
도 7은 마이크로 가스크로마토그래피 분리 컬럼의 (a)구불구불형(serpentine), (b)원형, (c)사각형의 예시도이다.
도 8은 마이크로 가스크로마토그래피 분리 컬럼 채널 내부의 구조적 형상에 따른 혼합가스의 분리 실험 결과이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬럼 채널의 벽면 양쪽에 교호로 복수의 돌기들이 형성되어 있는 마이크로 가스크로마토그래피 분리 컬럼의 예시도 이다.
도 10은 (a) 마이크로 열전도도 검출 센서내 열 저항체의 구조도 및 (b) 마이크로 열전도도 검출 센서의 응답 및 회복시간을 측정한 결과이다.
도 11(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 가스크로마토그래피 시스템에서 분석가스가 농축/분리/검출되는 과정에 대한 모식도이고, 도 11(b)는 제작된 마이크로 가스크로마토그래피 시스템의 가스분석시험을 위한 장치 셋업을 보여준다.
도 12는 본 발명의 마이크로 가스크로마토그래피 시스템을 이용하여 (a) 알칸 및 방향족 화합물로 이루어진 혼합 가스로부터 성분 가스를 분석한 결과 및 (b) 방향족 화합물로 이루어진 혼합 가스로부터 성분 가스를 분석한 결과이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 교체형 마이크로 가스 전농축기 모듈 및 마이크로 트랜스퍼 컬럼이 설치된 마이크로 가스크로마토그래피 시스템에서 농축/분리/검출되는 과정에 대한 모식도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른, 교체형 마이크로 가스 전농축기 모듈 및 마이크로 트랜스퍼 컬럼이 설치된 마이크로 가스크로마토그래피 시스템의 (a) 내부 하드웨어 구성 및 (b) 외관의 사진이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 마이크로 트랜스퍼 컬럼이 추가된 마이크로 가스크로마토그래피 시스템 및 마이크로 트랜스퍼 컬럼이 추가되지 않은 마이크로 가스크로마토그래피 시스템을 이용하여 마이크로 열전도도 검출센서의 가스 온도에 따른 센서 반응신호를 도시한 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른, 마이크로 트랜스퍼 컬럼이 추가된 마이크로 가스크로마토그래피 시스템을 이용하여 방향족 화합물로 이루어진 혼합 가스(FBTEX, 포름알데히드(F), 벤젠(B), 톨루엔(T), 에틸벤젠(E) 및 자일렌(X))로부터 성분 가스를 분리한 결과이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른, 마이크로 트랜스퍼 컬럼이 추가된 마이크로 가스크로마토그래피 시스템을 이용하여 각각의 농도의 혼합 가스(FBTEX)로부터 분리된 각각의 성분 가스(포름알데히드(F), 벤젠(B), 톨루엔(T), 에틸벤젠(E) 및 자일렌(X))의 피크 면적을 계산하여 도시한 결과이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a micro gas chromatography system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram for explaining the configuration of a micro gas chromatography system equipped with a communication function according to an embodiment of the present invention.
3 is a process of fabricating (a) a microgas pre-concentrator chip, (b) a micro gas chromatography separation column with posts or projections, and (c) a micro thermal conductivity detection sensor, respectively, through a MEMS process.
4 is a schematic diagram of (a) a microgas pre-concentrator chip filled with a CNT adsorbent, (b) a pressure drop according to an experiment of the micro gas pre-concentrator chip, and (c) a concentration result of the micro-gas pre-concentrator chip. .
FIG. 5 shows (a) a mode in which an analysis gas is adsorbed onto an adsorbent in a micro gas pre-concentrator (b) a mode in which an analysis gas is desorbed from an adsorbent in a micro gas pre-concentrator.
6 is a photograph of (a) an assembly view, (b) an exterior, and (c) a cross section of a replaceable micro gas pre-concentrator module mounted in a micro gas chromatography system according to an embodiment of the present invention.
7 is an exemplary view of (a) serpentine, (b) circular, and (c) square of a micro gas chromatography separation column.
8 is a result of a separation experiment of a mixed gas according to a structural shape inside a micro gas chromatography separation column channel.
9 is an exemplary diagram of a micro gas chromatography separation column in which a plurality of protrusions are alternately formed on both sides of a wall surface of a column channel according to an embodiment of the present invention.
10 is a result of measuring the response and recovery time of (a) a thermal resistance body in a micro thermal conductivity detection sensor and (b) a micro thermal conductivity detection sensor.
11(a) is a schematic diagram of a process in which an analysis gas is concentrated/separated/detected in a micro gas chromatography system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11(b) is a gas of the manufactured micro gas chromatography system. Shows the setup of the device for analysis testing.
FIG. 12 is a result of analyzing a component gas from a mixed gas consisting of (a) an alkane and an aromatic compound and (b) analyzing a component gas from a mixed gas consisting of an aromatic compound using the microgas chromatography system of the present invention. .
13 is a schematic diagram of a process of concentration/separation/detection in a micro gas chromatography system in which a replaceable micro gas pre-concentrator module and a micro transfer column are installed according to an embodiment of the present invention.
14 is a photograph of (a) an internal hardware configuration and (b) an exterior of a micro gas chromatography system in which a replaceable micro gas pre-concentrator module and a micro transfer column are installed according to an embodiment of the present invention.
15 is a sensor according to gas temperature of a micro thermal conductivity detection sensor using a micro gas chromatography system to which a micro transfer column is added and a micro gas chromatography system to which a micro transfer column is not added according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the response signal.
16 is a mixed gas made of an aromatic compound (FBTEX, formaldehyde (F), benzene (B), and toluene (T)) using a micro gas chromatography system to which a micro transfer column is added according to an embodiment of the present invention. , It is the result of separating the component gas from ethylbenzene (E) and xylene (X)).
17 is each component gas (formaldehyde (F), benzene) separated from the mixed gas (FBTEX) of each concentration using a micro gas chromatography system to which a micro transfer column is added according to an embodiment of the present invention. The peak areas of (B), toluene (T), ethylbenzene (E), and xylene (X)) were calculated and shown.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 따른 마이크로 가스크로마토그래피 시스템의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a preferred embodiment of a micro gas chromatography system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention.
본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다.In each drawing of the present invention, the size or dimensions of the structures are shown to be enlarged or reduced than in actuality for the sake of clarity of the present invention, and the known configurations have been omitted so as to reveal a characteristic configuration, so the drawings are not limited thereto. .
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In describing the principle of the preferred embodiment of the present invention in detail, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. In addition, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention. It should be understood that there may be equivalents and variations .
본 발명의 마이크로 가스크로마토그래피 시스템은, 유체 공급부, 마이크로 가스 전농축기 칩, 마이크로 가스크로마토그래피 칩, 고감도/고응답 마이크로 열전도도 검출 센서를 활용하여 미세농도의 혼합가스를 농축, 선택적 분리 및 검출 할 수 있는 마이크로 가스크로마토그래피 시스템에 관한 것이다.The micro gas chromatography system of the present invention uses a fluid supply unit, a micro gas pre-concentrator chip, a micro gas chromatography chip, and a high-sensitivity/high-response micro thermal conductivity detection sensor to concentrate, selectively separate, and detect a mixed gas of a fine concentration. It relates to a micro gas chromatography system capable of.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 가스크로마토그래피 시스템의 구성에 대해 설명하기 위한 블록도이다. 이에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 마이크로 가스크로마토그래피 시스템(100)의 주요 구성으로는, 유체 공급부(110), 마이크로 가스 전농축기 칩(120), 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130), 마이크로 감지부(140) 및 디스플레이부(150)를 포함한다.1 is a block diagram for explaining the configuration of a micro gas chromatography system according to an embodiment of the present invention. As shown, the main components of the micro
더욱 상세하게는, 본 발명의 마이크로 가스크로마토그래피 시스템(100)은 미세농도의 혼합가스를 시스템(100)에 투입하면 유체 공급부(110)에서 혼합가스를 캐리어 가스와 함께 마이크로 가스 전농축기 칩(120)으로 공급한다. 혼합 가스와 캐리어 가스를 포함하는 가스는 상기 마이크로 가스 전농축기 칩(120)의 채널을 통과하면서, 채널 내부에 설치되어 있는 흡착제에 성분 가스가 흡착되어 마이크로 가스 전농축기 칩(120)의 내부에 농축된다. More specifically, in the
이와 같이 분석 가스가 농축된 마이크로 가스 전농축기 칩(120)은 마이크로 히터에 의해 가열되고, 이때 흡착제로부터 분석 가스가 순식간에 탈착되어 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)으로 공급된다.The microgas
상기와 같이 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)으로 공급된 분석 가스를 포함하는 유체(기체)는 상기 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130) 내부의 마이크로 분리 컬럼을 통과하면서, 컬럼 내부의 표면에 존재하는 고정상과 분석가스가 포함된 유체가 물리적 및 화학적 상호작용을 하게 되며, 이러한 상호작용에 의해서 유체에 포함된 성분들이 각각 시차를 두고 순차적으로 분리 컬럼으로부터 배출된다. The fluid (gas) containing the analysis gas supplied to the micro
또한 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신기능이 구비된 마이크로 가스크로마토그래피 시스템의 구성에 대해 설명하기 위한 블록도로서, 본 발명의 마이크로 가스크로마토그래피 시스템(100)은 통신부(170)를 더 포함하고 있을 수도 있다. 상기 통신부(170)를 통하여 상기 통계 데이터나, 마이크로 가스크로마토그래피 시스템의 제어 및 설정 신호를 전송받는 것이 가능하며, 또한 마이크로 가스크로마토그래피 시스템에서 분석한 결과를 시스템 외부의 기기에 전송하는 것이 가능하다. In addition, FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of a micro gas chromatography system equipped with a communication function according to an embodiment of the present invention. The micro
한편, 도 3에서 나타난바와 같이 상기 마이크로 가스크로마토그래피 시스템의 마이크로 가스 전농축기 칩(120), 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130) 및 마이크로 감지부(140)는 MEMS 공정을 통하여 제조되며, 일반인들이 전문적인 지식이 없어도 사용 가능하고, 휴대도 가능한 장점을 제공한다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, the micro
이하 상기 본 발명의 마이크로 가스크로마토그래피 시스템(100)의 구성 및 이를 제조하는 방법에 대해 자세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the configuration of the micro
상기 유체 공급부(110)는 캐리어 가스 저장부, 마이크로 펌프, 래칭 밸브를 포함하며, 미세농도의 분석 가스를 포함하는 혼합가스를 캐리어 가스와 함께 마이크로 가스 전농축기 칩(120)으로 공급한다. The fluid supply unit 110 includes a carrier gas storage unit, a micropump, and a latching valve, and supplies a mixed gas including a micro-concentration analysis gas to the microgas
상기 마이크로 펌프는 본 발명의 마이크로 가스크로마토그래피 시스템(100)내에서 상기 분석 가스와 캐리어 가스가 상기 마이크로 가스 전농축기 칩(120) 및 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)를 통과하여 분석될 수 있도록 일정 유량과 압력으로 상기 분석 가스와 캐리어 가스를 공급한다.The micropump is constant so that the analysis gas and the carrier gas can be analyzed by passing through the microgas preconcentrator
상기 래칭 밸브는 3방향 밸브로서, 분석 가스 주입구, 캐리어 가스 주입구, 유체(분석 가스 및 캐리어 가스) 배출구로 구성되어, 상기 분석 가스와 캐리어 가스를 포함하는 유체의 방향을 결정해주는 역할을 수행한다.The latching valve is a three-way valve and is composed of an analysis gas inlet, a carrier gas inlet, and a fluid (analysis gas and carrier gas) outlet, and serves to determine the direction of the fluid including the analysis gas and the carrier gas.
