Robotic analyzers 턴키 혹은 주문 제작형 자동화 제공

Robotic analyzers

개요

스칼라의 정교한 SP2000 로봇 플랫폼은 일반적인 실험실 분석항목에 대해 접목이 가능 합니다. 분석의 자동화는 BOD, COD, Test kit어플리케이션(ST-COD, TP, TN 등), pH, 전기전도도(EC), 알칼리도, 탄산염/중 탄산염, 탁도, 색, 토양에서의 이온선택적 전극(ISE), 입도 분포 분석, 자동계량과 샘플의 여과, 자동 시료 피펫팅 등과 같은 다양한 응용이 가능합니다. 기본적으로 구성되는 패키지 외 고객의 요청에 의한 어플리케이션 구성도 가능합니다. 적용된 모든 기술은 ISO, EPA, Standard Methods, DIN 등의 국제적 규격에 따릅니다.

사용자 요구조건에 맞추어 디자인과 자동화 항목을 설정할 수 있어서 생산성 향상과 결과의 정확성, 샘플 분석시간 및 비용을 줄여주고, 분석자에 의한 분석 에러변수를 줄여 줍니다.

메인 장비에 하나 또는 두 개의 로봇 팔을 달아서 총 8개 프로브를 독립적으로 움직일 수 있습니다. 두 개의 팔을 사용 함으로써, 다수의 프로브를 사용해서 시료 처리량을 늘리거나 BOD&COD와 같은 다른 두 개의 분석을 동시에 수행 할 수 있습니다.

장비의 하우징은 해당되는 CE 규제에 부합하게 보호 용 앞 커버와 측면 커버로 둘러 쌓여 있습니다. SP2000은 아주 실용적인 소프트웨어 패키지인 RoboticAccessTM로 구동하며, 기본적으로 세팅되어 있는 어플리케이션 파일, 분석 스케줄러, 사용자가 원하는 샘플 테이블 및 프린트 설정, LIMS/Excel과 호환된 파일 내보내기, 폭 넓은 QC 설정 등을 포함하고 있습니다.

SP2000플랫폼은 업그레이드가 가능하고 고객이 필요에 따라 조정이 가능하기 때문에 초기의 투자를 더 값지게 해 주리라 믿습니다.

BOD

생화학적 산소 요구량(BOD) 분석은 실험실에서 가장 흔한 어플리케이션 중에 하나입니다. 이 테스트는 물의 유기성의 지표로 사용합니다. SP2000SERIES로 저희 스칼라는 오늘날 가장 적합한 로봇 BOD 플랫폼을 소개합니다. 현대적인 디자인과 혁신적 기술력 외에도, 18개부터 198개의 BOD 병 용량까지 고객맞춤형 모델을 제공합니다. 분석기는 시료 처리량, 자동화의 정도, 시료 용량과 같이 정확한 당신의 실험 요구에 응하도록 발전하였습니다. 분석은 EPA 405.1/ISO 5815-1/ EN-1899-1/2, Standard Methods 5210B, DIN 38409 등의 모든 국제/내 규제와 고객의 특정한 방법들에 따르고 있습니다..

기본 시스템

가장 작고 기본적인 스칼라 로봇 BOD 분석기는 XYZ 시료 처리 플랫폼, 18개 BOTTLE  용량의 트레이, 용존산소 측정 프로브와 계측기기(광학 혹은 격막 전극), 조작기, 교반기, RINSING STATION, 보호용 앞면과 측면커버로 이루어져 있습니다.

이러한 기본적인 구성 외에도 완전한 BOD 자동화를 위해 다음의 자동화 단계가 가능합니다.

