KR100948810B1 - 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 각종 생·화학물질을 형광분석법을 이용하여 측정하는 다채널 생물반응기를 온라인으로 모니터링하기 위한 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여기광을 인가하는 광원과, 상기 광원에서 인가된 여기광을 조사하는 광조사부와, 상기 광조사부로부터 조사된 여기광이 시료에 조사되고 형광물질이 함유된 시료를 수용하는 다수개의 웰이 구비된 시료수용부 및 상기 시료수용부의 웰에 수용된 시료로부터 발산된 형광을 검출하는 광검출부를 포함하여 이루어진 다채널 생물반응기가 내부에 구비되는 본체; 상기 다채널 생물반응기의 광검출부로부터 검출된 데이터를 송신하며 상기 다채널 생물반응기의 제어신호를 수신하는 데이터전송부; 상기 데이터전송부로부터 송신된 데이터를 수신하며 상기 다채널 생물반응기의 제어신호를 송신하는 데이터수신부; 상기 데이터수신부로부터 수신된 데이터를 분석 및 저장하며 상기 다채널 생물반응기를 제어하는 마이크로 프로세서; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
다채널, 생물반응기, 온라인, 모니터링장치, 항온, 항균, 교반

Description

다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치{Multi channel fluorescence detector On-line Monitoring Apparatus}
본 발명은 여기광을 형광물질을 함유한 시료에 주사하고 시료에 의해 발광되어진 형광을 검출하여 각종 생·화학물질을 분석하도록 하는 다채널 생물반응기를 온라인으로 모니터링하기 위한 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치에 관한 것이다.
일반적으로 형광(fluorescence)은 물질이 외부에서 에너지를 흡수하여 에너지가 낮은 바닥상태(ground state)에서 에너지가 높은 들뜬상태(excitation state)로 된 분자 또는 원자가 다시 바닥상태의 낮은 에너지 준위로 되돌아 갈 때 여기파장에 비해 장파장 영역의 빛을 재 방출하는 현상으로, 이러한 형광이 생성된 빛을 각종 광학검출장치로 감지하여 시료에 포함된 특정 물질의 양을 측정하는 것을 형광분석이라 하며, 상기와 같은 형광분석법을 이용하여 시료의 각종 특성(용존산소의 농도, pH, 이산화탄소의 농도, 특정이온의 농도 및 각종 생·화학물질의 특성) 을 측정하는 장치가 생물반응기이다.
이러한 형광분석을 이용한 종래의 장치로서 대한민국 등록특허공보 등록번호제 10-0451416호에서는 「형광을 인가하는 광원과; 상기 광원에서 발산되는 빛을 일부만 통과시키도록 개구가 형성된 제1차단막과; 상기 광원에서 발산되는 빛 중 특정 영역의 주파수를 가지는 빛을 통과시키는 대역통과필터와; 상기 제1차단막과 상기 대역통과필터를 통과한 빛을 시료에 조사시키기 위해 시료를 담는 채널과; 상기 채널에서 발산되는 빛 중 상기 광원으로부터 발산된 빛을 차단하도록 하는 차단부와 상기 시료에서 발산되는 빛을 통과하는 개구를 포함하는 제2차단막과; 상기 제2차단막을 통과한 빛을 감지하는 광센서를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 형광측정기기의 광학계」가 개시되었으나, 상기 형광측정기기의 광학계는 하나의 광원에서 발산되는 빛만을 이용하도록 되어 있어 각종 특성을 한번에 측정이 불가능한 문제점이 있었다. 이에 따라 산소의 농도, pH, 이산화탄소의 농도, 특정이온의 농도 및 생·화학물질 등의 각종 특성들을 한꺼번에 측정할 수 없으며, 각 특성을 측정하기 위한 광원 또는 대역통과필터가 달라 이를 특성에 맞게 교체하여 측정하여야 하므로 측정시간이 많이 소요되고 조작 및 분석이 어려운 문제점이 있었다.
