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시료의 점성에 따른 음료수별 시료 전처리의 자동화 전략
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작성자 : 사이언스21 | 조회: 30 | 날짜: 2019-03-11 15:15:56


Gilson GX-271 Liquid Handler with Dual Syringe pump


수동으로 전처리를 시행하는 것은 연구실에서 매우 일반적인 일이다. 그러나 처리해야 할 시료의 개수가 많아질 경우에는 수동으로 진행했던 실험 과정을 자동화시킬 필요가 있다. 수동으로 처리하던 과정을 자동화로 변환하는 것은 쉬운 일이 아니지만, 액체 시료 간의 점성이 서로 다를 때에는 특히 더 복잡해질 수 있다. 물에 비해 점성이 높거나 낮은 액체들은 자동화 과정을 최적화시키기 위하여 서로 다른 처리 파라미터들이 요구되기도 한다.


점성이 서로 다른 액체 시료들의 전처리 과정을 수동에서 자동으로 전환할 때 가장 중요한 두 가지 파라미터는 바로 액체를 흡입하는 속도(Flow rate)와 액체 시료를 다루는 Probe의 내경(Inner Diameter) 이다. 이번 연구에서는 Polyethylene Glycol(PEG), 우유, 오렌지 주스, 사과 주스와 같이 서로 다른 점성을 가지고 있는 액체들을 다룰 때 이 두 가지 파라미터들이 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 알아보
고자 한다.


실험 조건
▶ 실험에 사용된 액체
- Ultra-purified water(HPLC grade)
- Methanol (HPLC grade, Burdick&Jackson, Part no. 230-4)
- Polyethylene Glycol(PEG) 200(Sigma, Part no. P3015)
- Dilutions of PEG 200
- Skim Milk
- 2% Milk
- Orange Juice(껍질이 전혀 들어가지 않은 것)
- Apple Juice


▶ 실험 기구
- Cannon-Fenske Viscometer Tube, size 75(Sigma, Part no. Z275298)
- A&D HM-202 Analytical Balance(A&D Weighing, San Jose, CA)
- Gilson GX-271 Liquid Handler with Syringe Pump


▶ 시료의 점성 측정


시료의 점성은 ASTM D445-09 Standard Test Method에 제시된 과정에 따라서 Cannon-Fenske Viscometer을 이용하여 센티스토크스(cSt)로 측정하였고 모든 측정 과정은 3번씩 반복했다.


▶ Gilson TRILUTIONⓇ LH 소프트웨어를 이용한 액체 전달 과정은 다음과 같다: Air gap이 50uL으로 설정된 상태에서 1mL의 시료를 흡
입하고(Aspirate) 배출했다(Dispense). 각 과정마다 Probe를 세척했는데 Probe 안쪽은 3mL의 Water로 20mL./min의 속도에서 세척을 하고 Probe 바깥쪽은 2mL의 Water로 20mL/min의 속도로 세척했다.


Figure 1. 시료의 흡입과 배출을 위한 Gilson TRILUTIONⓇ LH 소프트웨어의 Transfer task 과정 및 Dispense task property page.








▶ 정밀성과 회수율 측정
모든 측정과정은 3번씩 반복해서 시행되었다. 깨끗하게 세척한 13 x 100mm 빈 시험관을 무게를 잴 때 사용하였고 초기 무게를 기록했다. 1mL의 시료를 Gilson TRILUTIONⓇ LH 소프트웨어로 제어되는 GX-271 Liquid Handler를 사용하여 빈 시험관에 옮겼다. 시료가 들어간 시험관의 무게를 다시 측정한 후 시료만의 무게를 계산했다. 그 다음 과정으로 각각의 시료들의 밀도를 이용하여 시료의 무게를 부피로 환산했다.


결과
Liquid handling method에서 시료의 회수율에 영향을 주는 두 가지 주요 파라미터는 유속(Flow rate)과 Probe의 내경(ID)이다. 시료의 점성에 근거하여, 이 파라미터들은 회수율에 중요한 영향을 줄 수도 있고 다소 제한된 영향을 줄 수도 있다. 시료의 점성이 클수록 이들 파라미터의 영향이 커진다. Probe가 시료 안에 들어가 있을 때 압력이 평형을 이룰 수 있도록 Equilibration time을 넣어주면 이 영향에 대한 효과를 줄이는 데 도움이 될 수 있다.


Figure 2와 Table 3에서도 볼 수 있듯이 중간 정도의 점성을 가진 시료들을 다소 큰 1.1mm ID Probe를 가지고 실험했을 때 유속을 5mL/min에서 20mL/min으로 증가시켜도 시료의 회수율에서는 뚜렷한 변화가 나타나지 않고 있다.


하지만 다소 작은 0.4mm ID Probe를 가지고 실험했을 때에는 유속을 5mL/min에서 20mL/min으로 증가시켰을 경우 회수율이 상당히 크게 감소하는 것을 알 수 있다. 이러한 시료들의 경우 유속이 빠른 상태에서 Probe의 ID가 작은 경우에는 시료의 회수율에 영향을 준다는 것을 알 수 있다.



Figure 2. 유속이 음료수 시료의 회수율에 미치는 영향


Table 3. 음료수 시료에 대한 회수율과 %CV 데이터


Figure 3. 점성과 Probe ID에 따라 추천하는 유속



Reference(참고문헌): 1. The Engineering Toolbox (2009). Fluids -. kinematic Viscosities. Kinematic viscosities for some common fluids.

                                   http://www.engineeringtoolbox.com/kinematic-viscosity-d_397.html

                                2. Gilson Application Note.

Data Services(자료제공): KAISCO
The Person in Charge(담당자): An Hyesook
Maker(제조사): Gilson Inc.
e-mail(이메일):
kaisco1@kaisco.co.kr
Country of Origin(원산지): USA
Model Name(모델명): GX271 Liquid Handler


- 2019년 3월호 기사 -


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