  1. 자동 희석수 첨가
  2. 자동 ATU 주입
  3. 자동 식종수 주입
  4. 자동 뚜껑닫기/뚜껑열기
  5. 자동 시료 피펫팅
  6. 자동 항온배양

18병 용량의 트레이가 11개까지 확장가능하며 여러 개의 용존 산소 측정 프로브를 사용하면 더 많이 시료를 처리할 수 있습니다. 두 번째 팔을 구성하여 시료 처리량을 늘리거나 BOD 병으로 자동 시료 피펫팅을 하거나 시료의 PH설정 같은 부가 작업까지 자동화할 수 있습니다. 모든 종류의 표준 BOD 병 사용이 가능하며, 다양한 인큐베이터를 위해 다양한 시료 트레이가 제공됩니다. 인큐베이션의 목적으로 완벽히 밀봉된 커버도 가능합니다.

일반적인 BOD 분석 순서:

자동화 단계

  • 시료의 피펫팅
  • 시료의 PH 설정
  • 질산화 저해제(ATU) 첨가, 식종 작업
  • 희석수 첨가
  • 시료 균질화
  • 초기용존산소량 측정(DO1)
  • 각 측정간 프로브/교반기 세척
  • 자동 BOD병 뚜껑닫기/뚜껑열기
  • 최종 DO2값 측정
  • 정해진 규칙에 의한BOD값 계산

샘플은 수동 혹은 자동으로 BOD 병에 피펫팅 되고,작업자는 Sample 명칭 및 희석배율을 프로그램 테이블에 입력 및 LIMS로부터 다운로드 하고 분석기를 작동시킵니다. 로봇팔이BOD병의 뚜껑을 자동으로 열고 질산화억제제(ATU)와/혹은 식종 그리고 희석수가 채워집니다. 그리고 나서 시료는 교반 되고 초기 용존 산소 값이 측정됩니다. BOD병의 뚜껑을 자동으로 닫고 산소 프로브와 교반기는 다음 시료로 넘어가기 전 세척됩니다. 이러한 시료의 절차는 모든 시료의 값이 기록될 때 까지 계속됩니다. 측정이 완료된 시료는 BOD Bottle 이 받침대에 거치된 채로 운반하고 20℃의 인큐베이터에 5일간 배양합니다. 배양 후 시료 받침대를 다시 BOD 플랫폼에 위치시키고 운용자가 다시 분석기를 작동시킵니다. BOD병의 뚜껑을 자동으로 열고. 시료를 교반시키며 최종 용존 산소값이 측정되며, BOD 값이 계산됩니다. BOD병의 뚜껑을 다시 자동으로 닫습니다. 이 절차는 모든 시료가 측정될 때 까지 반복됩니다. 데이터는 스크린에 띄우거나, 프린트하거나, 다른 소프트웨어나 LIMS의 소프트와 호환 가능한 파일로 변환될 수 있습니다.

만약에 pH, 전도성, 알칼리성, 탁도와 같은 다른 분석을 위한 필요성이 있다면, BOD와 병행하여 자동화하여 측정 할 수 있습니다.

COD

화학적 산소 요구량(COD) 분석은 주로 지표수나 폐수에서 발견되는 유기오염물질의 양을 측정하기 위해서 쓰입니다. COD 값은 수질 측정에 유용한 지표입니다. 스칼라의 SP2000 분석기는 COD 측정 자동화를 위해 밀봉관(ST-COD) 방법인 ISO 15705와 EPA 410.4, 또는 고전적인 적정법 ISO 6060을 따릅니다.

1. ISO 15705/ EPA 410.4에 따른 ST-COD

ST-COD법은 고전적인 방법에서의 똑 같은 반응을 기초로 하고 있으나 적정 대신에, 광도 검출기를 사용합니다. ST-COD법의 장점은 사전에 준비된 튜브를 써서 독성이나 위험한 시약처리를 최소화 할 수 있다는 점입니다.