또한 상기 마이크로 가스 전농축기 칩(120)은 혼합 가스 내에 저농도로 존재하는 분석 가스를 감지부에서 검출할 수 있도록 가스크로마토그래피의 분리수행 이전에 분석 가스 성분을 농축하기 위한 것으로, 분석 가스를 포함하는 유체는 마이크로 가스 전농축기 내의 미세채널을 통과하면서 채널 내부의 흡착제에 농축되게 된다. 마이크로 가스 전농축기 칩(120)에 의해서 저농도의 분석 가스를 집중시켜 농축시키므로 저농도의 분석가스도 고감도의 감지가 가능하게 된다.In addition, the micro-gas
마이크로 가스 전농축기 칩은 도 3(a)에서 도시된 바와 같이 MEMS 공정에 의해 제조가 가능하며, 구체적으로 절연막 도포 단계(S110), 챔버 형성 단계(S120), 금속 히터 및 온도센서 형성 단계(S130), 흡착제 충진 단계(S140) 및 글래스 실링 단계(S150)를 통해서 마이크로 가스 전농축기가 제작된다. The microgas pre-concentrator chip can be manufactured by the MEMS process as shown in FIG. 3(a), and specifically, the insulating film coating step (S110), the chamber forming step (S120), the metal heater and the temperature sensor forming step (S130) ), the microgas pre-concentrator is manufactured through the step of filling the adsorbent (S140) and the glass sealing step (S150).
상기 마이크로의 가스 전농축기의 절연막 도포 단계(S110)는 실리콘 기판의 일면에 절연막이 도포되는 단계이며, 상기 절연막은 산화 실리콘 박막으로 형성될 수 있으며, 이는 화학 기상 증착법 등의 방법을 통해 실리콘 기판의 일면에 형성될 수 있고, 상기 절연막의 두께는 다양한 범위 내에서 선택되어질 수 있으나, 500 ~ 1500 nm의 두께가 바람직하다.In the step of applying the insulating film of the micro-gas pre-concentrator (S110), an insulating film is applied to one surface of a silicon substrate, and the insulating film may be formed of a silicon oxide thin film, which is formed of a silicon substrate through a method such as a chemical vapor deposition method. It may be formed on one surface, and the thickness of the insulating layer may be selected within a wide range, but a thickness of 500 to 1500 nm is preferable.
다음으로 상기 챔버 형성 단계(S120)은 식각에 의해 상기 실리콘 기판의 일면에 챔버영역을 형성하는 단계로서, 상기 기판의 일면을 샌드 블라스트 등의 방법으로 식각하여 흡착물질이 배치되는 챔버영역이 형성된다.Next, the chamber forming step (S120) is a step of forming a chamber region on one surface of the silicon substrate by etching, and a chamber region in which an adsorption material is disposed is formed by etching one surface of the substrate by a method such as sand blasting. .
또한, 상기 금속 히터 및 온도센서 형성 단계(S130)은 금속 증착, 포토리소그래피 및 lift-off 공정으로 상기 절연막이 도포된 기판의 일면에 금속 박막 패턴을 형성한다. 상기 금속 박막 형성은 Al, Pt, Cr, Au 및 Ti 등 다양한 종류의 금속 등의 전도성 물질이 사용되어질 수 있으며, 상기 금속 박막 패턴은 포토리소그래피 공정 후 스퍼터링법, 전자빔법 또는 화학기상증착법 등의 방법을 이용하여 금속 박막을 형성하고, lift-off 공정으로 상기 금속 박막을 패터닝하여 제조할 수 있다.In addition, in the forming of the metal heater and the temperature sensor (S130), a metal thin film pattern is formed on one surface of the substrate on which the insulating film is applied by metal deposition, photolithography, and lift-off processes. For the formation of the metal thin film, various types of metals such as Al, Pt, Cr, Au, and Ti may be used, and the metal thin film pattern is a method such as a sputtering method, an electron beam method, or a chemical vapor deposition method after a photolithography process. By using a metal thin film, it can be prepared by patterning the metal thin film by a lift-off process.
또한 상기 흡착제 충진 단계(S140) 흡착물질을 상기 실리콘 기판의 일면에 형성된 챔버내 충진하며, 마지막으로, 상기 글래스 실링 단계(S150)는 상기 흡착물질을 충진시킨 챔버영역을 포함하는 상기 실리콘 기판 상에 가스 흡입구 및 가스 배출구가 각각 형성된 글래스 상판을 접합시킨다. 상기 글래스 상판의 양측부에는 가스라인과 연결이 가능한 가스 흡입구 및 가스 배출구가 각각 형성된다.In addition, in the step of filling the adsorbent (S140), an adsorbent material is filled in a chamber formed on one surface of the silicon substrate. Finally, the glass sealing step (S150) is performed on the silicon substrate including a chamber region filled with the adsorbent material. The glass upper plate on which the gas inlet and the gas outlet are respectively formed are bonded. A gas inlet and a gas outlet capable of being connected to a gas line are formed on both sides of the glass upper plate.
상기의 방법으로 제작된 마이크로 전농축기 칩의 전체 사이즈는 1.5 cm * 3.0 cm (두께: 0.2 cm)이며, 흡착제가 패킹되는 공간은 1.1 cm * 0.5 cm이고, 깊이는 0.15 cm이지만, 이러한 수치에 한정되는 것은 아니다.The total size of the micro pre-concentrator chip manufactured by the above method is 1.5 cm * 3.0 cm (thickness: 0.2 cm), the space where the adsorbent is packed is 1.1 cm * 0.5 cm, and the depth is 0.15 cm, but limited to these values. It does not become.
마이크로 가스 전농축기 칩(120)은 도 4(a)에서 도시한 바와 같이 실리콘 기판상 챔버내에 흡착제가 충진된 형태를 가지며, 이때 흡착제는 우수한 흡착성능이 요구되므로 고비표면적을 가져야 하고, 흡착된 물질이 순간적으로 탈착되기 위해서 우수한 열전달 특성을 가져야 한다. 또한, 탈착된 물질이 전농축기 칩에서 작은 에너지를 소모하면서 용이하게 배출될 수 있도록 압력강하에 최소화된 물질이 바람직하다. 구체적인 흡착제로는 카본 계열의 물질을 기반으로 한 흡착물질이 사용되며, 바람직하게는 탄소나노튜브 폼(CNT 폼), 탄소나노튜브 폼, 단일벽 탄소나노튜브, 흑연화 탄소 블랙(graphitized carbon black), 탄소 분자체(carbon molecular sieve), 흑연화 중합체 탄소(graphitized polymer carbon), 탄소-실리카 복합체(carbon-silica composites), 활성 탄소(activated carbon), 바이오숯(biochar), 실리카겔(silica gel), 풀러린(fullerenes), 분자유기 골격체(molecular organic frameworks) 등이 사용된다.The microgas
흡착제로서 탄소나노튜브 폼이 일반적인 탄소 흡착제에 비해 우수한 성능을 가진다는 것을 확인하기 위해 탄소나노튜브 폼과 일반적인 탄소 흡착제를 충진한 전농축기 칩을 이용하여 가스를 농축할 때 발생하는 압력 강하와 출력 농도를 측정하여 도 4(b)와 도 4(c)에 각각 나타내었다. 그 결과 탄소나노튜브를 흡착제를 사용한 경우 압력 강하 현상이 억제된 반면, 출력 농도도 높은 값을 나타내었다.Pressure drop and output concentration generated when gas is concentrated using a carbon nanotube foam and a pre-concentrator chip filled with a general carbon adsorbent to confirm that the carbon nanotube foam as an adsorbent has superior performance compared to the general carbon adsorbent. Was measured and shown in FIGS. 4(b) and 4(c), respectively. As a result, when carbon nanotubes were used as an adsorbent, the pressure drop was suppressed, while the output concentration was also high.
