KR100502991B1

KR100502991B1 - 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치 및자동조기경보법

Info

Publication number: KR100502991B1
Application number: KR1020040088687A
Authority: KR
Inventors: 최호길
Original assignee: 트라이빅스 주식회사; 최호길
Priority date: 2004-11-03
Filing date: 2004-11-03
Publication date: 2005-07-21

Abstract

본 발명은 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치 및 자동조기경보법에 관한 것으로서,

소정 시간마다 수평회전이 가능하게 설치되며, 바이얼이 설치되는 다수의 바이얼 장착구멍(410)이 상기 회전방향을 따라 형성되어 있는 바이얼 회전 이동부(400)와; 소정 시간마다 수평회전이 가능하며 다수의 바이얼 설치구멍(181)이 형성된 회전대(180)와, 상기 회전대(180)와 바이얼 회전 이동부(400) 사이를 왕복하며 바이얼을 이송하는 왕복대(190)로 이루어진 자동 바이얼공급기(100)와; 상기 바이얼 회전 이동부(400)의 바이얼 장착구멍(410) 위쪽에 미생물 유출구(510)를 가지는 미생물 정량공급장치(500)와; 상기 미생물 정량공급장치(500)의 미생물 유입구(520)에 연결된 0∼4℃ 항온 박스(1000)와; 상기 바이얼 회전 이동부(400)의 바이얼 장착구멍(410) 위쪽에 샘플 공급노즐(610)을 가지는 샘플 정량공급장치(600)와; 상기 샘플 공급노즐(610)의 위치에서 상기 바이얼 회전 이동부(400) 아래쪽에 배치된 수광센서(700)와; 상기 자동 바이얼공급기(100), 바이얼 회전 이동부(400), 미생물 정량공급장치(500), 샘플 정량공급장치(600), 및 수광센서(700)에 연결된 연산 컨트롤러(900)와;를 포함하여 구성되며, 상기 바이얼 회전 이동부(400)의 회전반대방향을 따라 자동 바이얼공급기(100)와 미생물 정량공급장치(500)와 샘플 정량공급장치(600)가 차례로 배치되어 있는 장치 및 이를 이용한 자동조기경보법인 것을 특징으로 하므로,

바이얼의 공급으로부터 측정 및 배출까지 전과정을 자동화할 수 있어 무인화 운용이 가능하며, 일정 기간 측정에 필요한 다수의 바이얼이 미리 설치될 필요가 없이 연속적으로 공급될 수 있어 전체 구조를 콤팩트하게 구성할 수 있다는 이점이 있다.

Description

미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치 및 자동조기경보법{A DEVICE AND METHOD FOR CHECKING AND ALARMING THE QUALITY OF WATER AUTOMATICALLY BY USING MICROBE}

본 발명은 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치 및 자동조기경보법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광 미생물을 이용하여 수질오염측정의 전과정을 자동화하고 구조를 보다 콤팩트하게 할 수 있는 수질오염 자동조기경보장치 및 자동조기경보법에 관한 것이다.

근래, 상수원이나 하천 또는 호수 등에서의 수질오염을 방지하기 위한 연구가 계속 이루어지고 있으며 그 기술 또한 크게 발전되어 왔다. 특히, 갑작스럽게 수질이 오염되는 경우, 그 오염원을 조기에 발견하여 제거함으로써 오염의 확산을 방지하기 위한 기술도 함께 이루어져 왔다. 이는, 장마철 등에 폐수를 정화하지 않은채 무단방류함으로써 하천 수질이 크게 오염되는 경우가 많은데, 이를 방지하지 않으면 근원적인 수질환경개선이 곤란해지기 때문이다.

이러한 수질오염 조기경보장치로는, 현재 물고기나 물벼룩을 이용한 생물학적 수질감시장치 등이 주로 사용되고 있다.

그러나, 물고기를 이용하는 경우, 개체의 크기가 지나치게 커서 독성측정시간이 많이 소요되고 측정 오차가 크다는 문제점이 있고 물고기의 배양과 선택이 어렵다는 단점도 있다.

한편, 물벼룩을 이용할 경우에는, 물벼룩 교환시 유출수 및 유입수를 위한 각종 튜브의 세척 및 교환 등에 따른 관리가 어렵다는 문제가 있고, 배양에 특별한 주의가 필요하므로 번거로운 단점이 있다.

