KR100305218B1 - 고정화된발광미생물을이용한수질독성자동측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 독성물질에 의한 고정화 발광미생물의 발광량의 차이를 측정하는 것으로 이루어진 독성물질농도의 자동측정장치에 관한 것으로, 본 발명은 장치는 별도의 발광미생물의 전처리 단계를 필요로 하지 않으므로 신속하고 사용상 간편하며 경제적인 독성물질 자동측정장치를 제공한다. 또한 물리화학적 분석에서도 분석하기가 어려운 다양한 미량 독성물질에 대한 생물학적 독성도를 나타내는 효과적인 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

Description

고정화된 발광미생물을 이용한 수질독성 자동측정장치{AUTOMATIC MEASURING APPARATUS FOR TOXIC SUBSTANCES OF WATER SYSTEM USING IMMOBILIZED BIOLUMINESCENT ORGANISM}
본 발명은 생물학적 방법에 의한 물질 측정방법 및 이를 위한 장치, 더욱 자세하게는 발광미생물을 이용한 독성물질 자동 측정을 위한 방법 및 이를 위한 자동조기경보장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 독성물질 측정방법 및 이를 위한 자동경보장치는 긴급 수질오염사고에 신속한 경보시스템으로 작동하는 이외에도 상수원 보호구역에 설치하여 민간업체 및 시설의 무단 방류에 대처하며, 군사보호구역에 설치하여 적성국의 생화학적 무기의 사용여부를 신속하게 판단한다. 또한 하수처리장 및 폐수처리장의 생물학적 독성도를 규제할 수 있으며 음용수의 취수원에 오염물질 유입여부를 신속하게 판단하는데 사용한다. 특히 수계의 독성물질을 감지하여 경보함으로써 최근 심각한 환경오염문제를 예방 및 해결하는 중요한 수단이 될 수 있다.
최근 여러 가지 환경문제의 하나인 수질오염문제를 개선하기 위해서 수질환경에 관련된 기술들은 많은 발전을 거듭하고 있지만 아직도 상수원수, 하천수, 호수를 비롯하여 폐수, 하수 등 수계의 오염도는 심각하며 폐수 유출 등 돌발적인 환경사고에 대한 대비 및 수질감시의 필요성이 날로 증가하고 있으며 이와 같은 피해를 막을 수 있는 수질독성 측정장치의 개발의 필요성은 크다.
폐수 유출 및 기타 독성물질의 수계 유입을 조기에 측정하여 경보하는 장치는 많은 연구자에 의해 개발되어 왔으며, 수질독성을 감시하는 종래의 방법으로는화학적 수질 독성 감시장치와 생물학적 수질독성 감시장치가 있다. 화학적 수질독성 감시는 수계에서 발생가능한 수많은 물질들에 의해 제한을 받으며 몇몇 물질만을 판명할 수 있으며 극히 소수의 물질만이 정량적으로 분석된다. 이와같은 화학적 분석방법에는 상당히 고가의 기자재와 숙련된 관련기술의 습득이 필요하다. 또한 화학적 조건이 지속적으로 변화하는 흐르는 물은 급속한 간섭을 필요로 하는 상황에서 발생할 수 있는 각각의 물 형태의 기능과 사용에 의하므로 만족성이 더욱 떨어지는 문제점이 있다.
화학적 수질독성 감시을 보완하는 시스템의 개발을 위해 생물학적 수질독성 감시의 개발이 계속되어 왔다. 종래의 대표적인 생물학적 수질독성 감시 방법은 물고기를 이용한 수질독성 감시 방법과 물벼룩을 이용한 수질 독성 감시 방법이 있다. 이중 특히 생물경보장치는 하천수, 하수처리장, 폐수처리장 등에 설치된다. 하천수의 경우 폐수배출시설로부터의 오염물질 유입과 돌발사고에 대한 피해의 방지 및 하천수의 감시를 목적으로 설치되며, 하수처리장에는 오염물질이 많이 존재하며 그 배수권역에 산업시설이 있는 경우는 오염도가 더욱 심각하다. 또한 많은 하수처리장에는 폐수 또는 폐기물 매립장에서 발생하는 침출수를 함께 처리하고 있기 때문에 생물경보장치을 설치하여 수질을 감시할 필요성이 더욱 크다고 할 수 있다. 외국에서는 폐수배출시설에도 생물경보장치를 설치하고 있다.