한편 마이크로 가스 전농축기 칩(120)의 흡착 또는 탈착가스의 방향을 제어하는 3방향 솔레노이드 밸브를 포함하며, 3방향 솔레노이드 밸브는 유체(분석 가스 및 캐리어 가스) 주입구, 캐리어 가스 배출구, 및 유체(분석 가스 및 캐리어 가스) 배출구로 구성되어, 상기 마이크로 가스 전농축기 칩에서 농축된 분석가스를 마이크로 가스크로마토그래피 칩으로 인입시키는 역할을 수행한다.Meanwhile, the microgas
또한 상기 마이크로 가스 전농축기 칩(120)은 농축된 분석 가스를 탈착시키기 위한 열 공급원으로서 마이크로 히터 및 온도센서를 포함할 수 있으며, 가스의 탈착시에만 마이크로 히터를 구동하여 효율적인 가열이 가능함으로 저전력으로 작동이 가능하고 소형화가 가능하다. In addition, the micro-gas
마이크로 가스 전농축기 칩(120)는 흡착 또는 탈착 모드를 포함하고 있다. 도 5(a)에서 나타난 바와 같이, 분석가스의 흡착 모드에서, 미세농도의 분석가스는 마이크로 가스 전농축기 칩내 흡착제 상에 흡착되어 농축되며, 캐리어 가스는 유체 주입구를 통과한 후, 캐리어 가스 배출구를 통해 배출된다. 반면, 도 5(b)에서 나타난 바와 같이, 분석가스의 탈착 모드에서, 마이크로 가스 전농축기 내부가 마이크로 히터에 의해 가열되어, 흡착되었던 분석가스는 흡착제로부터 탈착되고, 분석가스는 캐리어 가스와 함께 유체 배출구를 통과하여 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)으로 인입된다.The microgas
또한, 본 발명에 따른 마이크로 가스크로마토그래피 시스템(100)에 있어서 마이크로 가스 전농축기 칩(120)은 교체형 마이크로 가스 전농축기 모듈에 설치될 수 있으며, 교체형 마이크로 가스 전농축기 모듈은 하기 도 6(a)에서 도시한바와 같이 마이크로 가스 농축기 칩이 상단 커버(Upper Cover)와 하단 커버(Lower Cover) 사이에 위치하며, 마이크로 가스 농축기 칩은 하단 커버 상부에 조립되는 트레이(Tray for Device Replacement)에 지지된다.In addition, in the micro
구체적으로, 하기 도 6(b)에서와 같이, 하부 몸체(Lower Body), 하단 커버(Lower Cover), 트레이(Tray for Device Replacement), 마이크로 가스 전농축기 칩(120) 및 상단 커버(Upper Cover)가 순차적으로 결합하여 마이크로 가스 전농축기 모듈이 형성되며, 이러한 교체형 마이크로 가스 전농축기 모듈을 사용하면, 마이크로 가스 전농축기 칩(120)의 교체시에 발생하는 챔버 실링 및 와이어 본딩과 같은 번거로운 작업의 생략이 가능하여 공정의 효율성이 증대된다.Specifically, as shown in FIG. 6(b) below, a lower body, a lower cover, a tray (Tray for Device Replacement), a microgas
한편 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)은 상기 마이크로 가스 전농축기 칩(120)과 연결되어 마이크로 가스 전농축기 칩(120)으로부터 농축된 후 탈착되어 공급되는 유체내 각각의 분석 가스를 분리하는 것으로, 마이크로 가스 전농축기로부터 공급된 유체가 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130) 내의 마이크로 분리 컬럼을 통과하면서 유체 내의 화학물질들이 컬럼 내부 표면에 위치한 고정상과의 상호작용에 의해서 시차를 두고 배출되며, 이러한 시차를 이용하여 각각의 분석가스를 분리하게 된다. Meanwhile, the micro
마이크로 가스크로마토그래피 칩은 도 3(b)에서 도시한 바와 같이 MEMS 공정에 의해 제조가 가능하며, 절연막 도포 단계(S210), 미세채널 형성 단계(S220), 금속 히터 및 온도센서 형성 단계(S230), 고정상 도입 단계(S240) 및 글래스 실링 단계(S250)를 통해서 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)이 제작되며, 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)의 제작에 있어서 절연막 도포 단계(S210), 금속 히터 및 온도센서 형성 단계(S230), 글래스 실링 단계(S250)는 각각 상기 마이크로 가스 전농축기의 제작에서 절연막 도포 단계(S110), 금속 히터 및 온도센서 형성 단계(S130), 글래스 실링 단계(S150)와 동일하다.The micro gas chromatography chip can be manufactured by the MEMS process as shown in FIG. 3(b), and the insulating film application step (S210), the microchannel formation step (S220), the metal heater and the temperature sensor formation step (S230) , The micro
여기서 미세채널 형성 단계(S220)은 이온 식각에 의해 상기 실리콘 기판의 일면에 하나의 미세채널을 형성하는 단계로서, 상기 실리콘 기판의 일면에 미세채널을 이루는 홈이 식각되어 혼합가스내 각각의 분석가스와 상호작용을 일으키는 고정상이 배치되는 미세채널이 형성되며, 이때 미세채널의 폭은 140 내지 200 μm이며, 미세채널의 깊이는 300 내지 450 μm인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the microchannel formation step (S220) is a step of forming one microchannel on one surface of the silicon substrate by ion etching, wherein a groove forming a microchannel on one surface of the silicon substrate is etched to form each analysis gas in the mixed gas. A microchannel in which the stationary phase causing interaction with is disposed is formed, and in this case, the width of the microchannel is 140 to 200 μm, and the depth of the micro channel is preferably 300 to 450 μm, but is not limited thereto.
또한 상기 고정상 도입 단계(S240)는 실리콘 기판상에 형성된 미세채널의 내부 벽면에 분석가스와 상호 작용에 의해 분석가스의 머무름 시간을 제어할 수 있는 고정상이 코팅된다. In addition, in the step of introducing the stationary bed (S240), a stationary bed capable of controlling the retention time of the analysis gas by interaction with the analysis gas is coated on the inner wall of the microchannel formed on the silicon substrate.
상기와 같이 제조된 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)은 크로마토그래피용 분리 컬럼의 온도를 조절하기 위한 마이크로 히터 및 온도센서를 함께 구비할 수 있다.The micro
한편, 상기 크로마토그래피용 분리 컬럼의 구조는 소형 칩 내에서 최대의 접촉면적을 가질 수 있도록, 기재에 도 7에서 보여주는 바와 같은 구불구불형(serpentine; (a)), 원형(b), 사각형(c) 중 어느 하나의 형태를 갖는 미세채널; 상기 미세채널의 내부 표면에 형성되어 있는 복수의 돌기들을 포함하고, 상기 복수의 돌기들은 미세채널 표면에서 교호로 배치되어 대면하도록 형성된다.On the other hand, the structure of the separation column for chromatography has a serpentine (a), circular (b), square (serpentine; (a)), circular (b), square ( c) microchannels having the shape of any one of; It includes a plurality of protrusions formed on the inner surface of the microchannel, and the plurality of protrusions are alternately arranged on the microchannel surface to face each other.
본 발명에서 구불구불형(serpentine)은 도 7(a)에서 보여주는 마이크로 분리 컬럼들의 형상을 지칭하며, 뱀이 바닥을 기어가는 모양에서 유래된 것으로, 미세채널로 도입되는 유체의 흐름이 일정거리를 직선으로 이동한 후에는 흐름방향이 정반대로 변경되어 진행이 된다.In the present invention, serpentine refers to the shape of the micro-separation columns shown in Fig. 7(a), and is derived from the shape of a snake crawling on the floor, and the flow of fluid introduced into the microchannel is at a certain distance. After moving in a straight line, the flow direction changes in the opposite direction and proceeds.
또한, 도 8(b) 및 도 8(c)에서 보여주는 바와 같이, 구불구불형의 미세채널의 표면에 포스트(post) 혹은 돌기(bump) 등의 장애물을 형성시켜 분리 컬럼 혹은 미세채널을 통과하는 기체의 입구압력과 출구압력의 차이인 압력강하를 증가시킬 수 있다. 포스트는 채널의 유체 흐름 중앙에서 채널의 상하면을 연결하여 형성될 수 있으며, 복수의 돌기들은 채널의 양쪽 벽면에 상호 교호로 대면하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. In addition, as shown in FIGS. 8(b) and 8(c), an obstacle such as a post or bump is formed on the surface of the serpentine microchannel to pass through the separation column or the microchannel. It is possible to increase the pressure drop, which is the difference between the inlet pressure and the outlet pressure of the gas. The post may be formed by connecting the upper and lower surfaces of the channel at the center of the fluid flow of the channel, and the plurality of protrusions may be formed to alternately face each other on both walls of the channel, but are not limited thereto.