이러한 문제점을 해소하고자, 최근에는 발광미생물을 이용하여 신속하고 정확한 측정이 가능하게 하고 관리를 용이하게 한 자동조기경보장치가 개시되어 있다. 그 대표적인 구조가 한국등록특허공보 제0305218호의 "고정화된 발광미생물을 이용한 수질독성 자동측정장치"에 개시되어 있으며 도 1에 전체적인 구조를 나타내었다.

도시된 바와 같이, 종래의 고정화된 발광미생물을 이용한 수질독성 자동측정장치는, 투입된 샘플과 고정화 발광박테리아(22)를 포함하는 복수개의 측정용 바이얼(21)을 상부표면에 구비하고 다음 차례의 측정용 바이얼에 샘플이 투입될 수 있도록 X-Y 이동이 가능한 투명기판으로 된 스테이지(23)와, 상기 스테이지(23)의 이동을 위해 스테이지(23)에 연결된 서보 드라이버(24)와, 상기 서보 드라이버(24)에 연결된 스테이지 위치 제어용 컨트롤러(25)로 이루어진 스테이지 구동부와;

상기 스테이지의 상측에 위치한 샘플투입기(26), 한 쪽에 자동샘플채취기(27)와 다른 쪽에 물배출구(29)에 연결되며 샘플투입기(26)에 샘플을 전달하는 샘플저장조(28), 상기 샘플투입기(26)에 연결된 샘플투입기 컨트롤러(30)로 이루어지는 샘플공급부와;

스테이지 하측에 위치하며 측정용 바이얼에서의 광량변화를 측정하기 위한 광측정부와;

복수의 측정 바이얼에 각각 순차적으로 샘플이 투입되도록 상기 스테이지 위치제어용 컨트롤러(24) 및 샘플투입기 컨트롤러(30)를 제어하며 광측정부의 광량변화결과에 기인한 독성물질의 농도를 연산하는 연산제어부(37)와;

로 이루어져 있다.

이 경우의 발광 미생물로는, 포토박테리움 포스포럼, 비브리오 피쉐리 또는 이들의 발광효소를 코딩하는 유전자를 숙주 미생물에 도입한 재조합 균주 등이 사용된다. 그리고, 상기 미생물이 장기간 안정되고 활동적인 생촉매로 유지되도록, 다공성 겔 등에 고정화하여 사용된다.

또한, 종래의 고정화된 발광미생물을 이용한 수질독성 자동측정장치는, 다수의 바이얼 내에 미리 상기 미생물을 수용시킨 후 스테이지(23)에 설치한 상태에서 소정시간(공보에서는 30분)마다 소정 간격씩 이동시켜서 샘플을 공급하게 되어 있다.

그리고, 광측정부에 의해 측정된 광량이 1분 내에 20% 이상 떨어지게 되면 독성물질이 유입된 것으로 보고 경보를 발령하게 되어 있었다.

그러나, 이러한 종래의 수질독성 자동측정장치는, 고정화된 미생물을 수용한 다수의 바이얼(공보에서는 48개 × 20개)을 미리 스테이지(23)에 설치하는 작업이 있어야 했기 때문에, 설치작업이 매우 번거롭고 설치시간도 많이 소요되는 단점이 있었다. 더욱이 상기 바이얼 설치작업이 수동으로 이루어지므로 설치시간은 더욱 길어지게 되었다.

또한, 자동으로 수일 또는 수십일 동안 수질을 측정하기 위해서는 적어도 수십개의 바이얼이 미리 스테이지에 설치되어야 하고, 스테이지 자체가 구동되어야 되므로 장치의 부피가 매우 커진다는 단점도 있었다.

또한, 미생물을 고정화하는 부가적인 작업이 소요되어 시간과 비용이 추가되는 문제점도 있었다.

또한, 미생물을 장기 보관하기 위해서는 장치 전체를 4℃ 이내로 유지하여야 하므로 운용비용이 많이 소요되는 단점도 있었다. 또한, 저온 상태가 바이얼 뿐만 아니라 민감한 다른 구성 장치에도 영향을 미치게 되어 오동작의 우려도 있었다.