한편, 수질오염 감시망은 호수 및 하천 수질의 유지와 회복을 위한 효율적인 수질감시 및 수질관리 체계를 수립하기 위해 구축되며, 크게 자동감시망과 수동감시망으로 나눌 수 있다. 수동 감시망은 대상수역에서 일정한 기간별로 정해진 위치에서 시료를 채취하여 실험실에서 분석하는 방법을 의미하며, 자동감시망은 연속적으로 채취된 시료가 측정기기로 옮겨져 자동적으로 분석된 후 그 측정치가 정보처리장치에 의해 처리되는 방법을 말한다. 수질오염 자동감시망은 다수의 항목에 관해 자동적으로 연속적인 측정치를 얻을 수 있기 때문에 대상 수역의 돌발적인 수질오염에 대해 신속하고 합리적인 대응을 하는데 큰 도움이 된다. 수질오염 감시를 위한 수질자동 측정방법은 일관성, 신속성, 연속성 있는 측정으로 수질사고등에 대처할 수 있는 자료를 축적할 수 있게 하고 또한 수자원의 수질관리효과를 높이기 위해 필요하다.
종래의 수질오염 자동감시망중 생물학적 방법으로는 물고기를 이용한 조기경보장치와 물벼룩을 이용한 조기경보장치가 있다. 물고기를 이용한 조기경보장치는 물고기의 물의 흐름을 거슬러 올라가는 성질 즉 역유성을 이용하여 측정하는 장치이다. 유해독성물질이 물유입구(1)를 통하여 유입되면 물고기가 피해를 입게되고 유영성이 떨어지게 된다. 이와 같이 유영성이 떨어진 물고기는 유속을 이기지 못하고 뒤로 밀리게 되나 물고기가 가진 본능으로 인하여 다시 앞으로 나아가고자 꼬리지느러미를 힘차게 움직이게 되는데 이 때 이 꼬리지느러미가 감지센서(3)를 건드리게 되고 이것이 전기적 신호값으로 나타나 기록된다. 물고기가 빠져나가지 못하도록 물고기 이탈방지망(2)을 설치한다. 이러한 전기 신호값은 수질측정기(4)에서 측정한다. 또한 순환펌프(5)를 사용하여 물흐름조절기(6)를 통하여 물의 흐름을 조절한다. 이렇게 사용된 물은 물유출구(8)를 통하여 나가게 된고 물은 물분리관(7)을 통하여 조절된다. 제어장치(9)로 알람 및 유속제어에 활용한다. 이러한 정보는모니터 및 키보드(10)를 통하여 입출력된다. 여기서 사용되는 물고기는 잉어과 황이 속의 물고기인 금빛황어가 주로 사용된다.
그러나 물고기를 이용한 조기경보장치의 단점은 독성을 감지하는 개체의 크기가 크므로 페놀의 경우 10ppm이 유입되었을 때 독성측정 시간이 8시간 걸린다. 이와 같이 물고기를 이용한 생물독성 경보장치의 경우 민감도가 떨어지며 측정시간 및 오차범위가 크다. 또한 물고기의 배양 및 선택이 선결조건이다.
물벼룩를 이용한 조기경보장치는 물벼룩의 활동성을 적외선센서를 통하여 감지한다. 물벼룩 독성 경보장치는 물벼룩의 유영성에 기초한 것으로서, 도 2를 참고하여 자세히 설명하면, 유리 또는 아크릴로 만들어진 시험챔버(12)에는 시험하고자 하는 물이 유입, 유출되고 그 속에 20마리의 물벼룩이 있다. 물이 유입구(11)를 통해 유입되면 시험챔버(12)에 있는 물벼룩이 반응하게 되는데 물벼룩은 물이 독성물질에 오염되지 않았을 때는 규칙적인 움직임을 보이나 독성물질에 노출되면 움직임은 불규칙적으로 변하고 급격해진다. 움직임이 급격해질수록 적외선센서(13)를 차단하는 회수가 많아지게 되므로 전기적 신호값은 증가하게 된다. 온도감응장치(15)를 통해서 온도를 항상 측정하여 전자통제장치(16)를 통해 적외선센서를 통제하며 출력장치(17)를 통하여 그 값을 출력하고 측정된 물은 물유출구(14)를 통해 배출된다. 이러한 물벼룩을 이용한 조기경보장치의 경우 개체의 크기가 물고기보다 작으므로 민감성은 물고기를 이용한 장치보다 우수하나 관리가 어렵다. 또한 물벼룩을 교환할 때 시험수조와 유입수, 유출수를 위한 각종 튜브 세척 또는 교환이 필요하며, 물벼룩의 배양에 많은 노력이 요구되는데 배양액을 만들어 1주일에 2-3회 배양액을교체하는 것과 어미와 새끼의 분리에 주력하게 된다. 또한 물벼룩은 별도의 배양실에서 배양되어야 하며 이곳에서는 실내공간의 소독이나 배양에 방해가 될만한 물건이나 장비가 있어서는 안된다. 또한 화학분석실의 공기가 배양실로 옮겨오는 일도 없어야 한다는 문제점이 있다.