또한, 시료가 담긴 채널을 하나씩만 측정하도록 되어 있어 다수개의 시료를 측정하는 경우에는 하나의 장치에 투입하여 한꺼번에 측정할 수 없어 채널 교체시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
아울러, 생물반응기를 온라인을 통해 제어하기 위한 모니터링장치의 개발이 요구되고 있다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 여러 개의 시료를 하나의 장치 내에서 다수개의 채널을 가진 형광 검출시스템의 광원을 시간차를 주어 시료로 광을 조사시키면서 한꺼번에 측정하도록 하여 측정시간을 단축시킬 수 있도록 하는 다채널 생물반응기를 온라인을 통해 제어가 가능한 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치는 여기광을 인가하는 광원(10)과, 상기 광원(10)에서 인가된 여기광을 조사하는 광조사부(30)와, 상기 광조사부(30)로부터 조사된 여기광이 시료에 조사되고 형광물질이 함유된 시료를 수용하는 다수개의 웰(41)이 구비된 시료수용부(40) 및 상기 시료수용부(40)의 웰(41)에 수용된 시료로부터 발산된 형광을 검출하는 광검출부(50)를 포함하여 이루어진 다채널 생물반응기(100)가 내부에 구비되는 본체(110); 상기 다채널 생물반응기(100)의 광검출부(50)로부터 검출된 데이터를 송신하며 상기 다채널 생물반응기(100)의 제어신호를 수신하는 데이터전송부(120); 상기 데이터전송부(120)로부터 송신된 데이터를 수신하며 상기 다채널 생물반응기(100)의 제어신호를 송신하는 데이터수신부(130); 상기 데이터수신부(130)로부터 수신된 데이터를 분석 및 저장하며 상기 다채널 생물반응기(100)를 제어하는 마이 크로 프로세서(140); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 광조사부(30)는 일체로 된 블록(20)에 구비되며, 상기 광원(10)이 결합되는 광원결합구(31)와, 상기 광원결합구(31)로부터 상기 광원(10)으로부터 인가된 여기광이 전달되는 여기광조사로(32)와, 상기 광원(10)의 내측에 위치한 여기광조사로(32) 내부 또는 여기광조사로(32)의 단부에 결합되며 상기 광원(10)에서 인가된 여기광 중 특정영역의 파장을 갖는 여기광만을 통과시키는 대역통과필터(33)로 이루어지며, 상기 광조사부(30)의 대역통과필터(33)를 통과한 특정영역의 파장을 갖는 여기광이 시료에 조사되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광검출부(50)는 상기 광조사부(30)의 상기 블록(20)에 구비되며 상기 시료수용부(40)의 웰(41)에 수용된 시료로부터 발산된 형광이 전달되는 형광통로(51)와 형광통로에 설치되는 대역통과필터부(53), 상기 형광통로(51)의 단부에 결합되며 전달된 형광을 검출하는 검출센서(52)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또, 상기 본체(110)는 외부공기가 유입되는 공기유입구(112)와 상기 본체(110) 내부의 공기가 유출되는 공기유출구(113)가 구비되고, 상기 공기유입구(112)에 구비되는 히터(116)와, 상기 히터(116)의 후부에 구비되며 상기 히터(116)에 의해 가열된 공기를 흡입하는 공기유입팬(114)과, 상기 공기유입팬(114)에 의해 공기가 유입되는 공기유입슬롯(151,152)과, 상기 공기유입슬롯(151,152) 외측에 구비되고 상기 공기유입슬롯(151,152)과 연통되어 가열된 공기를 상기 본체(110) 내부로 배출하는 공기배출구(153)와, 상기 공기유출구(113)에 구비되어 상기 본체(110) 내부의 공기를 외부로 배출되도록 하는 공기배출팬(115)이 구비되어, 상기 본체(110) 내부의 온도를 일정하게 유지하도록 하는 항온조절기(150)가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 공기유입구(112)와 상기 공기유출구(113)에 각각 구비되며 상기 본체(110)로 유입되는 외부공기와 상기 본체(110)로부터 유출되는 내부공기를 필터링하는 항균필터(160)가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다채널 생물반응기(100)의 시료수용부(40)가 진동되도록 하여 시료수용부(40)에 수용된 시료가 교반되도록 하는 진동기(170)가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또, 상기 블록(20)은 상기 광조사부(30) 및 광검출부(50)가 해당 웰(41)에 광조사 및 광검출이 되도록 이동테이블(61)에 고정되며 전후좌우로 이동가능한 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 