또한, 전체 고정화된 미생물을 오랜 시간 노출된 상태로 방치하여 두기 때문에, 초기(初期) 측정에 사용된 미생물과 후기(後期) 측정에 사용된 미생물의 성상이 달라질 수 있고, 이에 따라 반응시간이나 속도 등이 변화될 가능성이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 바이얼의 공급으로부터 측정 및 배출까지 전과정을 자동화한 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치 및 자동조기경보법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 전체 구조를 콤팩트하게 구성한 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치 및 자동조기경보법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 주변 구조에는 영향을 미치지 않은 상태에서, 정확히 수질오염을 측정할 수 있는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치 및 자동조기경보법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 운용비가 저렴한 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치 및 자동조기경보법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 온도와 빛의 환경에 매우 민감한 미생물의 안정적 보관, 최적의 활성시간 및 자동공급이 가능하여 샘플측정치의 편차를 최소화하며 가장 근접한 분석 데이터를 얻을 수 있는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치 및 자동조기경보법를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 측정하고자 하는 최신의 오수 샘플을 채취할 수 있는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치 및 자동조기경보법를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치는,

소정 시간마다 소정 각도씩 수평회전이 가능하게 설치되며, 바이얼이 설치되는 다수의 바이얼 장착구멍이 상기 회전방향을 따라 형성되어 있는 바이얼 회전 이동부와;

소정 시간마다 소정 각도씩 수평회전이 가능하며 다수의 바이얼 설치구멍이 형성된 회전대와, 상기 회전대와 바이얼 회전 이동부 사이를 왕복하며 바이얼을 이송하는 왕복대로 이루어진 자동 바이얼공급기와;

상기 바이얼 회전 이동부의 바이얼 장착구멍 위쪽에 미생물 유출구를 가지는 미생물 정량공급장치와;

상기 미생물 정량공급장치의 미생물 유입구에 연결된 0∼4℃ 항온 박스와;

상기 바이얼 회전 이동부의 바이얼 장착구멍 위쪽에 샘플 공급노즐을 가지는 샘플 정량공급장치와;

상기 샘플 공급노즐의 위치에서 상기 바이얼 회전 이동부 아래쪽에 배치된 수광센서와;

상기 자동 바이얼공급기, 바이얼 회전 이동부, 미생물 정량공급장치, 샘플 정량공급장치, 및 수광센서에 연결된 연산 컨트롤러와;

를 포함하여 구성되며, 상기 바이얼 회전 이동부의 회전반대방향을 따라 자동 바이얼공급기와 미생물 정량공급장치와 샘플 정량공급장치가 차례로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바이얼 회전 이동부의 바이얼 장착구멍은 4개 이상으로 이루어져 있으며, 상기 바이얼 장착구멍들 중 일부는 바이얼 공급기, 미생물 유출구, 샘플 공급노즐, 및 바이얼 배출구멍에 대응되게 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 바이얼 회전 이동부의 바이얼 장착구멍들은 등간격으로 형성된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 바이얼 회전 이동부의 바이얼 배출구멍 아래쪽에는 바이얼 회수부가 추가적으로 설치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 자동 바이얼공급기는, 다수의 바이얼을 원주방향으로 설치할 수 있도록 설치구멍이 형성되어 있으며 소정 시간마다 회전하는 회전대와, 승강이동이 가능한 바이얼 착탈부가 설치되어 있고 상기 회전대와 바이얼 회전 이동부 사이를 왕복하면서 바이얼을 이송 및 설치하는 왕복대로 구성될 수 있다.

상기 바이얼 착탈부는 진공 흡착기 또는 로봇 손으로 구성될 수 있다.

상기 바이얼 회전 이동부는 고정부와 이 고정부에 대하여 상대 회전하는 회전부로 구성되어 있되, 상기 회전부에는 다수의 바이얼 장착구멍이 형성되어 있고, 상기 고정부에는 바이얼 배출구멍이 형성되어 구성될 수 있다.

그리고, 상기 미생물 정량공급장치는, 미생물 유입구 미생물 유출구가 형성된 실린더와 이 실린더 내에서 왕복이동이 자유로운 로드로 구성되어 있으며, 상기 로드에는 가로방향의 정량수용구멍이 관통 형성되어 구성될 수 있다.

또한, 상기 샘플 정량공급장치는, 오수 유입구와, 샘플 공급노즐과, 오수 배출구가 형성된 실린더와, 이 실린더 내에서 왕복이동이 자유로운 로드로 구성되어 있으며, 상기 로드에는 가로방향의 정량수용구멍이 관통 형성되어 있고, 상기 오수 배출구를 개폐하는 솔레노이드 밸브가 추가적으로 설치될 수 있다.

