KR100710692B1 - Enviro-chip - Google Patents

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KR100710692B1
KR100710692B1 KR1020060017402A KR20060017402A KR100710692B1 KR 100710692 B1 KR100710692 B1 KR 100710692B1 KR 1020060017402 A KR1020060017402 A KR 1020060017402A KR 20060017402 A KR20060017402 A KR 20060017402A KR 100710692 B1 KR100710692 B1 KR 100710692B1
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volatile organic
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KR1020060017402A
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황정호
김용준
윤기영
박동호
변정훈
박재홍
임헌희
맹좌영
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연세대학교 산학협력단
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    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
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    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • GPHYSICS
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    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
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Abstract

본 발명의 환경칩에 관한 것으로, 외부로부터 측정하고자 하는 공기를 유입받는 유입부; 상기 유입된 공기 중 5㎛ 이하의 크기를 가지는 입자만 통과시켜 필터링하는 필터부; 상기 필터부에 의해 필터링된 공기 중 1㎛ 이하의 크기를 가지는 미세입자와 1㎛ 내지 5㎛ 범위의 크기를 가지는 입자를 분류하여 분기시키는 입자분류부; 상기 입자분류부에 의해 분기된 미세입자가 포함된 공기를 유입받아 상기 공기 내에 포함된 미세입자의 수농도를 검출하는 미세입자 검출부; 상기 입자분류부에 의해 분기된 1㎛ 내지 5㎛ 범위의 크기를 가지는 입자가 포함된 공기를 유입받아 상기 공기 내에 부유세균의 존재여부를 판단하는 부유세균 검출부; 상기 입자분류부에 의해 분기된 미세입자가 포함된 공기를 유입받아 상기 공기 내에 포함되어 있는 휘발성유기화합물을 검출하는 휘발성유기화합물 검출부; 및 상기 미세입자 검출부, 부유세균 검출부 및 휘발성유기화합물 검출부를 통과한 공기를 외부로 배출하는 배출부;를 포함하는 환경칩에 관한 것이다.An environmental chip of the present invention, the inlet for receiving air to be measured from the outside; A filter unit for filtering only particles having a size of 5 μm or less from the introduced air; A particle fractionation unit for classifying and branching fine particles having a size of 1 μm or less and particles having a size in a range of 1 μm to 5 μm from the air filtered by the filter part; A fine particle detector for detecting the water concentration of the fine particles contained in the air by receiving air containing the fine particles branched by the particle sorter; A floating bacteria detection unit which receives air containing particles having a size ranging from 1 μm to 5 μm branched by the particle classification unit and determines whether airborne bacteria are present in the air; A volatile organic compound detector that detects a volatile organic compound contained in the air by receiving air containing fine particles branched by the particle sorter; And a discharge unit for discharging air passing through the microparticle detection unit, the floating bacteria detection unit, and the volatile organic compound detection unit to the outside.

미세입자, 부유세균, 휘발성유기화합물, 휴대성, 랩온어칩, 실시간 측정 Fine particles, suspended bacteria, volatile organic compounds, portability, lab-on-a-chip, real-time measurement

Description

환경칩{Enviro-Chip}Environmental Chip {Enviro-Chip}

도 1은 본 발명에 의한 환경칩의 구조를 간략하게 나타낸 사시도,1 is a perspective view briefly showing the structure of an environmental chip according to the present invention;

도 2는 도 1의 미세입자 검출부의 마이크로 코로나 하전기를 나타낸 SEM 사진,2 is a SEM photograph showing the micro corona charge of the microparticle detection unit of FIG.

도 3은 도 1의 휘발성유기화합물 검출부의 외팔보를 나타낸 SEM 사진이다.3 is a SEM photograph showing the cantilever beam of the volatile organic compound detection unit of FIG. 1.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

110 : 유입부 120 : 필터부110: inlet 120: filter

130 : 입자분류부 140 : 미세입자 검출부130: particle classification unit 140: fine particle detection unit

143 : 하전부 145 : 감지부143: charged portion 145: detector

150 : 부유세균 검출부 155a :제1 한천배지150: floating bacteria detection unit 155a: first agar medium

155b :제2 한천배지 160 : 휘발성유기화합물 검출부 155b: second agar medium 160: volatile organic compound detection unit

165 : 외팔보 170 : 배출부165: cantilever 170: discharge portion

본 발명은 환경칩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세입자 검출장치, 부유세균 검출장치 및 휘발성유기화합물 검출장치를 하나의 칩에 구비하는 환경칩에 관한 것이다.The present invention relates to an environmental chip, and more particularly, to an environmental chip including a fine particle detection device, an airborne bacterium detection device, and a volatile organic compound detection device on one chip.