SP2000 ST-COD 분석기

분석기는 XYZ 시료처리시스템으로 구성되고   시료튜브와 테스트 튜브 거치대가 갖추어져 있습니다. 그래서 분석 중에도 추가적인 시료적재를 쉽게 할 수 있습니다. 분석기는 하나의 배치에 24개에서 336개의 튜브까지 수용 가능하며. 고정시키는 도구(GRIPPER)가 달린 것과 시료 니들과  교반기가 달린 것의 2개의 조작기가 있는 로봇 팔이 달려 있습니다. 게다가 뚜껑 개/폐 장치, 테스트 키트의 고체 시약을 더 쉽게 용해하기 위한 수직 진동기, 또 측정하기 전 튜브를 섞기 위한 회전 진동기도 갖추고 있습니다. 분석기에는 추가시약을 위한 칸이 있고, 만약 digestion이 필요하다면 두 개의 온도 조절이 가능한 열반응기도 가능합니다. 광도계가 측정하고, 결과는 추가적 데이터 처리와 제어를 위해 ROBOTIC ACCESSTM으로 보내집니다.

분석기는 상용 가능하거나 자체 제작한 COD 반응 튜브와 함께 사용할 수 있으며 대다수의 광도계와 호환 가능합니다. 게다가 위에서 소개되었던 단일 테스트 키트 분석과 같은 동일한 플랫폼은 COD 분석과 총인, 총질소 등과 같은 다른 테스트 키트 응용을 병행할 때 쓰일 수 있습니다. 하나의 배치에48개의 COD, 24 개의 총인과 12개의 총질소 튜브를 예로 들 수 있습니다.

자동화 단계

  • 시료 튜브 집어 들기
  • 시료 튜브 뚜껑 닫기(열기)
  • 시료의 피펫팅
  • 시료 섞기
  • 가열 반응기에 시료 넣기
  • 150℃에서 2시간동안 시료 가열
  • 냉각 거치대로 시료 옮기기
  • 시료 균질화
  • COD 농도 측정
  • 시료 튜브 집어 들기

대표적 ST-COD 분석 순서

튜브를 시료 거치대에 거치시킨 후 분석기에 위치시킵니다.  분석기는 튜브를 집어 들고 튜브의 뚜껑은 열립니다. 시료는 자동적으로 측정되어 반응튜브에 배출됩니다. 반응튜브의 뚜껑이 닫히고 수직 진동기로 옮겨집니다. 반응튜브는 섞인 다음, 150℃에서 두 시간 동안 가열이 되는 반응기로 옮겨집니다. 분석기는 반응시간을 기록합니다. 반응이 끝난 후, 분석기는 튜브를 60℃까지 식히기 위해 시료 거치대에 튜브를 놓습니다. 그 후 튜브들은 계속 따뜻함을 유지하기 위해 섞입니다. 시료들이 주위 온도까지 냉각 되면 필요한 파장에서 광도 검출로 측정될 것입니다. 농도는 소프트웨어의 결과 스크린에 보여지고 데이터는 LIMS 시스템으로 옮길 수 있습니다.

2. ISO 6060에 따른 COD

SP2000분석기는 SP5000 digestion 시스템과 함께 고전적인 COD 법의 자동화를 제공합니다. 절차에는 황산, 다이크로늄산 그리고 촉매로 인한 두 시간의 digestion이 포함됩니다. 환류 후, 시료는 냉각되어 산화제의 초과량을 알아내기 위해 철-알루미늄-황산염으로 자동적으로 적정됩니다.

SP2000 COD 분석기

분석기는 XYZ 시료 처리 시스템을 가지고 있고 20개의 각각의 포지션과 교환 가능한 4개에서 6개까지의 시료 거치대로 구성될 수 있습니다. 시료는 digestion부터 적정까지 같은 바이알 에서 가능합니다. 게다가 분석기는 적정기, 뷰렛 팁, 프로브와 교반기를 갖추고 있습니다. 범위 확장을 위해서 뷰렛을 바꾸지 않고도 2개의 적정기를 달 수 있습니다.