상기 샘플 정량공급장치는 상하 및 수평이동이 가능하게 구성되어, 필요에 따라 위치 및 높이 조정이 가능하게 된 것이 바람직하다.

또한, 상기 연산 콘트롤러에 의해 산출된 발광량이 사전에 실험을 통하여 독성물질의 성분, 성량을 분석할 수 있도록 만들어진 DB를 검색하여 성분을 찾고 성량이 기준치를 초과했을 경우 경보를 나타내는 경보장치 또는 디스플레이장치가 추가적으로 연결될 수 있다.

상기 측정용 바이얼과 수광 센서는 외부 빛을 차단하는 챔버 내에 수용되어 있는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보법은,

(1) 속이 빈 바이얼을 공급하는 단계와;

(2) 소정 시간 후, 상기 바이얼을 회전 이동하여 0∼4℃로 유지된 발광 미생물을 정량 공급하는 단계와;

(3) 본 단계 이외에는 오수를 배출하다가, (2)단계 완료시로부터 소정 시간 후, 상기 발광 미생물이 활성화되는 시점에 상기 바이얼을 회전 이동하여 최신의 오수 샘플을 정량 공급하는 단계와;

(4)상기 바이얼로부터 발광량을 측정하는 단계와;

(5) 상기 측정치를 기준치와 비교하여 소리나 영상으로 경보하는 단계와;

(6) (3)단계 완료시로부터 소정 시간 후의 (5)단계가 완료된 후, 상기 바이얼을 회전 이동하여 배출하는 단계와;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 2와 도 3에 본 실시예에 따른 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치의 구성이 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치는, 자동 바이얼공급기(100), 바이얼 회전 이동부(400), 미생물 정량공급장치(500), 샘플 정량공급장치(600), 수광센서(700), 바이얼 회수부(800), 수광센서(700), 연산 컨트롤러(900), 및 0∼4℃ 항온 박스(1000)로 구성되어 있다.

상기 자동 바이얼공급기(100)는, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 바이얼을 원주방향으로 설치할 수 있도록 설치구멍(181)이 형성된 회전대(180)와, 상기 회전대(180)와 바이얼 회전 이동부(400)를 왕복하면서 바이얼을 설치하는 왕복대(190)로 구성되어 있다.

상기 회전대(180)는 구동모터(185)에 의해 소정의 주기로 단속적으로 회전한다.

상기 왕복대(190)는 고정 프레임(2000)에 스테핑 모터(195)를 설치하고, 이 스테핑 모터(195)에 타이밍 벨트(196)와 풀리(197)를 결합하는 방식으로 구성되어 있다.

상기 왕복대(190)에는 바이얼 착탈부(191)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 바이얼 착탈부(191)는 공압실린더(198)에 의해 승강이동이 가능하게 되어 있다.

이러한 구성에 따라, 왕복대(190)의 바이얼 착탈부(191)가 회전대(180)의 설치구멍(181)으로부터 바이얼을 흡착 또는 파지한 상태에서 이동함으로써 바이얼 회전 이동부(400)의 바이얼 장착구멍(410)에 바이얼을 설치하게 된다.

본 실시예에서 상기 바이얼 착탈부(191)는 진공 흡착기로 구성되어 있어, 이 진공 흡착기에 연결된 진공 형성라인(170)을 통해 바이얼의 착탈이 가능하게 되어 있다. 또한, 바이얼(200)의 입구에 접하는 진공 흡착기의 선단부분(191a)의 뒤쪽에는 스프링(191b)이 설치되어 있어, 바이얼의 높이 차이를 보상할 수 있게 되어 있다.

상기 바이얼 공급기(100)의 옆쪽에는, 바이얼(200)이 설치된 상태에서 회전 구동하기 위한 바이얼 회전 이동부(400)가 배치되어 있다. 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 바이얼 회전 이동부(400)는, 고정부(440)와, 이 고정부(440)에 대하여 수평회전하는 회전부(430)로 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 상기 회전부(430)가 고정부(440) 내에 수용된 상태에서 구동모터(480)에 의해 단속적으로 회전하는 구성으로 되어 있다.