일반적으로, 에어로졸(aerosol)은 공기 중에 부유하는 0.001㎛ 내지 100㎛ 범위의 크기를 가지는 입자이며, 그 형상은 비구형이고 이들은 분진(dust), 안개(mist), 퓸(fume) 또는 스모그(smog) 등의 다양한 형태로 존재하고, 그 입자 크기는 기하학적 특성이나 입자의 광 산란 현상, 전기적 특성, 공기역학적 특성 등을 이용하여 정의된다.In general, aerosols are particles having a size ranging from 0.001 μm to 100 μm suspended in air, the shape of which is non-spherical and they are dust, mist, fume or smog ) And its particle size is defined using geometrical characteristics, light scattering phenomena, electrical properties, aerodynamic properties, etc. of the particles.

이와 같은 에어로졸은 에너지, 환경, 보건 등 다양한 분야에 관련되고, 산업 및 인체 건강에 지대한 영향을 미치므로 그 크기와 특성에 대한 연구의 중요성이 점차 부각되고 있다.Since aerosols are related to various fields such as energy, environment, and health, and have a great impact on industrial and human health, the importance of research on the size and characteristics thereof is gradually increasing.

특히, 실내 환경 내에 부유하고 있는 에어로졸 중 인체 건강에 영향을 미치는 1㎛ 이하 크기의 미세입자(PM1), 부유세균(Bioaerosol) 및 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds)의 측정에 대한 중요성이 더욱 강조되고 있다.In particular, the importance of the measurement of fine particles (PM1), bioaerosol and volatile organic compounds (PM1) having a size of 1 μm or less affecting human health among the aerosols suspended in the indoor environment is emphasized more. have.

상기 미세입자, 부유세균 및 휘발성유기화합물을 측정하는 장비로는 SMPS(Scanning Mobility Particle Sizer), GC/MS(Gas Chromatography/Mass Spectrometry) 및 배지삽입형 샘플러 등이 이용되고 있다.As the equipment for measuring the microparticles, suspended bacteria and volatile organic compounds, Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS), Gas Chromatography / Mass Spectrometry (GC / MS), and a media sampler are used.

그러나, 이런 장비는, 상기 미세입자, 부유세균 및 휘발성유기화합물을 하나의 장비에서 모두 측정할 수 없고 각 성분을 측정하기 위해 각각 독립적인 장비가 필요하며, 이들 측정장비는 고가의 대형 장비로 이들을 사용하기 위해서는 많은 비 용과 고정된 장소에서 측정해야 하는 문제점이 있었다.However, such equipment cannot measure the microparticles, suspended bacteria and volatile organic compounds all in one equipment, and requires independent equipment to measure each component, and these measuring equipments are expensive and large equipment. In order to use, there are a lot of costs and problems to be measured in a fixed place.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로 본 발명의 목적은, 미세입자, 부유세균 및 휘발성유기화합물을 검출하기 위한 검출장치를 하나의 장치에 구비하고 휴대 가능한 소형 크기로 제작하여 원하는 장소에서 편리하게 실시간으로 사용할 수 있는 환경칩을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a detection device for detecting microparticles, airborne bacteria and volatile organic compounds in one device, and to manufacture a compact and portable size. It is to provide an environmental chip that can be conveniently used in real time at the place.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 환경칩은, 외부로부터 측정하고자 하는 공기를 유입받는 유입부; 상기 유입된 공기 중 5㎛ 이하의 크기를 가지는 입자만 통과시켜 필터링하는 필터부; 상기 필터부에 의해 필터링된 공기 중 1㎛ 이하의 크기를 가지는 미세입자와 1㎛ 내지 5㎛ 범위의 크기를 가지는 입자를 분류하여 분기시키는 입자분류부; 상기 입자분류부에 의해 분기된 미세입자가 포함된 공기를 유입받아 상기 공기 내에 포함된 미세입자의 수농도를 검출하는 미세입자 검출부; 상기 입자분류부에 의해 분기된 1㎛ 내지 5㎛ 범위의 크기를 가지는 입자가 포함된 공기를 유입받아 상기 공기 내에 부유세균의 존재여부를 판단하는 부유세균 검출부; 상기 입자분류부에 의해 분기된 미세입자가 포함된 공기를 유입받아 상기 공기 내에 포함되어 있는 휘발성유기화합물을 검출하는 휘발성유기화합물 검출부; 및 상기 미세입자 검출부, 부유세균 검출부 및 휘발성유기화합물 검출부를 통과한 공기를 외부로 배출하는 배출부;를 포함한다.Environmental chip according to the present invention for achieving the above object, the inlet receiving air to be measured from the outside; A filter unit for filtering only particles having a size of 5 μm or less from the introduced air; A particle fractionation unit for classifying and branching fine particles having a size of 1 μm or less and particles having a size in a range of 1 μm to 5 μm from the air filtered by the filter part; A fine particle detector for detecting the water concentration of the fine particles contained in the air by receiving air containing the fine particles branched by the particle sorter; A floating bacteria detection unit which receives air containing particles having a size ranging from 1 μm to 5 μm branched by the particle classification unit and determines whether airborne bacteria are present in the air; A volatile organic compound detector that detects a volatile organic compound contained in the air by receiving air containing fine particles branched by the particle sorter; It includes; and the discharge unit for discharging the air passing through the fine particle detection unit, suspended bacteria detection unit and volatile organic compound detection unit to the outside.

