시험관
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1. 개요
시험관은 비커에서 소량의 시료를 취하여 조작하거나 보관하는 데 사용되는 실험 기구이다. 화학, 생물학, 임상 의학 등 다양한 분야에서 활용되며, 가열, 냉각, 보관 등 여러 용도로 사용된다. 시험관은 주로 내열성을 위해 유리로 제작되며, 플라스틱 재질의 시험관도 사용된다. 임상 의학에서는 혈액, 소변 등의 생체 시료를 채취하고 보관하는 데 사용되는 진공 채혈관이 널리 사용된다. 시험관을 보조하는 기구로는 시험관 집게, 시험관대, 시험관 솔, 볼텍스 믹서, 시험관 마개 등이 있다.
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| 시험관 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 다른 이름 | 배양관 |
| 용도 | 화학 반응 |
| 관련 항목 | 진공 채혈관 끓임관 원심분리관 |
| 일반 정보 | |
| 발명가 | 알려진 바 없음 |
| 제조사 | 알려진 바 없음 |
| 모델 | 알려진 바 없음 |
2. 종류 및 용도
시험관은 소량의 시료를 다루고, 그 안에서 조작·반응시켜 결과를 관찰하고 처리하기 위해 만들어졌다. 크기는 길이가 수cm에서 20cm, 지름은 수mm에서 수cm이다. 파이렉스와 같이 열팽창에 강한 재질이 사용되기도 한다. 일반적으로 입구를 가공하지 않은 것을 "직구", 내구성을 높이기 위해 고리 모양으로 두껍게 만든 것을 "림(rim)付き"라고 한다.
시험관은 비커에서 미량의 시료를 취하여 조작하거나 보관하는 데 사용된다. 예를 들어 두 종류의 약품을 두 개의 비커에 담고, 각각에서 피펫으로 일정량을 취하여 시험관에 넣고 반응을 관찰한다. 이때 시험관에 넣는 물의 양은 5분의 1에서 4분의 1로 한다.[21][15]
가열이 필요한 경우 목적에 따라 다음과 같은 방법을 사용한다.
- 급속 가열: 알코올램프나 가스버너의 불꽃에 직접 가열한다. 이때 시험관 바닥이 아니라 액면 부근을 가열해야 한다. 바닥을 직접 가열하면 내용물이 끓어 넘쳐(돌비 현상) 화상 위험이 있으므로 끓임쪽을 넣는다.[21]
- 간접 가열: 수욕, 유욕, 히팅 모듈 등을 사용한다. 시험관 내 내용물의 반응, 농축, 건고 등의 조작을 할 때 사용되며, 필요에 따라 감압, 불활성 기체 치환, 밀봉 등의 처리를 한다.
- 오토클레이브 가열: 시험관에 분주한 배지를 그대로 오토클레이브에서 가열 멸균한다.
일반적으로 냉각할 때는 바닥 부분을 냉수나 빙수에 담근다. 시험관을 흔들 때는 상부를 잡고 작게 흔든다.[15]
다음은 용도에 따른 시험관의 종류이다.
- L자형 시험관: 내용물을 꺼내지 않고도 흡광도 측정이 가능하다.
- Y자형(두 갈래) 시험관: 고체 시약과 액체 시약을 혼합하여 기체를 발생시킨다.
- 나사구멍 시험관 (ST): 원심분리나 세균 배양 등에 사용되며, 뚜껑을 닫은 채로 원심분리할 수 있다.
- 배양 시험관: 식물 배양에 사용하는 평저 시험관이다.[20]
- 툰베르크 관: 주실과 측실로 이루어져 있으며, 탈수소효소 실험에 사용된다.
- 생화학 시험관: 폴리프로필렌 등 플라스틱 재질로 만들어지며, 미량 시험관이 자주 사용된다.
- 진공 채혈관: 채혈에 사용되며, 관 내부가 음압으로 조절된 마개가 달려 있다.