상기 회전부(430)에는 바이얼이 설치되기 위한 다수(도면에서는 5개)의 바이얼 장착구멍(410)이 형성되어 있으며, 이 바이얼 장착구멍(410)들은 등간격으로 형성되어 후술하는 연산 컨트롤러(900)에 의한 동작제어를 용이하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 고정부(440)에는, 상기 바이얼 장착구멍(410)의 이동 경로상의 일 지점에 바이얼 배출구멍(420)이 형성되어, 후술하는 바이얼 회수부(800)로 처리된 바이얼이 하강하게 된다.

그리고, 도 2와 도 7에 도시된 바와 같이, 자동 바이얼공급기(100)에 대응하는 바이얼 장착구멍(410)의 이웃하는 바이얼 장착구멍(410)의 바로 위쪽에는 미생물 유출구(510)를 가지는 미생물 정량공급장치(500)가 설치되어 있다. 상기 미생물 정량공급장치(500)는, 미생물 유입구(520)와 미생물 유출구(510)가 형성된 실린더(530) 내에서 왕복이동이 자유로운 로드(550)로 구성되어 있으며, 상기 로드(550)에는 가로방향의 정량수용구멍(540)이 관통 형성되어 있다. 이에 따라, 상기 로드(550)의 정량수용구멍(540)이 미생물 유입구(520)와 미생물 유출구(510)를 통하면서 신축할 때, 로드(550)의 직경 길이와 구멍의 직경에 의해 이루어진 공간만큼 미생물이 식염수와 함께 정량 공급된다. 공급이 완료되면, 스프링(570)에 의해 원위치로 복귀되어, 미생물의 공급은 정지된다.

상기 미생물은 0∼4℃ 항온 박스(1000) 내에 식염수와 함께 저장된 미생물(1001)로부터 공급된다. 상기 미생물은 직경 2mm 정도의 비드로 하나의 바이얼(200)에 3∼5개씩 수용된다. 그리고, 상기 0∼4℃ 항온 박스(1000)의 온도는 많은 실험 결과 0∼4℃ 상태에서 보관되는 것이 가장 안정적이다.

한편, 도 2와 도 8에 도시된 바와 같이, 미생물 정량공급장치(500)의 미생물 유출구(510)에 대응하는 바이얼 장착구멍(410)의 이웃하는 바이얼 장착구멍(410)의 바로 위쪽에는 샘플 정량공급장치(600)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 샘플 정량공급장치(600)의 샘플 공급노즐(610)은 바이얼 장착구멍(410)을 향해 설치되어 있다.

구체적으로, 상기 샘플 정량공급장치(600)는, 오수 유입구(630)와, 샘플 공급노즐(610)과, 오수 배출구(640)가 형성된 실린더(615)와, 이 실린더(615) 내에서 왕복이동이 자유로운 로드(612)로 구성되어 있다. 그리고, 상기 로드(612)에는 가로방향의 정량수용구멍(611)이 관통 형성되어 있다. 또한, 상기 오수 배출구(640)를 개폐하는 솔레노이드 밸브(650)가 추가적으로 설치되어 있어, 소정 시간(본 실시예에서는 30분)마다 폐쇄하는 동작을 수행하게 되어 있다.

이에 따라, 샘플을 공급하지 않는 동안에는 상기 솔레노이드 밸브(650)가 개방되어 있어 오수 유입구(630)와 정량수용구멍(611)과 오수 배출구(640)를 통해 외부로 오수가 계속 배출된다. 한편, 샘플을 바이얼에 공급할 경우에는, 솔레노이드 밸브(650)가 폐쇄되고 상기 실린더(615)가 연장되어 정량수용구멍(611)이 샘플 공급노즐(610)과 연통된다. 이에 따라, 정량수용구멍(611)의 용적(본 실시예에서는 2cc) 만큼의 오수가 샘플 공급노즐(610)로 공급된다.

이와 같은 샘플 정량공급장치(600)의 구조에 따라 항상 최신의 측정용 오수 샘플이 확보될 수 있다.

샘플이 정량공급된 후에는 실린더에 연결된 밸브가 스프링(613)에 의해 원위치로 복귀되는 동시에 솔레노이드 밸브(650)는 개방되어 오수가 외부로 배출된다.

이에 따라, 상기 샘플 정량공급장치(600)의 샘플 공급노즐(610) 아래쪽에 배치된 바이얼(200)에서 발광 미생물에 의한 반응이 일어나고, 상기 바이얼을 향해 배치된 수광센서(700)는 미생물에 의한 발광량을 감지하게 된다.