또한, 본 발명에 의한 환경칩에 있어서, 상기 필터부는, 복수개의 통공이 구비되어 있으며 상기 유입된 공기를 상기 통공을 통해 통과시키는 통공판과, 상기 통공판을 통과한 공기 중 5㎛ 이하의 크기를 가지는 입자만 통과시키는 충돌판을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the environmental chip according to the present invention, the filter unit is provided with a plurality of through-holes, the through-hole plate for passing the introduced air through the through-hole, the size of 5㎛ or less in the air passed through the through-hole plate It characterized in that it comprises a collision plate for passing only particles having a.

또한, 본 발명에 의한 환경칩에 있어서, 상기 미세입자 검출부는, 상기 입자분류부로부터 유입된 미세입자가 포함된 공기에 마이크로 코로나 방전을 발생시켜 상기 미세입자의 표면에 전하를 띠게 하는 하전부와, 상기 하전부를 통해 전하를 띠게된 미세입자를 감지하여 전류량을 측정한 후 이의 전류값을 계산하여 상기 미세입자의 수농도를 검출하는 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the environmental chip according to the present invention, the microparticle detection unit may include a charged part that generates a micro corona discharge to the air containing the microparticles introduced from the particle fractionation unit to charge on the surface of the microparticles; And detecting a fine particle charged through the charged part, measuring a current amount, calculating a current value thereof, and detecting a water concentration of the fine particle.

또한, 본 발명에 의한 환경칩에 있어서, 상기 부유세균 검출부는, 상기 입자분류부로부터 1㎛ 내지 5㎛ 범위의 크기를 가지는 입자가 포함된 공기를 유입받아 중앙부에 형성된 통공을 통해 상기 유입된 공기를 관통시키는 제1 통공판; 상기 제1 통공판의 통공을 통해 관통된 공기에 포함되어 있는 부유세균을 배양시키는 제1 한천배지; 상기 제1 한천배지를 통과한 공기를 중앙부에 형성된 통공을 통해 관통시키는 제2 통공판; 및 상기 제2 통공판의 통공을 통해 관통된 공기에 포함되어 있는 부유세균을 배양시키는 제2 한천배지;를 포함하며, 상기 제1 및 제2 한천배지에 배양된 부유세균에 의해 변화된 상기 제1 및 제2 한천배지의 전기전도도변화율을 측정하여 상기 공기 내에 부유세균의 존재여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the environmental chip according to the present invention, the airborne bacteria detection unit, the air introduced through the through-hole formed in the center receiving the air containing the particles having a size in the range of 1㎛ to 5㎛ from the particle fractionation section A first through plate penetrating the first plate; A first agar medium for culturing suspended bacteria contained in air penetrated through the through hole of the first through plate; A second through plate through which the air passing through the first agar medium passes through the through hole formed in the center portion; And a second agar medium for culturing suspended bacteria contained in air penetrated through the through hole of the second through plate. The first changed by the suspended bacteria cultured in the first and second agar medium. And by measuring the electrical conductivity change rate of the second agar medium, it is characterized in that the presence of airborne bacteria in the air.

또한, 본 발명에 의한 환경칩에 있어서, 상기 휘발성유기화합물 검출부는, 복수개의 외팔보가 서로 지그재그의 교호형태로 배치되어 있고 상기 입자분류부로부터 유입된 미세입자가 포함된 공기를 지그재그로 통과시켜, 상기 공기에 포함되어 있는 휘발성유기화합물을 상기 외팔보의 반응유발물질과 반응시켜 상기 외팔보를 변형시키고, 상기 변형된 외팔보의 변형율을 전기적 신호로 변환하여 상기 공기에 포함되어 있는 휘발성유기화합물의 농도를 측정하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the environmental chip according to the present invention, the volatile organic compound detection unit, a plurality of cantilever is arranged in an zigzag alternating form and zigzag through the air containing the fine particles introduced from the particle fractionation unit, Reducing the cantilever by reacting the volatile organic compound contained in the air with the reaction-inducing substance of the cantilever, and measuring the concentration of the volatile organic compound contained in the air by converting the strain of the modified cantilever into an electrical signal. Characterized in that.