블록(20)은 상기 시료수용부(40)의 하부에 설치되며, 상기 웰(41)은 내측 바닥면에 시료로부터 측정하고자 하는 발산된 특정 형광이 통과되도록 하는 형광센서막(42) 또는 형광을 센싱할 수 있는 형광물질이 부착되거나 코팅되며, 상기 형광센서막(42)은 각종 생·화학물질의 특성을 측정하기 위하여 n가지(n≥1) 종류 이상으로 분할되어지거나 혼합된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다수개로 구성된 광원으로부터의 여기광이 시료가 들어있는 웰에 파장을 달리하여 조사되도록 하고 시료에 포함된 용존산소의 농도, pH, 이산화탄소 의 농도, 특정 이온의 농도 등에 의해 형광을 발생시키는 형광염료의 특성에 맞는 형광의 검출이 가능하여 각종 특성을 한번에 분석할 수 있는 장점이 있다. 또한, 다수개의 웰을 구비한 시료수용부를 이동시키면서 여러 개의 시료를 하나의 장치내에서 한꺼번에 측정할 수 있어 측정시간을 단축할 수 있는 효과가 있다. 아울러, 근거리에서 온라인을 통해 다채널 생물반응기를 제어함으로써 용이한 제어와 안전성을 확보할 수 있으며, 다수개의 다채널 생물반응기의 제어가 가능하고, 다채널 생물반응기의 시료수용부에 수용된 시료의 반응을 위한 최적의 조건을 제공할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 구성을 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 본체 내측에 시료수용부가 안착된 상태의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 다채널 생물반응기의 블록에 광원과 대역통과필터가 설치되는 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 다채널 생물반응기의 블록 상부에 시료수용부의 웰이 위치되어 여기광이 조사되는 상태를 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 본체 내측 하부에 설치된 블록이 위치이동되는 상태를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 다채널 생물반응기에서 시료수용부의 웰의 다른 실시예를 나타낸 평면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 다채널 생물반응기의 블록에 다이크로매틱 거울이 구비된 상태를 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 항온조절기의 세부구조를 나타낸 사시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 항온조절기의 세부구조를 나타낸 평면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치는 시료에 포함된 용존산소의 농도, pH, 이산화탄소의 농도, 특정 이온의 농도 등과 같은 각종 생·화학물질의 특성을 형광분석법을 이용하여 측정하며 온라인을 통해 다채널 생물반응기의 제어가 가능하도록 하는 장치로서, 여기광을 인가하는 광원(10)과, 다수개의 웰(41)이 구비된 시료수용부(40) 및 상기 시료수용부(40)의 웰(41)에 수용된 시료로부터 발산된 형광을 검출하는 광검출부(50)를 포함하여 이루어진 다채널 생물반응기(100)가 내부에 구비되는 본체(110); 검출된 데이터를 송신하며 상기 다채널 생물반응기(100)의 제어신호를 수신하는 데이터전송부(120); 송신된 데이터를 수신하며 상기 다채널 생물반응기(100)의 제어신호를 송신하는 데이터수신부(130); 수신된 데이터를 분석 및 저장하며 상기 다채널 생물반응기(100)를 제어하는 마이크로 프로세서(140); 를 포함하여 이루어진다.
상기 다채널 생물반응기(100)는 본체(110)의 내부에 장착되도록 되어 있으며 상기 본체(110)는 개방한 상태에서 내부에 시료가 투입된 시료수용부(40)를 안착시키도록 되어 있고 폐쇄한 상태에서는 내부로 빛이 들어가지 않는 암실을 유지하도록 되어 있다.
상기 광원(10)은 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 소정의 빛을 조사하기 위한 부분으로 발광다이오드(LED), 레이저다이오드(LD), Xe-lamp, 텅스턴램프 등이 사용 되며 빔을 발산하게 된다.
상기 광조사부(30)는 상기 광원(10)이 결합되는 광원결합구(31)와, 상기 광원결합구(31)로부터 상기 광원(10)으로부터 인가된 여기광이 전달되는 여기광조사로(32)와, 상기 광원(10)의 내측에 위치한 여기광조사로(32) 내부 또는 여기광조사로(32)의 단부에 결합되며 상기 광원(10)에서 인가된 여기광 중 특정영역의 파장을 갖는 여기광만을 통과시키는 대역통과필터(33)로 이루어지며, 일체로 된 블록(20)에 구비된다.