상기 샘플 정량공급장치(600)는, 공압 실린더(660)(670) 등에 의해 고정 프레임(2000)에 대하여 승강 및 수평 이동 등을 통한 위치 조정이 가능하게 되어 있는 것이 좋다.

또한, 상기 바이얼 회전 이동부(400)의 고정부(440)에 형성된 바이얼 배출구멍(420) 아래쪽에는 바이얼 회수부(800)가 설치된다. 이에 따라, 반응과 측정이 완료된 바이얼이 배출되어 세척 처리부로 이송된다.

한편, 본 발명에서는 연산 컨트롤러(900)가 설치되어 있어, 상기 자동 바이얼공급기(100), 바이얼 회전 이동부(400), 미생물 정량공급장치(500), 샘플 정량공급장치(600), 및 수광센서(700)를 소정의 순서 및 시간간격에 따라 작동시키게 되어 있다.

또한, 상기 장치들은 암실에 가까운 하나의 챔버(1300) 내에 수용되도록 하여, 외부의 빛은 차단한 상태에서 미생물의 발광량을 정확히 측정하도록 하는 것이 좋다.

또한, 연산 컨트롤러(900)에는 경보장치나 디스플레이장치가 추가적으로 연결되어 있어, 산출된 발광량이 사전에 실험을 통하여 독성물질의 성분이나 성량을 분석할 수 있도록 만들어진 DB를 검색하여 성분을 찾고, 성량이 기준치를 초과했을 경우 소리나 영상을 나타내게 되어 있다.

이하, 본 실시예에 따른 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치의 작용에 대하여 설명한다.

먼저, 수질오염 자동조기경보장치를 작동시키면, 자동 바이얼공급기(100)의 왕복대(190)에 설치된 바이얼 착탈부(191)가 하강하여 바이얼(200)을 파지한다. 그리고, 다시 바이얼 착탈부(191)가 상승한 후, 스테핑 모터 등에 의해 왕복대(190)가 바이얼 회전 이동부(400)로 이동한다.

다음, 바이얼 회전 이동부(400)의 바이얼 장착구멍(410) 바로 위에서 바이얼 착탈부(191)가 하강하여 바이얼(200)을 해제함으로써 바이얼 장착구멍(410)에 바이얼이 설치된다. 그리고, 바이얼 착탈부(191)가 상승한 후 왕복대(190)는 회전대(180)로 복귀한다.

본 실시예에서, 상기 바이얼 회전 이동부(400)에는 5개의 바이얼 장착구멍(410)이 형성되어 있고 서로는 72°씩 등간격으로 배치되어 있다. 그러나, 4개 이상 형성되어 있으면 측정을 위한 기본적인 공정이 이루어질 수 있다.

바이얼(200) 설치 후, 상기 바이얼 회전 이동부(400)의 구동장치(450)인 스테핑 모터에 의해 72°만큼 회전한다. 이에 따라, 상기 장착된 바이얼(200)은 미생물 정량공급장치(500)의 미생물 유출구(510) 바로 아래 위치까지 회전 이동하게 된다. 그리고, 연속적으로 미생물 정량공급장치(500)로부터 미생물이 정량공급된다.

이 때, 상기 바이얼 회전 이동부(400)를 회전시키되, 바이얼 장착구멍(410)들 사이의 시간 간격을 30분으로 설정한다. 이는, 0∼4℃ 항온박스(1000)로부터 미생물 정량공급장치(500)를 통해 공급된 미생물이 대략 30분 후에 가장 최적의 상태로 활성화되기 때문이다.

상기 발광 미생물로는, 포토박테리움 포스포럼, 비브리오 피쉐리, 알테노모나스, 세노하브다스 등이 사용될 수 있다.

물론, 미생물이 정량공급되는 도중에 뒤쪽으로는 또 다른 바이얼이 공급된다.

다시, 바이얼 회전 이동부(400)를 회전시키면, 앞쪽의 바이얼은 샘플 정량공급장치(600)의 샘플 공급노즐(610) 바로 아래쪽에 위치하게 된다. 이에 따라, 하천 등에서 취수한 샘플이 미생물이 포함된 바이얼(200) 속에 정량(본 실시예에서는 2cc) 공급된다. 이에 따라, 샘플에 의해 미생물로부터 발광반응이 일어나 시간에 따른 광량의 변화가 나타난다.