상기의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 장치는 어떠한 위치에서도 자동조기경보를 할 수 있는 고정화된 발광미생물을 이용한 장치를 제공하여, 신속, 정확한 측정과 저가의 유지비용 및 쉬운 유지관리를 위한 획기적인 독성물질 자동조기경보장치를 제공하고자 함이다. 또한 이러한 발광미생물을 이용한 생물학적 분석방법은 물리화학적 분석에서도 분석하기가 어려운 다양한 미량 독성물질에 대한 생물학적 독성도를 나타내는 효과적인 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
도 1은 종래의 생물학적 방법을 이용한 물벼룩 수질독성 자동경보장치이다.
도 2는 종래의 생물학적 방법을 이용한 물고기 수질독성 자동경보장치이다.
도 3은 본 발명에 의한 통상적인 독성물질 자동조기경보장치의 일실시예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 의한 독성물질 자동조기경보장치의 샘플투입부 및 측정부의 상세도이다.
**도면 부호에 대한 설명**
1. 물유입구 2. 물고기 이탈방지망
3. 감지센서 4. 수질측정기
5. 순환펌프 6. 물흐름 조절기
7. 물분리관 8. 물유출구
9. 제어장치 10. 모니터 및 입력장치
11. 물유입구 12. 시험챔버
13. 적외선센서 14. 물유출구
15. 온도감응장치 16. 전자통제장치
17. 출력장치
21. 측정용 바이얼 22. 고정화발광미생물
23. X-Y스테이지 24. 서보 드라이버
25. 스테이지 위치제어용 콘트롤러
26. 샘플투입기 27. 자동 샘플채취기
28. 샘플 저장조 29. 물배출구
30. 샘플투입기 콘트롤러 31. 세척액 저장조
35. 광섬유 36. 광측정기
37. 컴퓨터 38. 액정화면
본 발명은 발광미생물을 이용함으로써 수계의 독성물질 측정하는 방법 및 이를 위한 자동측정, 경보장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 독성물질에 의한 고정화 발광미생물의 광량의 변화를 측정하며 이러한 단계가 자동으로 제어되는 독성물질 자동측정방법 및 자동경보장치에 관한 것이다.
구체적으로 설명하면, 본 발명은 투입된 샘플과 고정화 미생물을 포함하는 복수개의 측정용 바이알(21)을 상부표면에 구비하고 다음의 측정용 바이알에 샘플이 투입될수 있도록 이동가능한 투명기판으로된 스테이지(23), 상기 스테이지의 이동을 위해 스테이지에 연결된 서보드라이버(24), 상기 서보드라이버에 연결된 스테이지 위치제어용 콘트롤러(25)로 이루어지는 스테이지 구동부;
상기 스테이지의 상측에 위치한 샘플투입기(26), 한쪽에 자동샘플채취기와 다른 쪽에 물배출구(29)에 연결되며 샘플투입기에 샘플을 전달하는 샘플저장조(28), 상기 샘플 투입기에 연결된 샘플투입기 콘트롤러(30)로 이루어지는 샘플공급부와;
스테이지 하측에 위치하며 측정용 바이얼에서의 광량변화를 측정하기 위한 광측정부와;
복수의 측정 바이알에 각각 순차적으로 샘플이 투입되도록 상기 스테이지 위치제어용 콘트롤러(24) 및 샘플투입기 콘트롤러(30)를 제어하며 광측정부의 광량변화결과에 기인 한 독성물질의 농도를 연산하는 연산,제어부;
로 이루어지는 고정화 발광 미생물을 이용한 독성물질의 농도 자동측정장치에 관한 것이다.