한편, 도 8(b) 및 도 8(c)는 구불구불형을 선택하였으나, 이에 한정되지 않고 미세채널은 사각형, 원형, 구불구불형에서 어느 하나가 선택되어지며, 선택된 미세채널에 포스트 혹은 돌기를 동일한 방법에 의해서 형성시킬 수 있다.On the other hand, Fig. 8(b) and Fig. 8(c) select the serpentine type, but are not limited thereto, and any one of a square, circular, serpentine fine channel is selected, and posts or protrusions in the selected fine channel Can be formed by the same method.
마이크로 가스크로마토그래피 분리 컬럼 내 돌기(bump)의 형성이 마이크로 분리 컬럼의 가스 분리에 대한 효과를 확인하기 위하여, 도 8(a) 내지 도 8(c)와 같은 채널형상을 갖는 마이크로 가스크로마토그래피 칩을 이용하여 Formaldehyde, Benzene, Toluene, Ethylbenzene 및 Xylene을 포함하는 혼합가스로부터 각각의 단일 성분이 분리되는 시간 및 효율을 측정하였다. 분리성능이 높은 마이크로 분리 컬럼을 선정하기 위해 컬럼 내부 채널의 기하학적 형상을 채널 표면에 일정한 간격으로 형성된 포스트가 존재하는 경우(도 8(b)) 및 복수의 돌기들이 양쪽 벽면에 교호로 형성되어 있는 경우(도 8(c))에 대하여 실험을 진행하고, 이를 마이크로 분리 컬럼의 표면에 아무런 장애물을 형성하지 않은 경우(도 8(a))와 분리능을 비교하였다.In order to confirm the effect of the formation of bumps in the micro gas chromatography separation column on gas separation of the micro separation column, a micro gas chromatography chip having a channel shape as shown in FIGS. 8(a) to 8(c) The time and efficiency at which each single component was separated from the mixed gas containing Formaldehyde, Benzene, Toluene, Ethylbenzene, and Xylene were measured. In order to select a micro-separation column with high separation performance, the geometric shape of the internal channel of the column is formed in the case of having posts formed at regular intervals on the channel surface (Fig. 8(b)), and a plurality of protrusions are alternately formed on both walls The experiment was conducted for the case (FIG. 8(c)), and the resolution was compared with the case where no obstacle was formed on the surface of the micro-separation column (FIG. 8(a)).
도 8의 실험에서 구체적인 실험조건은 하기에서 설명하도록 한다.Specific experimental conditions in the experiment of FIG. 8 will be described below.
여기서 사용된 마이크로 가스크로마토그래피 칩 사이즈는 20 mm * 20 mm (두께: 625 ㅅm), 채널 총 길이는 1.5 m, 채널 폭은 150 ㅅm, 채널 깊이는 400 ㅅm이며, 도 8(b)에서 채널내 배치된 포스트의 사이즈는 직경 30 ㅅm이며, 도 8(c)에서 범프는 직경 150 ㅅm인 반원이 교호로 배치되어 있는 구조이다. The micro gas chromatography chip size used here is 20 mm * 20 mm (thickness: 625 µm), the total channel length is 1.5 m, the channel width is 150 µm, the channel depth is 400 µm, and Fig. 8(b) In Fig. 8(c), the size of the post disposed in the channel is 30 µm in diameter, and the bump in Fig. 8(c) is a structure in which semicircles with a diameter of 150 µm are alternately arranged.
도 8(a) 내지 도 8(c)의 실험은 각각 200 ppm의 FBTEX(Formaldehyde, Benzene, Toluene, Ethylbenzene 및 Xylene) 혼합가스를 대상으로 하였으며, 약 100 ㅅl의 시료를 주입하였고, 시료의 주입속도와 캐리어가스인 헬륨의 주입속도는 0.3 ml/min으로 동일하게 유지하였다. 이때 컬럼의 온도는 분석 초기에 30 ˚C의 온도에서 1분 동안 유지하였으며, 이어서 15 ˚C/min의 속도로 90 ˚C까지 상승시켰고, 이후 90 ˚C에서 1분간 유지한 후 분석을 마쳤다. 총 분석시간은 6분 소요되었으며, 각 가스성분 검출은 상용 FID (Flame Ionization Detector)를 이용하여 진행하였다.The experiments of FIGS. 8(a) to 8(c) were each targeting a mixture of 200 ppm of FBTEX (Formaldehyde, Benzene, Toluene, Ethylbenzene, and Xylene), and about 100 μl of a sample was injected, and the sample was injected. The rate and the injection rate of the carrier gas, helium, were kept the same at 0.3 ml/min. At this time, the temperature of the column was maintained at 30 ˚C for 1 minute at the beginning of the analysis, and then increased to 90 ˚C at a rate of 15 ˚C/min, and then maintained at 90 ˚C for 1 minute, and the analysis was completed. The total analysis time took 6 minutes, and each gas component was detected using a commercial FID (Flame Ionization Detector).
도 8에서 보여주는 실험 결과에 의하면, 장애물이 마이크로 분리 컬럼 표면에 형성되어 있지 않은 경우는 각각의 분석가스가 분리되지 않고 거의 동일한 시간에 검출되었으나, 포스트가 설치된 경우와 돌기가 설치된 경우는 각각의 분석 가스가 분리되어 검출되었다. 또한 포스트가 설치된 경우 Toluene과 Ethylbenzene가 거의 동일한 시간에 검출된 반면, 돌기가 설치된 경우에는 Toluene과 Ethylbenzene이 확실히 분리 검출되었다. 이로부터 돌기가 설치된 컬럼이 동일한 길이를 갖는 채널이라도 돌기가 형성되어 있는 채널이 압력 강하에 의한 혼합가스에 대한 분리능이 가장 우수하다는 것을 알 수 있다. According to the experimental results shown in FIG. 8, when an obstacle is not formed on the surface of the micro-separation column, each analyte gas is not separated and detected at approximately the same time, but when a post is installed and a protrusion is installed, each analysis is performed. The gas was separated and detected. In addition, when the post was installed, toluene and ethylbenzene were detected at about the same time, whereas when the protrusion was installed, toluene and ethylbenzene were reliably detected separately. From this, it can be seen that even if the column with the protrusions has the same length, the channel with the protrusions has the best resolution for the mixed gas due to the pressure drop.
상기 실험을 통해 압력강하가 커질수록 도입되는 유체가 채널 내에서 머무르는 시간이 증가되므로, 보다 큰 압력강하를 주는 구조를 선택하면, 마이크로 가스크로마토그래피로 도입되는 가스가 마이크로 분리 컬럼의 고정상과 접촉하는 시간이 증가하게 되고, 이는 혼합가스의 각 성분들에 대한 분리 성능, 즉 머무름 시간(retention time)이 효율적으로 분배되어 검출기에서 각 가스의 분석을 보다 정확하게 할 수 있다는 것을 확인하였다. As the pressure drop increases through the above experiment, the time that the introduced fluid stays in the channel increases, so if a structure that gives a larger pressure drop is selected, the gas introduced by the micro gas chromatography comes into contact with the stationary bed of the micro separation column. As the time increases, it was confirmed that the separation performance for each component of the mixed gas, that is, the retention time, was efficiently distributed, so that the analysis of each gas in the detector could be performed more accurately.
즉, 압력강하가 너무 낮으면 고정상과 혼합가스 간의 상호작용이 불충분하므로 분리성능이 낮게 나타나고, 압력강하가 과도하게 크다면, 미세채널 내의 막힘 현상이 존재할 수 있을 뿐만 아니라, 장시간의 분석시간이 요구되고 운전비용이 더 소요된다.In other words, if the pressure drop is too low, the interaction between the stationary bed and the mixed gas is insufficient, so the separation performance is low.If the pressure drop is excessively large, a clogging phenomenon in the microchannel may exist, and a long analysis time is required. And more operating costs are required.
미세채널 내 돌기가 형성된 경우, 그 구체적인 형상을 살펴보면, 도 9에서 보여주는 바와 같은, 돌기의 최고지점과 컬럼 벽면과의 거리(r2)와 컬럼 벽면에 형성된 돌기의 높이(r1)의 비, r2/r1은, 1.0 내지 1.5 범위가 바람직하다. r2/r1이 1.0 보다 작으면 돌기의 크기가 상대적으로 과도하게 커져서 코팅물질을 효율적으로 코팅하기 어려울 뿐만 아니라 기체의 흐름이 막히기 쉬우며, r2/r1이 1.5 보다 크면 압력강하가 원하는 만큼 일어나지 않아서 포스트를 설치하는 경우 등과 같은 다른 형상 보다 더 우수한 성능을 보여주지 않는다.When a protrusion in the microchannel is formed, looking at its specific shape, as shown in FIG. 9, the ratio of the distance (r2) between the highest point of the protrusion and the column wall surface and the height (r1) of the protrusion formed on the column wall surface, r2/ r1 is preferably in the range of 1.0 to 1.5. If r2/r1 is less than 1.0, the size of the protrusion becomes relatively large, making it difficult to coat the coating material efficiently, and it is easy to block the flow of gas.If r2/r1 is greater than 1.5, the pressure drop does not occur as much as desired. It does not show better performance than other shapes, such as when installing it.