이 시점에서, 바이얼의 측면을 향해 배치된 수광센서(700)에 의해 그 발광량이 측정된다. 그리고, 측정된 발광량은 디지털 변환되어 연산 컨트롤러(900)에 입력되고 후처리가 이루어진다.

바이얼 회전 이동부(400)는 대략 30분마다 회전하므로, 상기 샘플의 공급과 발광량 측정은 30분 이내에 이루어질 필요가 있다. 물론, 미생물의 종류에 따라 회전주기가 약간 달라질 수 있다.

다시 바이얼 회전 이동부(400)가 72°회전하면, 측정이 완료된 바이얼이 바이얼 회전 이동부(400)의 고정부(440)에 형성된 바이얼 배출구멍(420)을 통해 바이얼 회수부(800)에 떨어지게 된다.

한편, 뒤쪽에 공급된 바이얼도 동일한 동작을 따르게 된다.

상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

첫째, 바이얼의 공급으로부터 측정 및 배출까지 전과정을 자동화할 수 있어 무인화 운용이 가능하다는 이점이 있다.

둘째, 일정 기간 측정에 필요한 다수의 바이얼이 미리 설치될 필요없이 연속적으로 공급될 수 있으므로, 전체 구조를 콤팩트하게 구성할 수 있다는 장점도 있다.

셋째, 0~4℃ 항온 박스로부터 미생물이 가장 안정적으로 보관되고 있다가 별도로 공급되므로, 주변의 온도나 빛 또는 주변구조에는 영향을 미치지 않은 상태에서 정확하게 수질오염을 측정할 수 있으며, 냉각을 위한 운용비도 저렴하다는 이점도 있다.

넷째, 샘플 정량공급장치에 오수 배출구를 개폐하는 솔레노이드 밸브가 추가적으로 설치되어 있어 항상 최신의 오수샘플을 취할 수 있다는 장점도 있다.

다섯째, 수작업에 의해 미생물을 직접 바이얼에 투입하는 경우가 없으므로 온도와 빛에 민감한 미생물에게 최적의 생존 보관 환경과 활성화 환경을 제공할 수 있다.

도 1은, 종래의 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치의 일 예를 나타내는 구성도이다.

도 2는, 본 발명에 따른 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 3은, 본 발명에 따른 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치의 구성을 나타내는 정면도이다.

도 4는, 도 2와 도 3에서의 바이얼 공급기 중 왕복대를 나타내는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 정면도이고, (c)는 측면도이다.

도 5는, 도 2와 도 3에서의 바이얼 공급기 중 회전대를 나타내는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 정면도이다.

도 6는, 도 2와 도 4에서의 바이얼 회전 이동부를 나타내는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 측면도이다.

도 7은, 도 2에서의 미생물 정량공급장치를 나타내는 측단면도이다.

도 8은, 도 2에서의 샘플 정량공급장치를 나타내는 도면으로, (a)는 평면도이고, (b)는 정면도이고, (c)는 측면도다.

※ 주요 도면부호의 설명

100... 자동 바이얼공급기

200... 바이얼

400... 바이얼 회전 이동부

500... 미생물 정량공급장치

600... 샘플 정량공급장치

700... 수광센서

800... 바이얼 회수부

900... 연산 컨트롤러(900)

1000... 0∼4℃ 항온 박스

1300... 챔버

Claims

미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치에 있어서,

수평회전이 가능하게 설치되며, 바이얼이 설치되는 다수의 바이얼 장착구멍(410)이 상기 회전방향을 따라 형성되어 있는 바이얼 회전 이동부(400)와;

수평회전이 가능하며 다수의 바이얼 설치구멍(181)이 형성된 회전대(180)와;

상기 회전대(180)와 바이얼 회전 이동부(400) 사이를 왕복하며 바이얼을 이송하는 왕복대(190)와;

상기 바이얼 회전 이동부(400)의 위쪽에 미생물 유출구(510)를 가지는 미생물 정량공급장치(500)와;

상기 미생물 정량공급장치(500)의 미생물 유입구(520)에 연결된 0∼4℃ 항온 박스(1000)와;

상기 바이얼 회전 이동부(400)의 위쪽에 샘플 공급노즐(610)을 가지는 샘플 정량공급장치(600)와;

상기 샘플 공급노즐(610)로부터 샘플을 공급받는 바이얼 장착구멍을 향해 배치된 수광센서(700)와;