시험관은 실험실 밖에서 꽃병, 샷 잔, 향신료 용기 등으로 쓰이기도 한다.[4]
2. 1. 화학
화학 실험에서 사용되는 시험관은 주로 유리로 만들어지며, 내열성이 강한 붕규산 유리나 융합석영으로 만든 시험관은 수백 도의 온도까지 견딜 수 있다. 화학용 시험관은 다양한 길이와 너비로 제공되며, 보통 폭은 10~20mm, 길이는 50~200mm이다.[1] 내용물을 붓기 쉽도록 상단에 넓어진 입술이 있는 경우가 많다.화학 시험관은 평평한 바닥, 둥근 바닥, 원뿔형 바닥 등 다양한 형태를 가진다. 일부 시험관은 마개나 나사 뚜껑을 사용할 수 있도록 제작되기도 하며, 표시를 위한 유약 처리된 부분이 있는 경우도 있다.
분젠 버너나 알코올 램프를 사용하여 소량의 액체나 고체를 가열하는 데 사용된다. 시험관은 일반적으로 클램프 또는 집게로 목 부분을 잡고 기울여서 가열하며, 이렇게 하면 바닥은 수백 도까지 가열되는 반면 목 부분은 비교적 시원하게 유지되어 증기가 벽면에 응축될 수 있다. 비등관은 액체를 끓이는 데 사용되는 큰 시험관이다.
2. 2. 생명과학
시험관은 생물학 및 관련 과학 분야에서 곰팡이, 박테리아, 묘목, 꺾꽂이 등 다양한 생물체를 취급하고 배양하는 데 사용된다.[2] 일부 시험관 거치대는 시험관을 거의 수평으로 고정하여 내부 배지의 표면적을 최대화한다.
생물학용 시험관은 주로 투명 플라스틱(폴리스티렌 또는 폴리프로필렌)으로 사출 성형[2]되어 제작되며, 사용 후에는 버려지는 경우가 많다. 나사 뚜껑이 있는 플라스틱 시험관은 벡톤 디킨슨(Becton Dickinson)사에서 제조한 제품 계열의 이름을 따서 "팔콘 튜브(Falcon tubes)"라고 부르는 경우가 많다.[3]
미생물학에서 균주 보존용 한천배지는 시험관에 소량씩 나누어(분주) 보관한다. 시험관에 넣은 멸균 후의 한천 배지를 수직 상태로 정치하여 굳힌 것을 '''고층 배지''', 비스듬히 고정하여 굳힌 것을 '''사면 배지''', 고층과 사면의 중간 정도의 경사를 붙인 것을 '''반사면 배지'''라고 하여 미생물의 주를 보존하는 데 사용한다.
2. 3. 임상의학
진공 채혈관(Vacutainer)은 혈액, 소변, 고름, 활액과 같은 생리적 체액 샘플을 채취하고 보관하는 데 사용되는, 공기가 제거된 무균 시험관이다.[5] 이러한 시험관은 일반적으로 고무 마개로 밀봉되며, 마개 색깔에 따라 특정 첨가제가 시험관에 함께 넣어지기도 한다.[5] 예를 들어, "파란색 마개 시험관"은 항응고제인 시트르산나트륨을 포함하는 5ml 시험관으로, 응고 및 글루코스-6-인산 탈수소 효소 검사를 위한 혈액 채취에 사용된다.[5]| 시험관 마개 색상 또는 유형 (채혈 순서대로) | 첨가제 | 용도 및 주석 |
|---|---|---|
| 혈액 배양 병 | 폴리 아네톨 설폰산나트륨(항응고제) 및 배양 배지(미생물용) | 일반적으로 오염 위험을 최소화하기 위해 먼저 채혈한다.[6] 한 번의 채혈에서 두 개의 병을 채취하는데, 하나는 호기성 미생물용이고 다른 하나는 혐기성 미생물용이다.[7] |
| 파란색 ("연한 파란색") | 시트르산나트륨 (항응고제) | 프로트롬빈 시간(PT), 부분 트롬보플라스틴 시간(PTT), 트롬빈 시간(TT)과 같은 응고 검사. 시험관을 적절한 선까지 채워야 한다. |
| 빨간색 | 첨가제 없음 | 혈청: 총 보체 활성, 한랭 글로불린 |