또한, 도 9의 복수의 돌기들 간의 간격(d)와 마이크로 분리 컬럼 벽면에 형성된 돌기의 높이(r1)의 비, d/r1은 3 내지 5의 범위가 바람직하다. d/r1이 3 보다 작으면 돌기의 높이에 비하여 돌기들이 과도하게 근접 형성되어 있으므로 코팅물질을 효율적으로 코팅하기 어려울 뿐만 아니라 돌기와 돌기 사이의 골에 stagnation 영역이 형성되어 코팅물질과 기체흐름 간의 접촉이 비효율적으로 이루어지며, d/r1이 5 보다 크면 돌기들 간의 간격이 너무 커져서 압력강하가 낮아져서 분리능이 저하된다.In addition, the ratio of the distance d between the plurality of protrusions in FIG. 9 and the height r1 of the protrusions formed on the micro-separation column wall surface, d/r1, is preferably in the range of 3 to 5. If d/r1 is less than 3, it is difficult to coat the coating material efficiently because the protrusions are excessively close compared to the height of the protrusion, and stagnation areas are formed in the valleys between the protrusions and the protrusions, so that the contact between the coating material and the gas flow is difficult. This is done inefficiently, and if d/r1 is greater than 5, the spacing between the protrusions becomes too large and the pressure drop is lowered, resulting in lower resolution.
또한 상기 가스크로마토그래피 마이크로 분리 컬럼 내 고정상은 컬럼 내벽에 코팅되어 있으며 그 종류는 카보왁스(Carbowax), 단일벽 탄소나노튜브(Single Walled Carbon nanotube, SWCNT), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxance, PDMS), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 석신산다이에틸렌글리콜(diethylene glycol succinate), 카보왁스(carbowax), 프탈산디노닐(dinonyl phthalate), 아디핀산에틸렌글리콜(Ethylene glycol adipate), β,β-옥시다이디프로피오니트릴(β,β-Oxydipropionitrile) 중 선택되어 지는 하나 이상을 사용할 수 있다.In addition, the stationary phase in the gas chromatography micro-separation column is coated on the inner wall of the column, and the types are Carbowax, Single Walled Carbon nanotube (SWCNT), Polydimethylsiloxance (PDMS), and polyethylene. Polyethyleneimine, diethylene glycol succinate, carbowax, dinonyl phthalate, ethylene glycol adipate, β,β-oxydidipropionitrile ( One or more selected from β,β-Oxydipropionitrile) may be used.
또한 마이크로 감지부(140)는 상기 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)을 통과한 각각의 분석가스를 감지하는 것으로, 가스로부터 화학물질을 센싱할 수 있는 가스 검출기를 포함한다. 이때 상기 가스 검출기는 마이크로 열전도도 검출 센서일 수 있다.In addition, the
상기 마이크로 열전도도 검출 센서는 도 3(c)에서 도시한 MEMS 공정에 의해 제조가 가능하며, 구체적으로 SOI 기판 (Silicon On Insulation) 위의 절연막 도포 단계(S310), 패터닝 단계(S320), 금속 박막 패턴 형성 단계(S330), 및 글래스 실링 단계(S350)를 통해서 마이크로 감지부(140)가 제작된다.The micro thermal conductivity detection sensor can be manufactured by the MEMS process shown in FIG. 3(c), and specifically, an insulating film coating step (S310), a patterning step (S320), and a metal thin film on an SOI substrate (Silicon On Insulation). The
상기 절연막 도포 단계(S310)는 SOI 기판의 양면에 절연막을 도포하는 단계이다. 여기서, 실리콘 기판 대신에 SOI 웨이퍼를 사용하는 이유는, 실리콘 기판은 깊게 식각하여 박막을 구현하고자 할 때, 식각 시간 및 식각 세기를 정밀하게 조절하는 것을 실패할 경우 박막이 뚫리는 현상이 일어날 수 있는 반면, SOI 웨이퍼의 경우 실리콘 막 사이에 절연막이 들어가 있어서 절연막이 식각 스탑 (Etch stop) 역할을 하게 도와주어, 박막 형성을 안정적으로 구현할 수 있는 장점을 제공한다.The insulating film applying step (S310) is a step of applying an insulating film to both surfaces of the SOI substrate. Here, the reason for using an SOI wafer instead of a silicon substrate is that when a silicon substrate is to be deeply etched to implement a thin film, if it fails to precisely control the etching time and the etching intensity, the thin film may be pierced. , In the case of SOI wafers, the insulating layer is inserted between the silicon layers, which helps the insulating layer to act as an etch stop, providing the advantage of stably implementing the thin film formation.
또한, 상기 패터닝 단계(S320)는 SOI 기판의 양면에 절연막이 도포된 기판을 포토리소그래피 및 건식 또는 습식식각 공정으로 패턴을 형성할 수 있다. 한편, 마이크로 감지부(140)의 제작에 있어서 금속 박막 패턴 형성 단계(S330)는 상기 마이크로 가스 전농축기 제작에서의 금속 박막 패턴 형성 단계(S130)와 동일하다. 마지막으로 상기 글래스 실링 단계(S350)는 패턴이 형성된 실리콘/절연막 기판의 상부 및 하부에 가스 흡입구 및 가스 배출구가 형성된 글래스 상판과 하판을 접합시킨다. 상기 글래스 상판 또는 하판의 양측부에는 가스라인과 연결이 가능한 가스 흡입구 및 가스 배출구가 형성된다.In addition, in the patterning step S320, a pattern may be formed on a substrate on which an insulating film is applied on both surfaces of an SOI substrate by photolithography and a dry or wet etching process. Meanwhile, the step of forming a metal thin film pattern (S330) in fabricating the
상기 글래스 실링 단계(S350)에서 실리콘 소재와 글래스 소재의 접합은 상대적으로 전기, 온도 등 접합 에너지가 덜 소모 되지만, 실리콘 소재간의 접합은 더 많은 접합 에너지를 요구되기 때문에 글래스 커버를 이용하여 마이크로 열전도도 검출기의 실링을 수행하였다. 또한 글래스 커버를 사용하면 글래스는 실리콘 보다 열전도성이 월등히 낮으므로 단열효과가 있고, 외부의 온도에 의한 영향을 최소화 해주어 내부적으로 일어나는 열전도도 변화에 민감하게 감지할 수 있는 장점이 있다. In the glass sealing step (S350), bonding between a silicon material and a glass material consumes less bonding energy such as electricity and temperature, but bonding between silicon materials requires more bonding energy, so micro thermal conductivity using a glass cover. Sealing of the detector was performed. In addition, when the glass cover is used, since the glass has much lower thermal conductivity than silicon, it has an insulating effect, and it has the advantage of being able to sensitively detect changes in thermal conductivity that occur internally by minimizing the effect of external temperature.
상기의 방법으로 제조된 마이크로 열전도도 검출센서의 크기는 15 mm * 9 mm이며, 두께는 0.5 mm 이지만, 이러한 수치에 한정되는 것은 아니다. The size of the micro thermal conductivity detection sensor manufactured by the above method is 15 mm * 9 mm, and the thickness is 0.5 mm, but is not limited to these values.
또한, 상기 마이크로 열전도도 검출 센서는 내부에 열 저항체를 포함하며, 상기 열 저항체는 마이크로 브릿지에 의해 지지되어 구불구불형(serpentine)일 수 있으며, 이러한 형상은 일반적인 열전도도 검출 센서에서 느린 응답속도의 한계를 극복하도록 한다. 구체적으로 도 10(a)에서 나타난 바와 같이 센서내 열 저항체가 국부적으로 밀집됨으로써 구동온도에 빠르게 도달이 가능하여 가스 검출기의 응답시간(response time) 및 회복시간(recovery time)을 감축시킬 뿐만 아니라, 전력소비를 낮출 수 있다. In addition, the micro thermal conductivity detection sensor includes a thermal resistor therein, and the thermal resistor may be serpentine supported by a micro bridge, and this shape has a slow response speed in a general thermal conductivity detection sensor. Try to overcome your limitations. Specifically, as shown in Fig. 10(a), the thermal resistor in the sensor is locally concentrated, so that it is possible to quickly reach the driving temperature, thereby reducing the response time and recovery time of the gas detector. It can lower power consumption.
도 10(b)의 실험에서 마이크로 열전도도 검출 센서 실험 조건은 다음과 같다. 각 5 ppm을 갖는 BTEX(Benzene, Toluene, Ethylbenzene 및 Xylene) 혼합가스를 샘플가스로 사용하였으며, 가스혼합기를 통해 자체적으로 1 ppm, 3 ppm 및 5 ppm의 BTEX 혼합가스를 발생시켜 농도별 실험을 진행한 결과이다. 열 저항체의 온도는 150 ˚C를 유지하였으며, 이 때 소비전력은 약 50 mW이다.In the experiment of FIG. 10(b), the experimental conditions for the micro thermal conductivity detection sensor are as follows. A mixed gas of BTEX (Benzene, Toluene, Ethylbenzene and Xylene) having 5 ppm each was used as a sample gas, and the BTEX mixed gas of 1 ppm, 3 ppm and 5 ppm was generated by the gas mixer to conduct an experiment by concentration. It is one result. The temperature of the thermal resistor was maintained at 150 ˚C, and the power consumption at this time was about 50 mW.