대표적인 COD 분석 순서

자동화 단계

  • 시료 준비
  • 시료 삭임
  • 환류 냉각기 플러싱
  • 시료 균질화
  • 시료 적정
  • 각 측정 간 뷰렛 팁/ 교반기 세척
  • COD값 계산

시료는 COD 튜브로 피펫팅 합니다. 일정량의 다이크로뮴산칼륨과 황산은 수동 혹은 자동으로 각 시료에 첨가됩니다. 정체와 희석은 시료 테이블에 입력됩니다. 튜브 거치대는 SP5000 자동 digestion 장치에 배치됩니다. 환류 냉각기는 시료 튜브에 연결됩니다. 시료는 2시간동안 180℃에서 digestion 후, 냉각시킵니다. 환류 냉각기는 세척되고 거치대는 SP2000 로봇 분석기에 배치됩니다. 운용자가 분석기를 작동시킵니다. 시료는 교반되고 당량점에 이르기 까지 철 함유 암모늄 황산에 대해 적정 됩니다. 뷰렛 팁, 프로브와 교반기는 세척된 후 다음 시료로 가는 이러한 절차가 모든 시료에 대한 값이 기록이 될 때까지 계속됩니다. 각 시료에 대한 COD값이 자동으로 계산되고, 데이터는 스크린에서 보여지거나, 프린트 하거나, 다른 소프트 웨어나 LIMS와 호환 가능한 파일로 변환될 수도 있습니다.

SP5000 자동 digestion 시스템

이 시스템은 COD 분석동안 digestion이 사용됩니다. 리프트 시스템, 냉각기 거치대, Digestion 블록, 튜브 거치대와 디스플레이가 있는 제어기로 이루어져 있습니다. 제어기는 가열을 위한 온도와 시간의 설정뿐만 아니라 들어올리는 동작과 냉각기 거치대를 놓는 동작도 합니다. 시료는 환류를 하면서 정확히 2시간을 끓입니다. 운용자가 튜브 거치대를 시스템에 집어넣은 후의 절차는 완전 자동으로 진행됩니다. Digestion 후, 튜브 거치대는 세척될 수 있도록 준비됩니다.

테스트 키트

전 세계 많은 물 실험실에서 바로 사용 가능한 흡광도 측정 테스트 키트를 쓰고 있습니다. 많은 공급자들은 COD, 총인, 총질소, 암모늄, 아질산염 등의 물이나 폐수에서의 중요한 지표를 위한 키트를 제공합니다. 이런 키트를 사용하는 것은 간단하고 안전하지만 아직은 시료 피펫팅, 튜브 뚜껑 돌리기(닫기), 튜브 옮기기 등과 같은 분석 절차에 있어서 수동으로 처리해야 하는 단계들이 많습니다. 특히 시료량이 증가하면 이 과정은 매우 지루하고 시간이 많이 걸립니다. 이에 대응하여, 스칼라는 바로 사용 가능한 테스트 키트의 완전한 자동화를 위해 새로운 SP2000 로봇 분석기 시리즈를 개발했습니다. 이 분석기는 어떠한 물이나 폐수 시료의 측정 시 흡광도 테스트 키트를 사용, 시료의 피펫팅, 혼합, 가열, 냉각등 의 절차를 완벽히 자동화 하였습니다.

SP2000 로봇은 하나의 배치에 24개에서부터 336개의 튜브가 장착 가능하게끔 설계될 수 있습니다. 분석기는 개별 샘플에서 동시에 혹은 연속적으로 많은 애플리케이션을 처리할 수 있습니다. 이 분석기는 추가 로봇팔을 장착하여 샘플 집게(Gripper), 샘플 니들, 교반기를 추가하여 샘플 처리량을 늘리거나BOD와 같은 부가적인 애플리케이션과 결합된 테스트 키트 업무를 수행할 수도 있습니다. 플랫폼은 해당되는 CE 규정에 따르기 위해 보호용 앞면과 측면 커버로 되어있습니다. 또 이 플랫폼은 분석 순서를 포함한 사전 설치된 어플리케이션 파일, 사용자 정의 시료 테이블 설정과 광범위한 품질관리 기능을 가진 매우 실용적이고 유연한 Robotic AccessTM 소프트웨어 패키지로 움직입니다.

pH/ EC/ 적정/ 탁도/ 색/ ISE

SKALAR Robotic Analyzer는 pH, 전도도, 적정, 탁도와 색도의 자동화 측정을 하나의 시스템으로 통합하여 순차적 또는 동시분석을 가능하게 합니다. 고객 맞춤 시스템 구성으로 효율성과 만족성을 극대화할 수 있습니다. 다양한 애플리케이션, 작업순서와 다양한 종류의 샘플 거치대와 용기도 통합시킬 수 있습니다.