이하, 관련도면을 참조하여 본 발명에 의한 환경칩에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the environmental chip according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 환경칩의 구조를 간략하게 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 미세입자 검출부의 마이크로 코로나 하전기를 나타낸 SEM 사진이며, 도 3은 도 1의 휘발성유기화합물 검출부의 외팔보를 나타낸 SEM 사진이다.1 is a perspective view briefly showing the structure of an environmental chip according to the present invention, FIG. 2 is a SEM photograph showing a micro corona charge of the microparticle detection unit of FIG. 1, and FIG. 3 is a cantilever beam detection unit of the volatile organic compound detection unit of FIG. SEM picture showing the.

우선, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 환경칩(100)은, 유입부(110), 필터부(120), 입자분류부(130), 미세입자 검출부(140), 부유세균 검출부(150), 휘발성유기화합물 검출부(160) 및 배출부(170)로 구성된다.First, as shown in FIG. 1, the environmental chip 100 according to the present invention includes an inflow unit 110, a filter unit 120, a particle classification unit 130, a fine particle detection unit 140, and a floating bacteria detection unit. 150, the volatile organic compound detection unit 160 and the discharge unit 170.

여기서, 상기 유입부(110)는, 상기 필터부(120)와 연결되며 외부로부터 측정하고자 하는 공기를 상기 환경칩(100) 내부로 유입한다.Here, the inlet 110 is connected to the filter unit 120 and introduces air to be measured from the outside into the environment chip 100.

상기 필터부(120)는, 제1 통공판(123), 제1 통공(125) 및 충돌판(127)으로 구성되고, 상기 유입부(110) 및 입자분류부(130)와 연결되며, 상기 유입부(110)로부터 유입받은 공기 중 5㎛ 이하의 크기를 가지는 입자만 통과시켜 필터링(Filtering)한다.The filter unit 120 is composed of a first through plate 123, a first through hole 125, and a collision plate 127, and is connected to the inlet 110 and the particle sorting unit 130. Only the particles having a size of 5 μm or less of the air introduced from the inlet 110 are passed through.

이때, 상기 제1 통공판(123)은, 그 중앙부에 제1 통공(125)이 형성되어 있으며, 상기 유입부(110)로부터 유입된 다양한 크기의 입자를 가지는 공기를 상기 제1 통공(125)을 통해 관통시킨다.In this case, the first through-hole plate 123, the first through-hole 125 is formed in the central portion, the first through-hole 125 having air having particles of various sizes introduced from the inlet portion (110) Penetrate through.

또한, 상기 충돌판(127)은, 상기 제1 통공(125)을 통해 관통된 공기 중 5㎛ 이하의 크기를 가지는 입자만 통과시켜 필터링한다.In addition, the impingement plate 127 filters by passing only particles having a size of 5 μm or less in the air passed through the first through hole 125.

상기 입자분류부(130)는, 제1과 제2 및 제3 분기구(130a, 130b, 130c)로 구성되고, 상기 필터부(120), 미세입자 검출부(140), 부유세균 검출부(150) 및 휘발성유기화합물 검출부(160)와 연결되며, 상기 필터부(120)에 의해 필터링된 공기 중 1㎛ 이하의 크기를 가지는 미세입자와 1㎛ 내지 5㎛ 범위의 크기를 가지는 입자로 분류하여 분기시킨다.The particle fractionation unit 130 is composed of first, second and third branch openings (130a, 130b, 130c), the filter unit 120, the fine particle detection unit 140, the floating bacteria detection unit 150 And the volatile organic compound detection unit 160, and branched into fine particles having a size of 1 μm or less and particles having a size in the range of 1 μm to 5 μm in the air filtered by the filter unit 120. .

이때, 상기 제1 및 제3 분기구(130a, 130c)는, 상기 필터부(120)로부터 필터링된 공기 중 1㎛ 이하의 크기를 가지는 미세입자가 포함된 공기를 상기 미세입자 검출부(140) 및 휘발성유기화합물 검출부(160)에 분류하여 분기시킨다.In this case, the first and third branch openings (130a, 130c), the fine particle detection unit 140 and the air containing the fine particles having a size of 1㎛ or less of the air filtered from the filter unit 120 and The volatile organic compound detection unit 160 classifies and branches.

또한, 상기 제2 분기구(130b)는, 상기 제1 분기구(130a)와 제3 분기구(130c)의 중앙에 위치하며, 상기 필터부(120)로부터 필터링된 공기 중 1㎛ 내지 5㎛ 범위의 크기를 가지는 입자가 포함된 공기를 상기 부유세균 검출부(150)에 분류하여 분기시킨다.In addition, the second branch 130b is located at the center of the first branch 130a and the third branch 130c, and 1 μm to 5 μm of air filtered from the filter unit 120. The air containing particles having a size in the range is classified and branched to the floating bacteria detection unit 150.