또한 추가적으로 측정된 독성물질의 농도가 설정값이상인 경우에는 경보장치를 이용하여 경보하는 방법이 포함될 수 있다.
본 발명은 측정용 바이알의 내부에 고정화발광미생물을 포함하며, 이러한 고정화미생물은 포토박테리움 포스포럼(Photobacterium phosphoreum), 비브리오 피쉐리(Vibrio fischeri) 또는 이들의 발광효소를 코딩하는 유전자(lux gene)를 숙주미생물에 도입한 재조합균주일 수 있다.
고정화 발광미생물은 소디움알기네이트, 스트론튬 알기네이트, 카파-카라지난(κ-carrageenan), 폴리아크릴아미드, 셀룰로스, 아가로스중에서 선택되는 다공성 기질에 고정화된 고정화발광미생물일 수 있다. 알기네이트가 고정화기질로서 바람직하며, 발광미생물은 해양성 미생물로서 배지중의 NaCl의 농도가 높기 때문에 스트로튬이온을 사용하는 스트론튬 알기네이트가 더욱 바람직하다.
본 발명의 독성물질 농도 자동측정자치는 추가로 측정된 독성물질농도가 설정값 이상일 때 경보하는 장치를 구비하는 한다.
본 발명에 따른 독성물질농도 자동측정장치의 광측정기는 광증폭튜브 또는 포토다이오드일 수 있으며, 측정용 바이알에서의 광량변화를 광섬유로 측정하여 광측정기로 전달되거나 또는 직접 광측정기로 측정할 수 있다. 즉, 독성물질의 측정은 광측정기를 사용하여 광량의 변화를 전하량으로 전환하고 연산수단으로 보내고 연산수단은 보내진 전하량을 분석하여 저장한다. 이때 전하량의 변화를 감마법, 비속도법, 생체발광도법으로 분석하여 독성물질의 농도를 알 수 있다.
상기 광량의 변화를 측정하여 분석하는 것은 광측정기를 이용하여 광량의 변화를 전하량으로 전환하고 연산수단으로 분석하여 저장할 수 있다.
측정값은 EC50, 비속도(specific rate)법, 생체발광량도(bioluminescence intensity)법 등으로 분석하며 연산수단에서 저장기능과 연산기능을 수행하여 디스플레이 한다. 이러한 값들은 액정화면, 프린터포트 또는 통신포트 등의 출력수단을 통해 출력하게 한다.
여기서 발광량 변화의 차이는 비속도법, 생체발광량도법, 감마법 등을 통해 계산되고 여기에서 계산된 값은 직선에 가까운 값을 가진다. 이때 계산하는 방법은 다음과 같다.
a)비속도(specific rate)를 이용한 방법
일정기간동안 발생하는 생체발광량을 측정하는 방법으로,
μ: 비속도
t1: 처음측정시간
t2: 두 번째 측정시간
L1: 처음 측정되는 생체발광량도
L2: 두 번째 측정되는 생체발광량도
b)생체발광도법(bioluminescence intensity)
Io:독성물질이 없을 때의 생체발광도
I: 독성물질이 없을 때의 생체발광도
Ks: 상수(constant)
[Q]: 독성물질의 농도
c)감마값(γvalue)
잔류하는 발광량에 대한 감소한 빛의 양의 비
γ(t,T): T℃에서의 t시간동안의 감마효과
R(t): t시간동안 독성물질이 유입되지 않은 시료(블랭크)의 생체발광량도의비, t시간 후의 독성물질이 유입되지 않은 시료의 생체발광량을 처음 측정할 때의 값으로 나누어서 구한다.
L(0): 처음 측정할 때의 샘플의 생체발광도
L(t): t시간후의 생체발광도이다.