| 금색 (때때로 빨간색과 회색 "호랑이 무늬"[8]) | 응고 촉진제 및 혈청 분리 젤[9] | 혈청 분리관(SST): 시험관을 뒤집으면 응고가 촉진된다. 대부분의 화학, 내분비 및 혈청 검사(예: 간염, HIV)에 사용된다. |
| 주황색 | 응고 촉진제 및 혈청 분리 젤[10] | 신속 혈청 분리관(RST). |
| 진녹색 | 헤파린 (항응고제) | 염색체 검사, 인간 백혈구 항원(HLA) 유형 분류, 암모니아, 젖산 |
| 연두색 | 리튬 헤파린 (항응고제) 혈장 분리 젤 | 혈장. 시험관을 뒤집어 응고를 방지한다. |
| 라벤더색 ("보라색") | 에틸렌디아민테트라아세트산(킬레이트제/항응고제) | 전혈: 말초혈액검사(CBC), 적혈구 침강 속도(ESR), 쿰스 시험, 혈소판 항체, 유세포 분석, 타크롤리무스 및 시클로스포린 혈중 농도 |
| 분홍색 | K2 EDTA (킬레이트제/항응고제) | 혈액형 검사 및 교차 적합 검사, 직접 쿰스 시험, HIV 바이러스량 |
| 청색 ("감색") | EDTA (킬레이트제/항응고제) | 미량 원소, 중금속, 대부분의 약물 수치, 독성학 |
| 황갈색 | EDTA 나트륨 (킬레이트제/항응고제) | 납 |
| 회색 | 플루오라이드 옥살산염 ( *플루오르화나트륨 (해당과정 억제제) *옥살산칼륨 (항응고제)[11] ) | 혈당 검사, 젖산,[12] 독성학[13] |
| 노란색 | 구연산-덱스트로스 A (항응고제) | 조직 유형 검사, DNA 연구, HIV 배양 |
| 진주색 ("흰색") | 분리 젤 및 (K2)EDTA | 중합효소 연쇄 반응(PCR) (아데노바이러스, 톡소플라스마, 인간 헤르페스 바이러스 6(HHV-6)용) |
| 검정색 | 시트르산나트륨 | 소아과 적혈구 침강 속도(ESR) |
| QuantiFERON (회색, 녹색, 노란색, 보라색) | QuantiFERON | 결핵 |
2. 4. 기타 용도
시험관은 실험실 밖에서도 꽃병, 약한 샷을 담는 유리잔, 향신료 용기 등으로 쓰인다.[4] 여왕개미 사육 시 처음 몇 달 동안 사용되기도 한다.3. 사용법
시험관을 잡을 때는 3개의 손가락을 사용하여 위쪽을 잡거나 시험관 집게를 사용한다. 시험관 집게를 사용할 때에는 시험관 위쪽에서 4분의 1쯤 되는 곳을 집도록 한다.[15] 액체를 넣어 가열할 때에는 시험관에 넣는 액체의 양을 5분의 1 정도로 하고, 원을 그리듯이 돌리면서 가열한다. 시험관 주둥이는 사람이 없는 쪽을 향하게 한다.[21]
가열 시에는 다음과 같은 방법을 사용한다.
- 급속히 끓는점 정도까지 가열해야 하는 경우: 알코올램프나 가스버너의 불꽃에 직접 가열한다. 이때 시험관 바닥이 아니라 액면 부근을 가열해야 한다. 바닥을 직접 가열하면 내용물이 순식간에 끓어 넘쳐(돌비 현상) 화상 등의 위험이 있으므로, 끓임쪽을 넣거나 액면 부근을 가열한다.[21]
- 수욕, 유욕, 히팅 모듈 등의 간접 가열을 하는 경우: 시험관 내 내용물의 반응, 농축, 건고 등의 조작을 할 때 사용된다.
- 오토클레이브에 의한 가열: 시험관에 분주한 배지를 그대로 오토클레이브에서 가열 멸균한다.
일반적으로 냉각할 때는 바닥 부분을 냉수나 빙수에 담근다. 시험관을 흔들 때는 상부를 잡고 작게 흔든다.[15]
4. 주변 기기
시험관은 화학, 생물학 등 다양한 분야에서 널리 사용되는 기본적인 기구이며, 사용을 돕는 다양한 주변 기기가 있다.
- 시험관 집게: 시험관을 집어서 고정하는 도구이다.
- 시험관대: 여러 개의 시험관을 동시에 보관하거나 건조하는 데 사용된다.
- 시험관 솔: 시험관을 세척하는 도구이다.