상기 미세입자 검출부(140)는, 하전부(143) 및 감지부(145)로 구성되고, 상기 입자분류부(130) 및 배출부(170)와 연결되며, 상기 입자분류부(130)의 제1 분기구(130a)를 통해 분기된 1㎛ 이하의 크기를 가지는 미세입자가 포함된 공기를 유입 받아 상기 공기 내에 포함된 미세입자의 수농도를 검출한다.The fine particle detection unit 140 is composed of a charging unit 143 and the detection unit 145, and is connected to the particle classification unit 130 and the discharge unit 170, the first of the particle classification unit 130 The water concentration of the microparticles contained in the air is detected by receiving air containing the microparticles having a size of 1 μm or less branched through the first branch 130a.

이때, 상기 하전부(143)는, 하나 이상의 마이크로 코로나 하전기(143a)로 구성되며, 상기 입자분류부(130)의 제1 분기구(130a)를 통해 유입된 공기가 마이크로 코로나 하전기(143a)를 통과할 경우 마이크로 코로나 방전을 발생시켜 상기 공기 내의 미세입자 표면에 전하를 띠게 한다.In this case, the charging unit 143 is composed of one or more micro corona charge (143a), the air introduced through the first branch port 130a of the particle sorting unit 130 is a micro corona charge (143a) Passing through) generates a micro corona discharge to charge the surface of the fine particles in the air.

여기서, 상기 마이크로 코로나 하전기(143a)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 피라미드 형상을 하고 있으나 이는 이에 한정하지 않고 삼각뿔, 원형기둥, 타원형기둥 등의 여러형태로 변형가능하다.Here, as shown in FIG. 2, the micro corona charge 143a has a pyramid shape, but the present invention is not limited thereto and may be modified in various forms such as a triangular pyramid, a circular column, and an elliptical column.

그 다음, 상기 감지부(145)는, 상기 하전부(143)를 통과하면서 전하를 띠게된 미세입자의 표면 전하에 의해 발생되는 전류량을 감지하여 상기 미세입자의 표면 전하의 전류량을 측정한 후 이의 전류값을 계산하여 상기 전류값에 대응하는 미세입자의 수농도를 검출한다.Next, the detector 145 detects the amount of current generated by the surface charge of the charged fine particles while passing through the charged portion 143, measures the amount of current in the surface charge of the fine particles, and then measures the amount of current. The current value is calculated to detect the number concentration of the fine particles corresponding to the current value.

이로써, 상기 미세입자 검출부(140)는, 상기 입자분류부(130)로부터 미세입자가 포함된 공기를 유입받아 기체상태의 공기를 다른 상태로 변화시키지 않고 상기 하전부(143) 및 감지부(145)를 통과시키면서 상기 공기 내에 포함된 미세입자의 수농도를 검출 할 수 있다.As a result, the microparticle detector 140 receives the air containing the microparticles from the particle separator 130 and does not change the air in the gas state to another state, and thus the charge unit 143 and the detector 145. While passing through) it is possible to detect the water concentration of the fine particles contained in the air.

상기 부유세균 검출부(150)는, 제2 및 제3 통공판(153a, 153b), 제2 및 제3 통공(154a, 154b)과 제1 및 제2 한천배지(155a, 155b)로 구성되고, 상기 입자분류부(130) 및 배출부(170)와 연결되며, 상기 입자분류부(130)에 의해 분기된 1㎛ 내지 5㎛ 범위의 크기를 가지는 입자가 포함된 공기를 유입받아 상기 유입된 공기 내 에 부유세균의 존재여부를 판단한다.The floating bacteria detection unit 150 is composed of second and third through plates 153a and 153b, second and third through holes 154a and 154b, and first and second agar plates 155a and 155b. The introduced air is connected to the particle sorting unit 130 and the discharge unit 170 and receives the air containing particles having a size ranging from 1 μm to 5 μm branched by the particle sorting unit 130. The presence of suspended bacteria in the system is determined.

이때, 상기 제2 통공판(153a)은, 상기 입자분류부(130)로부터 유입된 1㎛ 내지 5㎛ 범위의 크기를 가지는 입자가 포함된 공기를 중앙부에 형성된 제2 통공(154a)을 통해 관통시킨다. In this case, the second through-plate 153a penetrates through the second through-hole 154a formed in the center of the air containing particles having a size in the range of 1㎛ to 5㎛ introduced from the particle fractionation unit 130 Let's do it.

그 다음, 상기 제1 한천배지(155a)는, 상기 제2 통공판(153a)의 제2 통공(154a)을 통해 관통된 공기에 존재하고 있는 고초균(Bacillus Subtilis)과 같은 부유세균에 의한 공기의 오염을 판단하기 위해 상기 부유세균을 짧은 시간 내에 배양시킨다. Then, the first agar medium (155a), the air by airborne bacteria such as Bacillus Subtilis existing in the air penetrated through the second through hole 154a of the second through plate 153a. The suspended bacteria are incubated in a short time to determine contamination.