각 농도에서의 γ값을 구하여 독성물질의 농도와 γ값을 로그-로그 그래프에 나타내며 직선화하여 표현할 수 있다. 이때의 γ=1이 되는 독성물질의 농도가 EC50값이 된다. 이 때의 값은 각각의 독성물질의 종류에 따라 다르게 나타내어진다. 이와 같은 특성을 이용하여 그 값을 구하고 그 값이 EC50을 넘어서게 되면 경보를 발령하거나 디스플레이 한다.
본 발명에 따른 독성물질 자동측정장치는 기존의 자유세포(free cell)를 활성화시키는 방법은 조작이 복잡하고 불편한 문제점이 있으므로 이를 해결하기 위해서 고정화된 발광미생물을 사용한다. 자유세포(free cell)에서 수질 독성물질을 측정하였을 때보다 고정화 미생물을 사용함으로써 더욱 민감하고 신속하게 독성물질을 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 독성물질의 측정에 사용가능한 미생물로는 발광미생물, 구체적으로 빛을 방출하는 해양미생물이다. 이에는 야생균주인 발광미생물 뿐만 아니라 발광효소를 코딩하는 유전자(lux gene)를 대장균 등의 숙주미생물에 도입한 재조합균주도 사용가능하며, 재조합균주의 제조는 통상의 방법으로 가능하다. 사용 가능한 발광미생물로는 포토박테리움 포스포럼(Photobacterium phosphoreum), 비브리오피쉐리(Vibrio fischeri) 등이 있다.
발광현상은 통상 산소의 존재하에서 발광효소인 루시퍼라제, 환원형 플래빈 및 장쇄형 알데히드의 상호작용에 의하여 이루어지며 이들은 세포의 전자전달계의 일부를 구성한다. 플래빈 모노 뉴클레오다이드(FMN)가 NADH에 의하여 환원되어, 이것이 발광효소등과 반응하면서 빛을 발산하게 된다. 이러한 발광현상은 전자의 흐름에 따라 좌우되므로 발광도의 변화는 대사활성과 생체의 건강상태의 변화를 나타낸다.
발광도는 발광미생물중 일종인 포토박테리움 포스포럼(4)의 발광 스펙트럼은 421~630nm이며, 가시광성영역인 490nm에서 최대치를 나타낸다. 실제로 발광되는 색깔은 밝은 파랑색과 초록색의 중간색깔을 나타낸다. 이 같은 발광현상은 이미 언급한 바와 같이, 호기적 호흡대사와 연결되어 일어나나, 에너지가 빛으로 발산되므로 ATP생산은 일어나지 않는다. 이같은 과정에 어떤 독성물질이 작용하면, 발광량이 감소하게 된다. 이와 같은 원리를 이용하여 독성물질의 독성도를 측정할 수 있다. 대부분의 다른 미생물이 저온에서 생장 불가능한 것과는 달리, 포토박테리움 포스포럼(4)은 4℃의 낮은 온도에서도 성장이 가능하다는 장점을 가지고 있어 저온상태에서 장기 저장이 가능하고 또한 비교적 저온의 수질도 감시 할 수 있다.
이때에 이동성과 정확성을 더해주기 위해 미생물을 고정화하였다. 고정화 방법은 통상의 고정화방법이 모두 가능하나, 특히 바람직하게는 미생물을 다공성 겔의 내부에 포획하여 세포의 자유로운 이동을 제한하는 방법이다. 고정화에 의해 장기간 안정하고 활동적인 생촉매로 유지할 수 있고 반응속도가 빨라지며 단위부피당 생성율이 높아 생산성이 증가한다.
이동성과 정확성을 더해주기 위해서 본 발명에서는 고정화발광미생물을 이용하며 발광미생물의 고정화방법은 통상의 공지된 모든 고정화방법이 사용가능하며, 특히 다공성 겔의 내부에 미생물을 포획하여 세포의 자유로운 이동을 제한하는 것으로 고정화에 의해 오랜기간동안 안정하고 활동적인 생체촉매도를 유지할 수 있고 반응속도가 빨라지며 부피당 생성율이 높아 생산성이 크다. 이를 위해서는 고정화기질의 선택이 중요하며, 고정화기질은 불용성이고, 독성물질과 화학반응을 일으키거나 분해되어서는 안되며, 분산성이 좋아야 하며, 비용이 저렴하고 투과성이 우수해야 한다. 이와 같은 요건을 만족하는 고정화기질의 예로는 전분, 알기네이트, 카라지난 등이 있으며, 알기네이트가 가장 바람직하다. 알기네이트는 고정화과정이 비교적 간단하고 세포가 고정화물질내에서도 생존하며 식품첨가물로서 사용될 정도로 인체에도 무해하고 겔조직이 안전할 뿐만 아니라 상대적으로 가격이 저렴하다. 또한 발광미생물의 발광대사를 해치지 않고 오히려 유지되도록 돕는다.