상기 회전대(180), 왕복대(190), 바이얼 회전 이동부(400), 미생물 정량공급장치(500), 샘플 정량공급장치(600), 및 수광센서(700)에 연결된 연산 컨트롤러(900)와;

를 포함하여 구성되며, 상기 바이얼 회전 이동부(400)의 회전반대방향을 따라 왕복대(190)와 미생물 정량공급장치(500)와 샘플 정량공급장치(600)가 차례로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치.
제1항에 있어서,

상기 바이얼 회전 이동부(400)의 바이얼 장착구멍(410)은 4개 이상으로 이루어져 있으며, 상기 바이얼 장착구멍(410)들 중 일부는 왕복대(190), 미생물 유출구(510), 샘플 공급노즐(610), 및 바이얼을 외부로 배출하기 위한 바이얼 배출구멍(420)에 각각 대응되게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치.
제2항에 있어서,

상기 바이얼 회전 이동부(400)의 바이얼 장착구멍(410)들은 등간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치.
제1항 내지 제3항에 있어서,

상기 바이얼 회전 이동부(400)의 바이얼 배출구멍(420) 아래쪽에는 바이얼 회수부(800)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 회전대(180)는 다수의 바이얼을 원주방향으로 설치할 수 있도록 설치구멍(181)이 형성되어 있고 소정 시간마다 회전하게 되어 있으며,

상기 왕복대(190)는 승강이동이 가능한 바이얼 착탈부(191)가 설치되어 있고 상기 회전대(180)와 바이얼 회전 이동부(400) 사이를 왕복하면서 바이얼을 이송 및 설치하는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치.
제5항에 있어서,

상기 바이얼 착탈부(191)는 진공 흡착기 또는 로봇 손으로 구성된 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치.
제1항 내지 제3항에 있어서,

상기 바이얼 회전 이동부(400)는 고정부(440)와 이 고정부(440)에 대하여 상대 회전하는 회전부(430)로 구성되어 있되, 상기 회전부(430)에는 다수의 바이얼 장착구멍(410)이 형성되어 있고, 상기 고정부(440)에는 바이얼 배출구멍(420)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 미생물 정량공급장치(500)는, 미생물 유입구(520)와 미생물 유출구(510)가 형성된 실린더(530)와 이 실린더(530) 내에서 왕복이동이 자유로운 로드(550)로 구성되어 있으며, 상기 로드(550)에는 가로방향의 정량수용구멍(540)이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 샘플 정량공급장치(600)는, 오수 유입구(630)와, 샘플 공급노즐(610)과, 오수 배출구(640)가 형성된 실린더(615)와, 이 실린더(615) 내에서 왕복이동이 자유로운 로드(612)로 구성되어 있으며, 상기 로드(612)에는 가로방향의 정량수용구멍(611)이 관통 형성되어 있고, 상기 오수 배출구(640)를 개폐하는 솔레노이드 밸브(650)가 추가적으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치.
제9항에 있어서,

상기 샘플 정량공급장치(600)는 상하 및 수평이동이 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

연산 콘트롤러(900)에 의해 산출된 발광량이 사전에 실험을 통해 독성물질의 성분이나 성량을 분석할 수 있도록 만들어진 DB상의 기준치를 초과했을 경우, 경보를 나타내는 경보장치 또는 디스플레이장치가 추가적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 측정용 바이얼(200)과 수광 센서(700)는 외부 빛을 차단하는 챔버(1300) 내에 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보장치.
(1) 속이 빈 바이얼을 공급하는 단계와;

(2) 소정 시간 후, 상기 바이얼을 회전 이동하여 0∼4℃로 유지된 발광 미생물을 정량 공급하는 단계와;

(3) 본 단계 이외에는 오수를 배출하다가, (2)단계 완료시로부터 소정 시간 후, 상기 발광 미생물이 활성화되는 시점에 상기 바이얼을 회전 이동하여 최신의 오수 샘플을 정량 공급하는 단계와;

(4)상기 바이얼로부터 발광량을 측정하는 단계와;

(5) 상기 측정치를 기준치와 비교하여 소리나 영상으로 경보하는 단계와;

(6) (3)단계 완료시로부터 소정 시간 후의 (5)단계가 완료된 후, 상기 바이얼을 회전 이동하여 배출하는 단계와;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 수질오염 자동조기경보법.