상기 실험조건에서 BTEX 혼합가스가 열 저항체를 지나면, 열 저항체의 열전도도 변화가 일어나면서 저항값이 순간적으로 변하게 되는데, 그 값을 전기적인 신호 (voltage)로 측정한 것이다. 퍼징(purging) 가스로는 질소를 사용하였고, 농도별 BTEX 혼합가스와 질소를 1분 단위로 번갈아가며 흘려준 결과, BTEX 혼합가스에 대해 반응 및 회복속도가 약 10초 정도로 나타났다. In the above experimental conditions, when the BTEX gas mixture passes through the thermal resistor, the resistance value changes instantaneously as the thermal conductivity of the thermal resistor changes, which is measured as an electrical signal (voltage). Nitrogen was used as the purging gas, and as a result of flowing BTEX mixed gas and nitrogen for each concentration alternately every minute, the reaction and recovery rate for the BTEX mixed gas was about 10 seconds.
상기와 같이 각 성분들이 컬럼에서 배출되는 시간(retention time)을 이용하여, 상기 컬럼을 통과하는 유체 내 포함된 각각의 성분을 상기 마이크로 감지부(140)에서 감지한 후 그 결과를 상기 디스플레이부(150)를 통해 출력하게 된다. As described above, each component included in the fluid passing through the column is sensed by the
상기 마이크로 감지부(140)에서 분석한 결과는 상기 디스플레이부(150)를 통해 출력되며, 상기 디스플레이부(150)는 상기 감지부(140)에서 측정된 결과를 숫자, 문자, 도형 또는 이들의 조합을 사용하여 출력하며, 또한 상기 디스플레이부(150)는 터치스크린패널이거나 또는 별도의 키 입력 수단이 함께 구비되어 있어 사용자가 마이크로 가스크로마토그래피 시스템(100)을 제어 및 운용할 수 있도록 한다. The result of analysis by the
본 발명의 마이크로 가스크로마토그래피 시스템은 도 11에서 나타난바와 같이, 미세농도의 분석가스 성분을 고농도로 농축이 가능한 마이크로 가스 전농축기 칩, 압력 강하에 의한 머무름 시간(retention time)을 효율적으로 분배하여 분해능을 향상시킨 마이크로 가스크로마토그래피 칩, 빠른 응답시간(response time) 및 회복시간(recovery time)을 나타내는 고감도/고응답 마이크로 열전도도 검출 센서 및 디스플레이부를 병합하여 혼합가스 내 미세농도의 분석가스를 효과적으로 농축, 선택적 분리 및 검출할 수 있다.As shown in FIG. 11, the micro-gas chromatography system of the present invention provides a micro-gas pre-concentrator chip capable of concentrating a micro-concentration analysis gas component to a high concentration, and efficiently distributes the retention time due to a pressure drop. A micro gas chromatography chip with improved efficiency, high sensitivity/high response micro thermal conductivity detection sensor and display unit showing fast response time and recovery time, effectively concentrating the analysis gas of fine concentration in the mixed gas , Selective separation and detection.
도 12는 본 발명의 마이크로 가스크로마토그래피 시스템에 따른, 유체 공급부, 마이크로 가스 전농축기 칩, 마이크로 가스크로마토그래피 칩, 고감도/고응답 마이크로 열전도도 검출 센서 및 디스플레이부가 병합된 시스템에서 미세농도의 혼합가스를 농축, 분리 및 검출한 실험 결과를 나타내었다.12 is a mixed gas having a fine concentration in a system in which a fluid supply unit, a micro gas pre-concentrator chip, a micro gas chromatography chip, a high sensitivity/high response micro thermal conductivity detection sensor and a display unit are combined according to the micro gas chromatography system of the present invention. The results of concentration, separation and detection are shown.
도 12(a) 및 도 12(b)의 실험은 각각 5 ppm의 농도를 가지는 4종 또는 13종 VOC 혼합가스를 가스혼합기를 통해 질소밸런스로 100 ppb로 희석하여 진행하였다. The experiments of FIGS. 12(a) and 12(b) were carried out by diluting 4 or 13 VOC mixture gases each having a concentration of 5 ppm with a nitrogen balance to 100 ppb through a gas mixer.
마이크로 가스크로마토그래피는 항상 60 ˚C를 유지시켰고, 마이크로 열전도도 검출 센서는 항상 150 ˚C의 온도를 유지시켜주었다. 샘플가스와 캐리어가스 각각의 테들라 (tedlar)백을 마이크로 가스크로마토그래피 시스템에 연결하고, 마이크로 전농축기는 상온에서 20분 동안 농축하였다. Micro gas chromatography always maintained a temperature of 60 ˚C, and a micro thermal conductivity sensor always maintained a temperature of 150 ˚C. Each tedlar bag of the sample gas and the carrier gas was connected to a micro gas chromatography system, and the micro pre-concentrator was concentrated at room temperature for 20 minutes.
구체적으로 100 ppb 샘플가스를 소형 펌프에 의해 20분 동안 흘려주었으며, 이 때 밸브1 방향은 샘플가스 테들라백에서 전농축기 방향으로 향하며, 밸브2 방향은 전농축기에서 Vent 방향으로 향한다. 펌프 정지 후 1분 가열하여 약 250 ˚C 도달하면 펌프를 구동시켜 캐리어가스를 주입시키면서 농축된 가스를 탈착시켰다. 이 때 밸브1 방향은 캐리어가스 테들라백에서 전농축기 방향이고, 밸브2 방향은 전농축기에서 마이크로 가스크로마토그래피 방향으로 향한다. Specifically, 100 ppb sample gas was flowed for 20 minutes by a small pump, in which the
이 후 탈착된 농축가스는 마이크로 가스크로마토그래피로 이송되며, 60 ˚C를 유지하고 있는 마이크로 가스크로마토그래피 분리 컬럼에서 분리가 일어났다. 컬럼에서 빠져나오는 분리된 가스성분들이 마이크로 열전도도 검출 센서의 열 저항체로 이동하여 시간차를 두고 가스의 열전도도에 의한 저항체의 온도 변화 (저항 변화)를 일으켰으며, 전기적 신호를 측정한 결과를 도 12(a) 및 도 12(b)에 도시하였다.After that, the desorbed concentrated gas was transferred to micro gas chromatography, and separation occurred in a micro gas chromatography separation column maintained at 60 ˚C. Separated gas components exiting the column moved to the thermal resistor of the micro thermal conductivity detection sensor, causing a temperature change (resistance change) of the resistor due to the thermal conductivity of the gas at a time difference, and the result of measuring the electrical signal is shown in FIG. It is shown in (a) and Fig. 12(b).
상기 실험방법에 의해 얻어진 결과로서 도 12(a)는 알칸 및 방향족 화합물로 이루어진 혼합 가스로부터 성분 가스를 분리한 결과이고, 도 12(b)는 방향족 화합물로 이루어진 혼합 가스로부터 성분 가스를 분리한 결과이다.As a result obtained by the above experimental method, Fig. 12(a) is a result of separating a component gas from a mixed gas composed of alkanes and an aromatic compound, and Fig. 12(b) is a result of separating a component gas from a mixed gas composed of an aromatic compound. to be.