시스템이 음용수의 pH, EC, 알칼리성과 탁도의 분석을 위해 구성된다면, 해당 애플리케이션의 동시 혹은 순차분석 여부를 설정할 수 있고 개별 샘플에 대해 필요한 애플리케이션도 지정할 수 있습니다.

Well plate 에서 PH 측정을 가능하게 하는 특별한 구성도 있습니다. 조작기에는 두 개의 다른 시료에 동시 pH 측정을 위해 2개의 별도 특별 pH 전극이 있습니다. 분석기는 96-well-plate 8개를 장착하여 최고 768 샘플까지 한번에 분석 가능합니다. 

이러한 SKALAR SP2000 로봇 분석기의 유연한 디자인은 알칼리성, 용존산소, 전도도, 색, PH, 강도, 탁도, 적정, 이온 선택성 전극(ISE)과 같은 다양한 응용을 하나의 경제적인 시스템 안에서 병행할 수 있게 합니다.

토양-pH

토양의 PH는 식물에게 있어서의 미네랄의 이용도에 영향을 끼칩니다. 각각의 식물은 최적으로 생장 할 수 있는 특정한 pH값을 가지고 있습니다. pH 분석은 토양 시료에서 가장 흔하게 이루어지는 지표입니다. 전문적인 실험실은 토양을 분석하고 농부들에게 필요한 정보를 제공합니다. 분석 결과에 따라, 토양의 질을 향상시키기 위한 최적의 방법이 다를 수 있으며 그 결과 농작물 수확 량이 증가하거나 비용이 줄어들 수 있습니다.

SP2000 pH-토양 분석기

로봇 분석기는 KCl, CaCl2나 다른 추출물 뿐아니라 물을 이용하여 추출한 샘플에서의 토양의 pH 측정도 가능합니다. 측정기의 자동 캘리브레이션, 추출수 첨가, 자동 교반, 미리지정된 시간동안 샘플의 정치 및 측정의 작업을 수행합니다.. 분석기는 최대 792개의 컨테이너(50 ml)까지 수용할 수 있습니다. 매우 큰 배치라면, 분석기는 2개의 로봇팔을 구성하여 총 8개까지 가능한 여러 개의 PH 측정기를 장착할 수 있습니다.

자동화 단계

  • 추출 용액의 첨가
  • 시료 교반
  • 자동 프로브 검량
  • 프로브 세척
  • pH 측정
  • 결과 계산

대표적인 토양-pH 분석 순서:

무게를 정량 후, 시료를 거치대에 옮겨 놓은 후, 분석기에 장착합니다. 분석기는 추출 용액을 첨가하고 모든 시료를 교반합니다. 각 동작 사이에, 분석기는 프로브를 세척합니다. 미리 설정된 시간이 지나고, 시료들은 다시 교반 됩니다. 각 시료의 pH 값이 측정되고 그 값은 계산되어 저장됩니다.

pH 분석과 더불어, 전도도(EC)와 같은 지표도 토양-PH 배치에 첨가될 수 있습니다.

Clay 분석

토양의 분류는 환경제어나 건축 목적에 있어서 중요합니다. 토양 분류는 흡수, 줄어들거나 부푸는 능력, 수분보유량, 투과성과 같은 몇 가지 요인에 기초합니다. 이 요인들 대부분은 토양의 입자 크기와 독립적으로 연결되어 있습니다. Clay 중 에서도 가장 작은 성분(0-2 미크론)은 토양의 질을 평가할 때 필수입니다. Clay는 예를 들면 ISO11277에 따라 측정되어 명시된 종류로 분류됩니다.