알기네이트를 경화시키기 위해서는 칼슘이온, 칼륨이온, 스트론튬이온 등을 사용하고, 경화가 일어나는 원리는 알기네이트는 D-만누론산과 L-글루로닉산 그룹으로 구성되어 있고 L-글루로닉 산이 칼슘이온, 스트론튬이온 등과 결합하기 때문이다. 발광미생물은 해양성 박테리아로서 배지중의 NaCl의 농도가 높아 칼슘이온이 칼륨이온으로 대치되어 적합하지 않으므로 스트로튬이온을 사용하는 스트론튬 알기네이트의 사용을 고안하게 되었다.
소디움 알기네이트 고정화 방법은 접종한후 12시간에서 14시간 동안 배양한 세포를 2.5%(W/V)의 식염수에 적정 비율(100-10.000배)로 희석한 후 미생물 희석액과 5.0%(W/V)의 소디움 알기네이트를 1대 8의 비율로 섞어서 고정화시킨다.
이하에서 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다.
본 발명의 수질독성 자동측정장치가 도 3에 도시되어 있으며,
투입된 샘플과 고정화 미생물을 포함하는 복수개의 측정용 바이알(21)을 상부표면에 구비하고 다음의 측정용 바이알에 샘플이 투입될 수 있도록 이동 가능한 투명기판으로된 X-Y스테이지(23), 상기 스테이지의 이동을 위해 스테이지에 연결된 서보드라이버(24), 상기 서보드라이버에 연결된 스테이지 위치제어용 콘트롤러(25)로 이루어지는 스테이지 구동부;
상기 스테이지의 상측에 위치한 샘플투입기(26), 한쪽에 자동샘플채취기(27)와 다른 쪽에 물배출구(29)에 연결되며 샘플투입기에 샘플을 전달하는 샘플저장조(28), 상기 샘플 투입기에 연결된 샘플투입기 콘트롤러(30)로 이루어지는 샘플공급부와;
스테이지 하측에 위치하며 컴퓨터(37)에 연결되어 있으며 측정용 바이얼에서의 광량변화를 측정하기 위한 광측정부와;
복수의 측정 바이알에 각각 순차적으로 샘플이 투입되도록 상기 스테이지 위치제어용 콘트롤러(25) 및 샘플투입기 콘트롤러(30)를 제어하며 광측정부의 광량변화결과에 기인 한 독성물질의 농도를 연산하는 컴퓨터로 이루어지는 독성물질 자동측정장치이다.
상기 독성물질 자동측정장치의 작동을 설명하면, 수계에 유입되는 독성물질을 측정하기 위해 먼저 상수원수, 하천수 등 수계에서 샘플을 채취하하기 위해서 자동샘플재취기(27)에서 수계에서 샘플을 채취한다. 유입된 물은 샘플저장조(28)를 거쳐 물배출구(29)로 나가게 된다. 또한 이때 일부는 30분에 1회씩 채취되어 샘플투입기(26)를 통하여 측정용 바이얼(21)에 투입된다. 측정용 바이얼은 X-Y 스테이지에 고정되어 있는 데 X-Y 스테이지(23)는 30분에 한 번씩 가로로 움직이며, 한줄은 다 샘플링하면 세로로 움직여 다음 측정용 바이얼을 샘플 투입기 밑에 위치이동 시켜준다. 측정용 바이얼은 X-Y 스테이지에 가로로 48개 세로로 20줄이므로 20일까지 무인운전이 가능하다. X-Y 스테이지는 서보 모터를 통하여 운전되므로 서보드라이버(24)로 조정되며 서보드라이버는 위치제어용 콘트롤러(25)에 의하여 운전된다. 또한 샘플투입기의 조정은 퍼스널 컴퓨터(37)의 명령이 샘플 투입기 콘트롤러(30)를 운전하게 된다. 여기서 모든 조정은 퍼스널 컴퓨터에 소프트웨어를 통하여 제어된다.