그러면, 상기 공기에 존재하고 있는 부유세균은 상기 제1 한천배지(155a) 상에서 성장하며 산성의 대사산물을 배출하게 되는데 이는 곧 상기 제1 한천배지(155a)의 전기전도도에 변화를 일으킨다. Then, the airborne bacteria present in the air grows on the first agar medium 155a and emits acidic metabolites, which causes a change in electrical conductivity of the first agar medium 155a.

또한, 상기 제3 통공판(153b)은, 상기 제1 한천배지(155a)를 통과한 공기를 중앙부에 형성된 제3 통공(154b)을 통해 관통시킨다. In addition, the third through plate 153b penetrates the air passing through the first agar medium 155a through the third through hole 154b formed in the center portion.

그 후, 상기 제2 한천배지(155b)는, 상기 제3 통공판(153b)의 제3 통공(154b)을 통해 관통된 공기에 존재하고 있는 부유세균을 배양시킨다.Thereafter, the second agar medium 155b incubates the airborne bacteria present in the air penetrated through the third through hole 154b of the third through plate 153b.

그러면, 상기 제2 한천배지(155b) 역시 상기 제1 한천배지(155a)와 마찬가지로 상기 부유세균에 의해 전기전도도에 변화가 발생한다.Then, similar to the first agar medium 155a, the second agar medium 155b also has a change in electrical conductivity due to the floating bacteria.

따라서, 상기 부유세균 검출부(150)는, 상기 제1 및 제2 한천배지(155a, 155b)의 전기전도도변화율을 측정하여 상기 공기 내에 부유세균의 존재여부를 판단할 수 있다.Therefore, the floating bacteria detection unit 150 may determine the presence of floating bacteria in the air by measuring the electrical conductivity change rate of the first and second agar media 155a and 155b.

상기 휘발성유기화합물 검출부(160)는, 전처리 필터(163) 및 복수개의 외팔보(165)로 구성되고, 상기 입자분류부(130) 및 배출부(170)와 연결되며, 상기 입자분류부(130)에 의해 분기된 미세입자가 포함된 공기를 유입받아 상기 공기 내에 포함되어 있는 휘발성유기화합물을 검출한다.The volatile organic compound detection unit 160 is composed of a pretreatment filter 163 and a plurality of cantilever 165, and are connected to the particle classification unit 130 and the discharge unit 170, and the particle classification unit 130. The air containing the fine particles branched by the inflow is detected to detect volatile organic compounds contained in the air.

이때, 상기 전처리 필터(163)는, 상기 입자분류부(130)에 의해 분기된 공기에 포함되어 있는 휘발성유기화합물만 통과시키고 상기 미세입자를 통과시키지 않아 상기 미세입자에 의한 간섭을 최소화 시킬 수 있다.In this case, the pretreatment filter 163 may pass only the volatile organic compounds contained in the air branched by the particle fractionation unit 130 and may not pass the microparticles, thereby minimizing interference by the microparticles. .

또한, 상기 복수개의 외팔보(165)는, 그 외곽부에 반응유발물질이 있고, 서로 지그재그의 교호형태로 배치되어 있어 상기 전처리 필터(163)에 의해 미세입자가 제거된 공기를 상기 외팔보(165)를 따라 지그재그로 통과시키고, 상기 공기 내에 포함되어 있는 휘발성유기화합물을 상기 반응유발물질과 반응시킨다.In addition, the cantilever 165 has a reaction-causing substance at its outer portion, and is arranged in an alternating manner in a zigzag manner, and the cantilever 165 receives air from which fine particles are removed by the pretreatment filter 163. Pass through the zigzag along, and reacts the volatile organic compound contained in the air with the reaction-inducing material.

그러면, 상기 외팔보(165)는 상기 휘발성유기화합물과 반응유발물질간의 반응에 의해 그 모양이 변형된다.Then, the cantilever 165 is deformed by the reaction between the volatile organic compound and the reaction-inducing material.

이는, 도 3에 도시한 바와 같이, 휘발성유기화합물은 "B"와 같은 곧은 형상의 외팔보(165)의 외곽부에 있는 반응유발물질과 반응하여 "A"에 표시한 것처럼 상기 외팔보(165)를 변형시킨다.As shown in FIG. 3, the volatile organic compound reacts with the reaction-inducing substance in the outer portion of the straight cantilever 165 such as "B" to display the cantilever 165 as indicated by "A". Transform.

그 다음, 상기 휘발성유기화합물 검출부(160)는, 상기 변형된 외팔보(165)의 변형율을 전기적 신호로 변환하여 상기 공기 내에 포함되어 있는 휘발성유기화합물의 농도를 측정함으로써, 상기 공기 내에 포함되어 있는 휘발성유기화합물의 농도를 측정할 수 있다.Next, the volatile organic compound detection unit 160 converts the strain of the deformed cantilever 165 into an electrical signal and measures the concentration of the volatile organic compound contained in the air, thereby measuring the volatile contained in the air. The concentration of organic compound can be measured.