이 분석기는 3 단계로 작동됩니다.

  1. 시료의 무게측정과 성분 분리
  2. 유기물과 탄산염 제거
  3. Clay 측정

Skalar는 로봇 분석기를 사용하여 이 절차의 2,3번째 단계를 자동화 방법을 개발했습니다. 이 단계들의 자동화는 특히 중요합니다. 왜냐하면 완전 자동으로 정확한 타이밍과 선택할 수 있는 높이로 수행할 수 있기 때문입니다.

대표적인 유기물/ 탄산염 제거 순서:

자동화 단계

  • 탄산염 제거
  • 유기물 제거
  • 시료 세척

무게를 잰 후, 시료를 병에 넣고, 스칼라 SP50 로봇 분석기에 놓여지고 물이 추가됩니다. 시료가 들어 있는 병은 끓는 점에 도달할 때까지 가열되고 30분동안 끓입니다. 30분동안 가열하고 끓는 동안, 유기물을 제거하기 위해 과산화수소가 투입됩니다. 그 후, 시료는 냉각되고 이번에는 탄산염을 제거하기 위해서 염산을 첨가하여 시료처리를 합니다. 전체 과정 동안, 시료가 과도하게 끓는 것을 방지하기 위해서 사이사이 물이 첨가됩니다.

대표적인 Clay 분석 순서:

자동화 단계

  • 피로인산염 추가
  • 희석액 추가
  • 시료 균질화
  • 시료 흡입
  • 시료 옮기기
  • 시료 분배하기
  • 알루미늄 컵에서 시료 건조시키기

시료는 500/1000ML의 체적용 실린더에 옮겨집니다. Skalar SP2000 로봇 분석기는 자동적으로 피로인산 나트륨 용액을 첨가하고 증류수를 첨가해서 탁하게 만듭니다. 사용자가 설정한 시간동안 시료의 균질화 작업을 수행합니다. 몇 시간의 정해진 시간 후에, 시스템은 이 현탁의 일부분을 실린더의 미리 정해진 깊이에서 꺼내서 증발 접시로 옮깁니다. 건조 후에 시료의 남은 부분은 무게를 재고 점성분은 소프트웨어를 통해 계산됩니다.

이 절차는 또한 지켜보는 사람이 없어도 되기 때문에 밤샘 작동이 가능합니다. 게다가, 다른 성분들을 측정하는 것도 가능합니다.

software

Robotic AccessTM은 스칼라 로봇 분석기를 제어하기 위해 매우 유연하게 다중작업이 가능하게끔 디자인되었습니다. 시료를 분석하는 동안, 이미 얻어진 결과는 처리되고, 새로운 분석을 위해 준비합니다. 공인되지 않은 운용과 데이터 조작을 방지하기 위해 운용 전에 접근 코드와 비밀번호가 필요합니다.

사양을 수행하기 위해 분석자에게 필요한 설명을 담고 있는 어플리케이션 파일은 국제/내 규제에 따르거나 사용자 정의의 요건에 따라 스칼라가 소프트웨어에 미리 설정해 놓았습니다.

필요한 애플리케이션을 선택하고 사용자가 샘플 테이블을 작성하여 분석기 다이어그램으로 드래그하면 분석이 시작됩니다. 샘플 테이블을 작성하고 분석 순서를 정하면, 작동이 바로 시작되거나 다른 시작 시간을 설정할 수 있습니다. 모든 어플리케이션들은 분석되도록 프로그램 되어있을 수 있습니다. 분석 진행 상태는 스크린에서 볼 수 있으며 결과는 실시간으로 볼 수 있습니다. 분석하는 동안, 우선순위의 시료를 첨가하거나 측정에서 시료를 뺄 수도 있습니다.

결과는 사용자 정의의 프린트 리포트에 프린트 할 수도 있고 TXT, EXCEL 혹은 LIMS로 내보낼 수도 있습니다. 끝난 분석은 저장, 백업하고 나중에 다시 찾을 수도 있습니다.