측정용 바이얼(21)에 샘플이 투입되면 고정화된 발광미생물(22)에 의하여 독성물질이 유입되면 그 빛이 감소되기 시작한다. X-Y 스테이지 밑판은 투명판으로 되어 있어 빛을 그대로 통과시킨다. 이렇게 발광되는 빛은 광섬유를 통하여 광측정기기로 들어간다. 이렇게 측정된 광량을 측정하여 독성물질의 유입여부를 결정하게 된다.
또한 측정된 광량이 1분안에 20%이상 떨어지면 독성물질이 유입된 것이므로 경보를 발령하게 된다.
여기서 수질독성물질의 유입에 따른 발광량 변화의 차이는 비속도법, 생체발광량도법 및 감마법등으로 분석하며 마이크로프로세서에서 저장기능과 연산기능을 수행하여 디스플레이한다. 이러한 값들은 액정화면등으로 출력하고, 이를 프린터포트나 통신포트를 통해 출력하게 된다.
본 발명은 고정화된 발광미생물을 이용한 독성물질 측정방법 및 독성물질 자동측정장치를 제공하며, 특히 고정화발광미생물을 사용함으로써 별도의 발광미생물의 전처리단계를 필요로 하지 않으므로 신속하고 사용상 간편하며 경제적인 독성물질 분석 장치 및 방법을 제공함이 장점이다. 또한 물리화학적 분석에서도 분석하기가 어려운 다양한 미량 독성물질에 대한 생물학적 독성도를 나타내는 효과적인 장치 및 방법이다.

Claims (7)

  1. 투입된 샘플과 고정화 발광박테리아(22)을 포함하는 복수개의 측정용 바이알(21)을 상부표면에 구비하고 다음의 측정용 바이알에 샘플이 투입될 수 있도록 이동 가능한 투명기판으로된 스테이지(23), 상기 스테이지의 이동을 위해 스테이지에 연결된 서보드라이버(24), 상기 서보드라이버에 연결된 스테이지 위치제어용 콘트롤러(25)로 이루어지는 스테이지 구동부;
    상기 스테이지의 상측에 위치한 샘플투입기(26), 한쪽에 자동샘플채취기(27)와 다른 쪽에 물배출구(29)에 연결되며 샘플투입기에 샘플을 전달하는 샘플저장조(28), 상기 샘플 투입기에 연결된 샘플투입기 콘트롤러(30)로 이루어지는 샘플공급부와;
    스테이지 하측에 위치하며 측정용 바이얼에서의 광량변화를 측정하기 위한 광측정부와;
    복수의 측정 바이알에 각각 순차적으로 샘플이 투입되도록 상기 스테이지 위치제어용 콘트롤러(24) 및 샘플투입기 콘트롤러(30)를 제어하며 광측정부의 광량변화결과에 기인 한 독성물질의 농도를 연산하는 연산,제어부(37);
    로 이루어지는 고정화 발광박테리아를 이용한 독성물질의 농도 자동측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 추가로 측정된 독성물질농도가 설정값이상일 때 경보하는 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 독성물질의 농도 자동측정장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 고정화 발광박테리아가 포토박테리움 포스포럼(Photobacterium phosphoreum), 또는 비브리오 피쉐리(Vibrio fischeri)인 것이 특징인 독성물질의 농도 자동측정장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 고정화 발광박테리아는 소디움 알기네이트, 스트론튬 알기네이트, 카파-카라지난(κ-carrageenan), 폴리아크릴아미드, 셀룰로스, 아가로스중에서 선택되는 다공성 기질에 고정화된 고정화 발광박테리아인 것을 특징으로 하는 독성물질의 농도 자동측정장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 광측정기가 광증폭튜브 또는 포토다이오드인 것이 특징인 독성물질의 농도 자동측정장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 측정용 바이알에서의 광량변화를 상기 광측정기에 전달하는 광섬유를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 독성물질의 농도 자동측정장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어연산부는 광량변화에 기인하는 전하량의 변화를 감마법, 비속도법 및 생체발광도법을 이용하여 독성물질의 농도를 연산하는 것을 특징으로 하는 독성물질의 농도 자동측정장치.
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