- 볼텍스 믹서: 시험관 속 내용물을 섞거나 젓는 데 사용되는 기기이다.
- 시험관 마개: 시험관 입구를 막는 데 사용되는 마개이다.
4. 1. 시험관 집게
시험관 집게는 나무로 된 것은 한쪽 손잡이가 길게 늘어난 빨랫감 집게와 비슷한 모양으로, 시험관 중간을 집어서 고정한다. 이 외에도 손잡이가 부착된 것 또는 금속제의 것도 있다.[16] 시험관 집게를 사용할 때에는 시험관 위쪽에서 4분의 1쯤 되는 곳을 집도록 한다. 시험관 위쪽을 잡을때는 3개의 손가락을 사용한다.4. 2. 시험관대
여러 개의 시험관을 동시에 나란히 놓기 위한 장치이다. 구멍이 뚫린 판으로 시험관의 입구를 위로 향하게 놓고, 거꾸로 세워 말리기 위해 기대는 막대가 나란히 늘어선 판이 함께 놓여 있다.[16]4. 3. 시험관 솔
시험관 솔은 시험관 세척 기구이다.[16] 플라스크용 솔보다 작고, 피펫용 솔보다 크다. 단순한 솔이지만, 전용 제품이 있다. 또한, 실험에 사용할 수 있을 만큼 세척을 하려면 필요한 주의와 관리가 있으며, 해당 분야 연구자 초심자에게 시험관 씻기를 익히는 것은 중요한 단계이기도 하다.4. 4. 볼텍스 믹서
유리 막대는 시험관을 뚫을 가능성이 있으므로,[17] 시험관 등의 내용물을 섞거나 젓는 데에는 볼텍스 믹서를 대신 사용한다. 볼텍스 믹서는 모터로 상부 진동부에 진동을 발생시켜, 시험관에 원운동을 주어 내용물을 회전시킨다. 한 손으로도 조작할 수 있도록 시험관을 누르기만 해도 스위치가 들어오는 타입도 있다. 또는 내부를 건조시키기 위해 전용 기구를 사용하는 경우가 많다.4. 5. 시험관 마개
시험관은 구멍이 좁기 때문에 실리콘 마개, 고무 마개, 코르크 마개가 사용된다.[18] (경우에 따라서는 꼭지 마개도 사용된다.) 시험관은 여러 가지 크기가 있으므로, 그에 맞는 마개를 사용한다.[19]5. 특수한 시험관
6. 재료
일반적인 화학 실험에 사용되는 시험관은 열에 대한 상대적인 저항성 때문에 보통 유리로 만들어진다. 붕규산 유리나 융합석영으로 만들어진 시험관은 수백 도의 섭씨 온도까지 견딜 수 있다. 화학용 시험관은 다양한 길이와 너비로 제공되며, 일반적으로 폭은 10mm~20mm, 길이는 50mm~200mm이다.[1] 상단에는 내용물을 붓기에 편리하도록 넓어진 입술이 있는 경우가 많다. 화학 시험관은 일반적으로 평평한 바닥, 둥근 바닥 또는 원뿔형 바닥을 가지고 있다. 일부 시험관은 磨口 마개 또는 나사 뚜껑을 사용할 수 있도록 제작되었다. 연필로 표시를 하기 위해 상단 근처에 작은 磨口 유리 또는 흰색 유약 처리된 부분이 있는 경우가 많다. 주로 강화유리나 파이렉스 유리가 일반적이나[21], 석영유리, 금속 등으로 만들어진 것도 있다.[22]
7. 기타
시험관은 실험실 밖에서도 꽃병, 약한 샷을 위한 유리잔, 향신료 용기 등으로 쓰이기도 한다. 여왕개미 사육 시 처음 몇 달 동안 사용되기도 한다.
시험관은 과학적 처리를 할 때 가장 기본적인 기구로 인식된다. 그래서 과학적인 조작으로 만들어졌다는 인상을 주기 위한 표현에 시험관이 사용되는 경우가 있다. '''시험관 베이비'''라는 단어가 대표적인 예이다.[23]
투명도가 높고, 가볍고, 물을 갈기 쉬워서 일회용 꽃병이나 꽃병으로 사용되기도 한다.[23]
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