상기 배출부(170)는, 제1과 제2 및 제3 배출구(170a, 170b, 170c)로 구성되고, 상기 미세입자 검출부(140), 부유세균 검출부(150) 및 휘발성유기화합물 검출부(160)와 연결되며, 이들을 통과한 공기를 외부로 배출한다.The discharge unit 170 is composed of first, second and third discharge ports (170a, 170b, 170c), the fine particle detection unit 140, suspended bacteria detection unit 150 and volatile organic compound detection unit 160 It is connected to and discharges the air passing through them to the outside.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 환경칩(100)은, 하나의 칩에 미세입자 검출부(140), 부유세균 검출부(150) 및 휘발성유기화합물 검출부(160)를 구비하여 실시간 환경 감지센서로써, 동시에 측정하고자 하는 공기 내에 포함되어 있는 미세입자, 부유세균, 휘발성유기화합물 등의 오염물질들을 실시간으로 검출할 수 있다.As described above, the environmental chip 100 according to the present invention includes a microparticle detection unit 140, a floating bacteria detection unit 150, and a volatile organic compound detection unit 160 in one chip as a real-time environment detection sensor. At the same time, contaminants such as fine particles, suspended bacteria, and volatile organic compounds contained in the air to be measured can be detected in real time.

또한, 상기 환경칩(100)은, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용하여 실험실에서 할 수 있는 연구를 수행하는 랩온어칩(Lab On a Chip)을 손톱만한 크기의 칩 하나로 제작함으로써, 소형화 시킬 수 있고 휴대가 용이하며, 상기 MEMS 기술을 이용하여 대량 생산이 가능하다.In addition, the environmental chip 100, by using a micro electro mechanical system (MEMS) technology to produce a lab-on-a-chip (Lab On a Chip) to conduct a research that can be done in the laboratory as a single chip size, miniaturization It can be made and portable, and mass production is possible using the MEMS technology.

또한, 상기 환경칩(100)은, 기체 기반의 랩온어칩으로써 임상 실험에서 사용되는 액상 기반의 랩온어칩과는 달리, 기체상태로 존재하는 샘플을 전처리 없이 바로 기체 상태로 분석이 가능한다.In addition, the environmental chip 100, as a gas-based lab-on-a-chip, unlike the liquid-based lab-on-a-chip used in clinical experiments, it is possible to analyze the sample present in the gaseous state in the gaseous state without pretreatment.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and various substitutions, modifications, and changes within the scope of the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It will be appreciated that such substitutions, changes, and the like should be considered to be within the scope of the following claims.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 환경칩은, 미세입자 검출부, 부유세균 검출부 및 휘발성유기화합물 검출부를 하나의 장치에 구비하여 동시에 공기 속에 포함되어 있는 미세입자, 부유세균, 휘발성유기화합물의 오염 물질을 측정할 수 있고, MEMS 기술로 제작하여 소형화 시킬 수 있어 휴대가 용이하며, 기체 상태의 공기를 실시간으로 측정할 수 있어 사용이 간편한 효과가 있다.As described above, the environmental chip according to the present invention includes a microparticle detection unit, an airborne bacterium detection unit, and a volatile organic compound detection unit in one device to simultaneously remove contaminants of fine particles, airborne bacteria, and volatile organic compounds contained in the air. It is easy to carry because it can be measured and made compact by MEMS technology, and it is easy to use because it can measure gaseous air in real time.

Claims (5)