한편, 본 발명의 마이크로 가스크로마토그래피 시스템(100)을 운용하는 데 있어서, 정확한 분석을 위해서는 상기 마이크로 가스 전농축기 칩(120) 및 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)에서의 일정한 온도 조절이 요구되며, 이를 위해 상기 마이크로 가스 전농축기 칩(120) 및 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)은 마이크로 히터 및 온도 센서를 포함하고 있다. Meanwhile, in operating the micro
즉, 상기 마이크로 가스 전농축기 칩(120) 및 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)은 마이크로 히터 및 온도센서를 이용하여 전농축기 및 가스크로마토그래피 칼럼 내 온도를 조절한다. 한편, 상기 마이크로 히터 및 온도센서는 각각 마이크로 가스 전농축기 칩(120) 및 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)에 설치될 정도의 크기를 갖는 것이라면 어느 것이라도 사용가능하며, 이때 마이크로 히터 및 온도센서의 위치는 전농축기 칩 및 마이크로 가스크로마토그래피 칩의 하부, 상부, 측면 등 어느 부분에 설치되어도 무방하다.That is, the micro
또한, 상기 마이크로 히터는 금(Au), 텅스텐(W), 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd)으로 이루어진 군에서 선택된 1종일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 마이크로 히터는 스퍼터링법(sputtering), 전자빔법(e-beam) 또는 열기화법 (thermal evaporation) 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있다.In addition, the micro-heater may be one selected from the group consisting of gold (Au), tungsten (W), platinum (Pt), and palladium (Pd), but is not limited thereto. In addition, the micro-heater may be formed using a method such as sputtering, e-beam, or thermal evaporation.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 가스크로마토그래피 시스템(100)에 있어서, 하기 도 13에서 도시한 바와 같이 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)의 전단에 분석 가스의 온도를 일정하게 유지 및 조절할 수 있는 마이크로 트랜스퍼 컬럼이 설치될 수 있으며, 분석 중 히터를 포함하는 소자 및 유체 채널에서 고온 또는 저온으로 변하는 분석가스의 온도를 조절하여 센서의 온도에 의한 신호 영향을 최소화한다.In addition, in the micro
상기 마이크로 가스 전농축기 칩(120)으로부터 농축된 후 탈착되어 공급되는 유체내 각각의 분석 가스는 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)의 전단에 설치된 마이크로 트랜스퍼 컬럼을 통과함으로써, 마이크로 트랜스퍼 컬럼에서의 설정된 온도를 가지게 되며 이후 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)을 통과하여 마이크로 감지부(140)에 도달하게 된다.Each analyte gas in the fluid supplied by being desorbed after being concentrated from the microgas
이때, 상기 마이크로 감지부(140)는 마이크로 열전도도 검출 센서를 포함할 수 있으며, 이때 마이크로 열전도도 검출 센서에서는 분석가스의 온도에 따라서 분석 가스의 농도 값이 다르게 출력되므로, 본 발명에 따른 마이크로 가스크로마토그래피 시스템(100)는 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)의 전단에 분석 가스의 온도를 일정시키는 기능을 제공하는 마이크로 트랜스퍼 컬럼이 설치되는 것이 바람직하다.At this time, the
즉, 하기 도 15에서 도시한 바와 같이, 마이크로 트랜스퍼 컬럼이 추가된 마이크로 가스크로마토그래피 시스템 및 마이크로 트랜스퍼 컬럼이 추가되지 않은 마이크로 가스크로마토그래피 시스템에서의 열전도도 검출 센서의 결과값을 비교하여 보면, 마이크로 트랜스퍼 컬럼이 설치된 마이크로 가스크로마토그래피 시스템은 비교적 일정한 온도를 가지는 분석 가스의 흐름으로 인하여 마이크로 열전도도 검출 센서 결과값이 일정하게 유지된다.That is, as shown in FIG. 15 below, when comparing the result values of the thermal conductivity detection sensor in the micro gas chromatography system to which the micro transfer column is added and the micro gas chromatography system to which the micro transfer column is not added, micro In the micro gas chromatography system equipped with the transfer column, the result of the micro thermal conductivity sensor is kept constant due to the flow of the analysis gas having a relatively constant temperature.
또한, 상기 마이크로 트랜스퍼 컬럼은 설정된 온도로 분석 가스의 온도를 제어하기 위한, 열 공급원으로서 마이크로 히터, 열전소자 및 온도센서를 포함할 수 있다.In addition, the micro transfer column may include a micro heater, a thermoelectric element, and a temperature sensor as a heat supply source for controlling the temperature of the analysis gas to a set temperature.
하기 도 16의 실험은 마이크로 트랜스퍼 컬럼이 설치된 마이크로 가스크로마토그래피 시스템(100)에서 각각 100, 500 및 1000 ppb의 농도를 가지는 FBTEX(Formaldehyde, Benzene, Toluene, Ethylbenzene 및 Xylene) 혼합가스를 대상으로 하였으며, 약 3 ml의 시료를 주입하였고, 시료의 주입속도와 캐리어가스인 헬륨의 주입속도는 0.3 ml/min으로 동일하게 유지하였다. 마이크로 가스 전농축기 칩(120)에서의 혼합가스가 흡착되는 샘플링 공정은 상온에서 10분 동안 진행되었으며, 이후 혼합가스의 분리를 담당하는 마이크로 가스크로마토그래피 컬럼의 온도는 분석 초기에 30 ˚C의 온도에서 1분 동안 유지하였으며, 이어서 15 ˚C/min의 속도로 150 ˚C까지 상승시켰고, 이후 150 ˚C에서 1분간 유지한 후 분석을 마쳤다. 총 분석시간은 샘플링 공정을 포함하여 20분 소요되었으며, 분리된 각 가스성분 검출은 감지부인 마이크로 열전도도 검출 센서에 의해 진행되었다.The experiment of FIG. 16 was performed on a mixed gas of FBTEX (Formaldehyde, Benzene, Toluene, Ethylbenzene, and Xylene) having a concentration of 100, 500 and 1000 ppb, respectively, in a micro
하기 도 16에서 보여주는 실험 결과에 의하면, 포름알데히드 (F), 벤젠 (B), 톨루엔 (T), 에틸벤젠 (E) 및 자일렌 (X)를 포함하는 5종의 혼합가스가 농축/분리/검출 과정을 거쳐 모두 분석된 것을 확인하였다.According to the experimental results shown in FIG. 16 below, 5 kinds of mixed gases including formaldehyde (F), benzene (B), toluene (T), ethylbenzene (E) and xylene (X) were concentrated/separated/ It was confirmed that all were analyzed through the detection process.
또한 하기 도 17은 상기 도 16의 실험결과로부터 각각의 분석 가스에서 각각의 농도에 따른 피크(Peak)의 면적을 도시하였다. 포름알데히드 (F), 벤젠 (B), 톨루엔 (T), 에틸벤젠 (E) 및 자일렌 (X) 모두 농도에 따른 피크의 면적 값이 선형적으로 증가하였으며, 각각의 분석가스의 농도에 따른 피크의 면적값을 플롯팅 (plotting)한 그래프로부터 결정계수 (R square value)를 계산한 결과 1에 가까웠다. In addition, the following FIG. 17 shows the area of a peak according to each concentration in each analysis gas from the experimental results of FIG. 16. Formaldehyde (F), benzene (B), toluene (T), ethylbenzene (E), and xylene (X) all increased linearly with peak area values according to the concentration, and It was close to 1 as a result of calculating the R square value from a graph plotting the area value of the peak.
또한 상기 제어부(160)는 본 마이크로 가스크로마토그래피 시스템(100)의 전반적인 제어기능을 수행하는 것으로 IC 칩 또는 MCU(Micro Controller Unit)을 포함하며, 구체적인 제어기능으로는 펌프의 동작에 대한 온오프를 제어하고, 마이크로 가스 전농축기 칩(120) 및 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)의 온도센서에서 센싱한 전농축기 및 칼럼 내 온도, 시간 등의 데이터를 취합하여 상기 마이크로 가스 전농축기 칩(120) 및 마이크로 가스크로마토그래피 칩(130)에 설치되어 있는 마이크로 히터의 동작을 제어하는 등의 열제어 기능을 수행한다.In addition, the
또한, 상기 통신부(170)의 통신 방식은 유선 방식 또는 무선 방식을 이용하여 통신하며, 상기 무선 방식은 근거리 무선 방식이나 원거리 무선 방식 및 그들의 조합을 포함한다. 예컨대 상기 근거리 무선 방식은 적어도 블루투스, NFC, 또는 적외선 통신 방식을 포함하고, 상기 원거리 무선 방식은 3G, 4G, LTE, 또는 와이브로(Wibro)와 같은 이동 통신 방식이나 WiFi와 같은 무선 인터넷 통신 방식을 포함한다. 물론 빅데이터의 전송이 가능한 다른 무선 통신을 추가로 적용하는 것도 가능하다.Further, the communication method of the
즉, 사용자는 본 발명의 마이크로 가스크로마토그래피 시스템(100)을 이용하여 측정한 분석 가스의 결과를 사용자 또는 보호자의 스마트폰, 태플릿 PC 등의 스마트 통신기기를 이용하여 확인함으로써 결과 확인의 편의성을 높일 수 있고, 더 나아가 상기 분석 결과를 시스템에 전송하도록 함으로써 사용자가 언제 어디서든 확인할 수 있도록 할 수도 있다. That is, the user confirms the result of the analysis gas measured using the micro
참고로 파워 서플라이, 케이스 등과 같이 일반적으로 사용되는 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 설명하는 데 있어 반드시 필요한 부분이 아니므로 생략하도록 한다.For reference, descriptions of commonly used components such as a power supply and a case will be omitted since they are not necessarily required to describe the gist of the present invention.
이상으로 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but this is only exemplary, and various modifications and other equivalent embodiments are possible from those of ordinary skill in the art. You will understand. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims.