외부로부터 측정하고자 하는 공기를 유입받는 유입부;An inlet receiving air to be measured from the outside; 상기 유입된 공기 중 5㎛ 이하의 크기를 가지는 입자만 통과시켜 필터링하는 필터부;A filter unit for filtering only particles having a size of 5 μm or less from the introduced air; 상기 필터부에 의해 필터링된 공기 중 1㎛ 이하의 크기를 가지는 미세입자와 1㎛ 내지 5㎛ 범위의 크기를 가지는 입자를 분류하여 분기시키는 입자분류부;A particle fractionation unit for classifying and branching fine particles having a size of 1 μm or less and particles having a size in a range of 1 μm to 5 μm from the air filtered by the filter part; 상기 입자분류부에 의해 분기된 미세입자가 포함된 공기를 유입받아 상기 공기 내에 포함된 미세입자의 수농도를 검출하는 미세입자 검출부;A fine particle detector for detecting the water concentration of the fine particles contained in the air by receiving air containing the fine particles branched by the particle sorter; 상기 입자분류부에 의해 분기된 1㎛ 내지 5㎛ 범위의 크기를 가지는 입자가 포함된 공기를 유입받아 상기 공기 내에 부유세균의 존재여부를 판단하는 부유세균 검출부;A floating bacteria detection unit which receives air containing particles having a size ranging from 1 μm to 5 μm branched by the particle classification unit and determines whether airborne bacteria are present in the air; 상기 입자분류부에 의해 분기된 미세입자가 포함된 공기를 유입받아 상기 공기 내에 포함되어 있는 휘발성유기화합물을 검출하는 휘발성유기화합물 검출부; 및A volatile organic compound detector that detects a volatile organic compound contained in the air by receiving air containing fine particles branched by the particle sorter; And 상기 미세입자 검출부, 부유세균 검출부 및 휘발성유기화합물 검출부를 통과한 공기를 외부로 배출하는 배출부;A discharge unit for discharging air passing through the fine particle detection unit, the floating bacteria detection unit, and the volatile organic compound detection unit to the outside; 를 포함하는 환경칩.Environmental chip comprising a. 제1항에 있어서, 상기 필터부는,The method of claim 1, wherein the filter unit, 복수개의 통공이 구비되어 있으며 상기 유입된 공기를 상기 통공을 통해 통 과시키는 통공판과, 상기 통공판을 통과한 공기 중 5㎛ 이하의 크기를 가지는 입자만 통과시키는 충돌판을 포함하는 것을 특징으로 하는 환경칩.A plurality of through holes are provided and includes a through plate for passing the introduced air through the through hole, and a collision plate for passing only particles having a size of 5㎛ or less of the air passing through the through plate; Environmental chip. 제1항에 있어서, 상기 미세입자 검출부는,The method of claim 1, wherein the microparticle detection unit, 상기 입자분류부로부터 유입된 미세입자가 포함된 공기에 마이크로 코로나 방전을 발생시켜 상기 미세입자의 표면에 전하를 띠게 하는 하전부와, 상기 하전부를 통해 전하를 띠게된 미세입자를 감지하여 전류량을 측정한 후 이의 전류값을 계산하여 상기 미세입자의 수농도를 검출하는 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경칩.The amount of current is detected by detecting a charged portion that generates charge on the surface of the microparticles by generating a micro corona discharge in the air containing the microparticles introduced from the particle sorter, and the charged fine particles through the charged portion. And a sensing unit for detecting the concentration of the fine particles by calculating a current value thereof after the measurement. 제1항에 있어서, 상기 부유세균 검출부는,The method of claim 1, wherein the floating bacteria detection unit, 상기 입자분류부로부터 1㎛ 내지 5㎛ 범위의 크기를 가지는 입자가 포함된 공기를 유입받아 중앙부에 형성된 통공을 통해 상기 유입된 공기를 관통시키는 제1 통공판;A first through plate which receives air containing particles having a size in a range of 1 μm to 5 μm from the particle sorting unit and penetrates the introduced air through a through hole formed in a central portion thereof; 상기 제1 통공판의 통공을 통해 관통된 공기에 포함되어 있는 부유세균을 배양시키는 제1 한천배지;A first agar medium for culturing suspended bacteria contained in air penetrated through the through hole of the first through plate; 상기 제1 한천배지를 통과한 공기를 중앙부에 형성된 통공을 통해 관통시키는 제2 통공판; 및A second through plate through which the air passing through the first agar medium passes through the through hole formed in the center portion; And 상기 제2 통공판의 통공을 통해 관통된 공기에 포함되어 있는 부유세균을 배양시키는 제2 한천배지;를 포함하며,And a second agar medium for culturing suspended bacteria contained in air penetrated through the through hole of the second through plate. 상기 제1 및 제2 한천배지에 배양된 부유세균에 의해 변화된 상기 제1 및 제2 한천배지의 전기전도도변화율을 측정하여 상기 공기 내에 부유세균의 존재여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 환경칩.And determining the presence of airborne bacteria in the air by measuring the electrical conductivity change rate of the first and second agar medium changed by the airborne bacteria cultured in the first and second agar medium. 제1항에 있어서, 상기 휘발성유기화합물 검출부는,The method of claim 1, wherein the volatile organic compound detection unit, 복수개의 외팔보가 서로 지그재그의 교호형태로 배치되어 있고 상기 입자분류부로부터 유입된 미세입자가 포함된 공기를 지그재그로 통과시켜, 상기 공기에 포함되어 있는 휘발성유기화합물을 상기 외팔보의 반응유발물질과 반응시켜 상기 외팔보를 변형시키고, 상기 변형된 외팔보의 변형율을 전기적 신호로 변환하여 상기 공기에 포함되어 있는 휘발성유기화합물의 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 환경칩.A plurality of cantilever beams are arranged in a zigzag alternating manner and zigzag passes air containing fine particles introduced from the particle fractionation unit to react volatile organic compounds contained in the air with reaction-producing substances of the cantilever beam. And deforming the cantilever beam, and converting the strain of the deformed cantilever beam into an electrical signal to measure the concentration of volatile organic compounds contained in the air.
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