100 : 마이크로 가스크로마토그래피 시스템
110 : 유체 공급부
120 : 마이크로 가스 전농축기 칩
130 : 마이크로 가스크로마토그래피 칩
140 : 마이크로 감지부
150 : 디스플레이부
160 : 제어부
170 : 통신부
11 : 3방향 솔레노이드 밸브(3-way solenoid valve)
12 : 소형 펌프(mini pump)
20 : 교체형 마이크로 가스 전농축기 모듈
21 : 상단 커버(Upper Cover)
21-1 : 가스 인/아웃 포트(Gas In/Out Port)
22 : 전농축기 칩 트레이
22-1 : 자석 결합부(Magnetic lock)
23 : 하단 커버(Lower Cover)
23-1 : 자석 결합부(Magnetic lock)
23-2 : 전원용 포고 핀(Pogo pins for Electric Power Supply)
24 : 하단 몸체(Lower Body)
31 : 마이크로 트랜스퍼 컬럼(Micro Transfer Column)
41 : 마이크로 열전도도 검출 센서(Micro Thermal Conductivity Sensor)
42 : 신호 조절 포텐셔미터(Potentiometer for Sensor Signal Control and Amplification Gain)
43 : 펌프 유속 측정 포텐셔미터(Potentiometer for Pump Flow Rate)
61 : USB 컨넥터(USB Connector)
91 : 전원부100: micro gas chromatography system
110: fluid supply unit
120: micro gas pre-concentrator chip
130: micro gas chromatography chip
140: micro sensing unit
150: display unit
160: control unit
170: communication department
11: 3-way solenoid valve
12: mini pump
20: Replaceable micro gas pre-concentrator module
21: Upper Cover
21-1: Gas In/Out Port
22: pre-concentrator chip tray
22-1: Magnetic lock
23: Lower Cover
23-1: Magnetic lock
23-2: Pogo pins for Electric Power Supply
24: Lower Body
31: Micro Transfer Column
41: Micro Thermal Conductivity Sensor
42: Potentiometer for Sensor Signal Control and Amplification Gain
43: Potentiometer for Pump Flow Rate
61: USB Connector
91: power supply
Claims (15)
상기 혼합 가스와 캐리어 가스가 포함된 유체 내 분석 가스를 농축 및 탈착시키는 마이크로 가스 전농축기 칩;
상기 마이크로 가스 전농축기 칩에서 탈착된 분석 가스가 포함된 유체가 도입되어, 유체에 포함된 분석 가스의 성분이 분리되어 배출되는 마이크로 가스크로마토그래피 칩;
상기 마이크로 가스크로마토그래피 칩의 전단에 분석 가스의 온도를 일정하게 조절하는 것으로서, 설정된 온도로 분석 가스의 온도를 제어하기 위한, 열 공급원으로서 마이크로 히터, 열전소자 및 온도센서를 포함하는 마이크로 트랜스퍼 컬럼; 및
상기 마이크로 가스크로마토그래피 칩에서 배출되는 분석가스를 검출하는 가스 검출부를 포함하는 마이크로 감지부;를 포함하고,
상기 마이크로 가스크로마토그래피 칩은 마이크로 분리 컬럼을 포함하고,
상기 마이크로 분리 컬럼은 기재에 형성된 사각형, 원형, 구불구불형(serpentine) 중 어느 하나의 형태를 갖는 미세채널 및 상기 미세채널의 내부 표면에 형성되어 있는 복수의 돌기들;을 포함하고, 상기 복수의 돌기들은 미세채널 내부 표면에서 교호로 배치되어 대면하여 형성되고,
상기 가스 검출부는 마이크로 열전도도 검출 센서이고, 상기 마이크로 열전도도 검출 센서는 글래스 커버를 이용하여 실링되고, 내부에 열 저항체를 포함하며, 상기 열 저항체는 구불구불형(serpentine)인 것을 특징으로 하는 마이크로 가스크로마토그래피 시스템.A fluid supply unit for supplying a mixed gas including at least one analysis gas and a fluid including a carrier gas to the pre-concentrator chip;
A micro-gas pre-concentrator chip for concentrating and desorbing the analysis gas in the fluid containing the mixed gas and the carrier gas;
A micro gas chromatography chip in which a fluid containing an analysis gas desorbed from the micro gas pre-concentrator chip is introduced, and components of the analysis gas included in the fluid are separated and discharged;
A micro-transfer column including a micro heater, a thermoelectric element, and a temperature sensor as a heat source for controlling the temperature of the analysis gas to a set temperature by constantly controlling the temperature of the analysis gas at the front end of the micro gas chromatography chip; And
Including; a micro-sensing unit including a gas detection unit for detecting the analysis gas discharged from the micro gas chromatography chip,
The micro gas chromatography chip includes a micro separation column,
The micro-separation column includes a microchannel having any one of a rectangular, circular, serpentine shape formed on a substrate, and a plurality of protrusions formed on the inner surface of the microchannel, and the plurality of the plurality of microchannels. The protrusions are alternately arranged on the inner surface of the microchannel to face each other,
The gas detection unit is a micro thermal conductivity detection sensor, the micro thermal conductivity detection sensor is sealed using a glass cover, includes a thermal resistor therein, and the thermal resistor is a serpentine micro Gas chromatography system.
상기 마이크로 가스 전농축기 칩은, 분석 가스를 농축하기 위한 흡착제로서, 탄소나노튜브 폼, 단일벽 탄소나노튜브, 흑연화 탄소 블랙(graphitized carbon black), 탄소 분자체(carbon molecular sieve), 흑연화 중합체 탄소(graphitized polymer carbon), 탄소-실리카 복합체(carbon-silica composites), 활성 탄소(activated carbon), 바이오숯(biochar), 실리카겔(silica gel), 풀러린(fullerenes), 분자유기 골격체(molecular organic frameworks) 중 하나 이상 선택되어 지는 마이크로 가스크로마토그래피 시스템.The method of claim 1,
The microgas pre-concentrator chip, as an adsorbent for concentrating an analysis gas, is a carbon nanotube foam, a single-walled carbon nanotube, a graphitized carbon black, a carbon molecular sieve, a graphitized polymer Graphitized polymer carbon, carbon-silica composites, activated carbon, biochar, silica gel, fullerenes, molecular organic frameworks ) One or more of the micro gas chromatography system is selected.
상기 마이크로 가스 전농축기 칩의 상부, 하부 또는 측면 중 어느 하나 이상에 형성된 마이크로 히터 및 온도센서를 포함하는 마이크로 가스크로마토그래피 시스템.The method of claim 1,
A micro gas chromatography system comprising a micro heater and a temperature sensor formed on at least one of an upper, lower, or side surface of the micro gas pre-concentrator chip.
상기 마이크로 가스 전농축기 칩은 교체형 마이크로 가스 전농축기 모듈에 설치되는 마이크로 가스크로마토그래피 시스템.The method of claim 1,
The micro gas pre-concentrator chip is a micro gas chromatography system installed in a replaceable micro gas pre-concentrator module.
상기 미세채널의 채널 폭은 140 내지 200 μm, 채널의 깊이는 300 내지 450 μm 인 마이크로 가스크로마토그래피 시스템.The method of claim 1,
The channel width of the microchannel is 140 to 200 μm, the depth of the channel is 300 to 450 μm micro gas chromatography system.
상기 돌기의 최고지점과 상기 미세채널 벽면과의 거리(r2)와, 상기 미세채널 벽면에 형성된 상기 돌기의 높이(r1)의 비율인, r2/r1은, 1.0 내지 1.5 범위인 마이크로 가스크로마토그래피 시스템.The method of claim 1,
R2/r1, which is a ratio of the distance r2 between the highest point of the protrusion and the microchannel wall surface, and the height r1 of the protrusion formed on the microchannel wall surface, is in the range of 1.0 to 1.5 microgas chromatography system .
상기 복수의 돌기들 간의 간격(d)와, 상기 미세채널 벽면에 형성된 돌기의 높이(r1)의 비율인, d/r1은 3 내지 5의 범위인 마이크로 가스크로마토그래피 시스템.The method of claim 1,
A micro gas chromatography system, wherein d/r1, which is a ratio of the distance d between the plurality of protrusions and the height r1 of the protrusion formed on the microchannel wall surface, is in the range of 3 to 5.
상기 마이크로 가스크로마토그래피 칩은, 분석 가스를 분리하기 위한 고정상으로서, 카보왁스, 단일벽 탄소나노튜브, 폴리디메틸실록산, 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 석신산다이에틸렌글리콜(diethylene glycol succinate), 카보왁스(carbowax), 프탈산디노닐(dinonyl phthalate), 아디핀산에틸렌글리콜(Ethylene glycol adipate), β,β-옥시다이디프로피오니트릴(β,β-Oxydipropionitrile) 중 하나 이상 선택되어 지는 마이크로 가스크로마토그래피 시스템.The method of claim 1,
The micro gas chromatography chip, as a stationary phase for separating an analysis gas, includes carbo wax, single-walled carbon nanotubes, polydimethylsiloxane, polyethyleneimine, diethylene glycol succinate, carbowax ), dinonyl phthalate, ethylene glycol adipate, β,β-oxydidipropionitrile (β,β-Oxydipropionitrile).
상기 마이크로 가스크로마토그래피 칩의 상부, 하부 또는 측면 중 어느 하나 이상에 형성된 마이크로 히터 및 온도센서를 포함하는 마이크로 가스크로마토그래피 시스템.The method of claim 1,
A micro gas chromatography system comprising a micro heater and a temperature sensor formed on at least one of an upper, lower, or side surface of the micro gas chromatography chip.
상기 유체 공급부, 마이크로 가스 전농축기 칩, 마이크로 가스크로마토그래피 칩, 마이크로 감지부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 마이크로 가스크로마토그래피 시스템.The method of claim 1,
A micro gas chromatography system comprising: a control unit for controlling the operation of the fluid supply unit, the micro gas pre-concentrator chip, the micro gas chromatography chip, and the micro sensing unit.
상기 마이크로 감지부에서 분석된 결과를 숫자, 문자, 도형 또는 이들의 조합을 사용하여 출력하는 디스플레이부;를 포함하는 마이크로 가스크로마토그래피 시스템.The method of claim 1,
Micro gas chromatography system comprising a; display unit for outputting the analysis result by the micro-sensing unit using numbers, letters, figures, or a combination thereof.
통계 데이터나, 플랫폼 제어 및 설정 신호를 전송받고, 분석부에서 분석한 결과 데이터를 외부기기에 전송하는 통신부;를 포함하는 마이크로 가스크로마토그래피 시스템.The method of claim 1,
Micro gas chromatography system comprising; a communication unit for receiving statistical data or a platform control and setting signal, and transmitting the result data analyzed by the analysis unit to an external device.
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