상기 광원결합구(31)는 상기 블록(20)의 일측면 또는 하부 또는 상부에 구비될 수 있다. 또한, 상기 여기광조사로(32)는 상기 블록(20)에 구비된 상기 광원결합구(31)로부터 상기 블록(20)의 타측면 또는 상부 또는 하부로 형성되어 여기광조사로(32)의 선단 입구부분을 통해 상기 광원(10)으로부터 방출된 여기광을 조사할 수 있다. 상기 광원결합구(31)가 상기 블록(20)의 일측면에 형성되고 상기 여기광조사로(32)가 상기 블록(20)의 타측면에 형성되는 경우에는 상기 블록(20)이 시료수용부(40)의 측면에 설치되어 형광을 검출하게 되는 경우를 나타내고, 상기 여기광조사로(32)가 상기 블록(20)의 상부로 형성되는 경우에는 상기 블록(20)이 시료수용부(40)의 하부에 설치되는 경우를 나타내며, 상기 여기광조사로(32)가 상기 블록(20)의 하부로 형성되는 경우에는 상기 블록(20)이 시료수용부(40)의 상부에 설치되는 경우를 나타낸다.
도면에서는 상기 광원결합구(31)가 상기 블록의 일측면에 형성되고 상기 여기광조사로(32)가 상기 블록(20)의 상부로 형성되도록 하여 상기 여기광조사로(32) 가 경사지도록 형성된 경우를 나타낸다.
이와 같이 상기 여기광조사로(32)는 상기 시료수용부(40)와 인접한 상기 블록(20)의 면으로 형성되며 상기 광원결합구(31)로부터 0ㅀ에서 90ㅀ 각도를 이루도록 할 수 있다.
또, 상기 광원결합구(31) 및 상기 여기광조사로(32)는 복수개 형성되어 전체적으로 동일 광원에 의한 여기광 조사가 되도록 하거나, 개별적으로 다른 광원에 의한 여기광을 조사시키는 것이 바람직하다.
상기 대역통과필터(33)는 상기 광원(10)의 내측에 위치한 여기광조사로(32) 내부 또는 여기광조사로(32)의 단부에 결합되며 상기 광원(10)에서 인가된 여기광 중 특정영역의 파장 즉, 용존산소의 농도, pH, 이산화탄소의 농도, 특정 이온의 농도 등과 같은 특성에 맞는 파장의 여기광만을 통과시키는 역할을 한다.
상기 대역통과필터(33)를 통과한 특정영역의 파장을 갖는 여기광은 상기 시료수용부(40)의 웰(41)로 조사되게 된다.
상기 시료수용부(40)는 상기 광조사부(30)의 대역통과필터(33)를 통과한 특정영역의 파장을 갖는 여기광이 시료에 조사되게 된다.
상기 시료수용부(40)는 도 2에 도시된 바와 같이 본체(110)의 내측 상부에 안착되며 내부에 형광물질이 함유된 측정하고자 하는 시료가 각각 수용되는 다수개의 웰(41)이 구비된다.
상기 다수개의 웰(41)은 내측 바닥면에 시료로부터 측정하고자 하는 특정 형광만을 방출하는 형광센서막(42)이 부착되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 블록(20)은 상기 시료수용부의 하부에 구비되는 것이 바람직하다.
상기 형광센서막(42)은 용존산소검출용 형광염료, 수소이온농도(pH)검출용 형광염료, 이산화탄소검출용 형광염료, 특정이온농도검출용 형광염료와 또한 예를 들어 녹색형광을 발산하는 단백질인 GFP나 적색의 형광을 발산하는 단백질인 RFP 및 양자점과 같이 생·화학물질이 양자점에 결합하거나 동시에 존재할 때 형광이 발생되는 원리를 이용한 광학센서막 등 각종 생·화학물질이 형광을 발산하는 경우 등으로 된 센서막이 각 웰(41)의 내측 바닥면에 고정부착되어 있거나 또는 상기 형광염료가 일정두께로 각 웰(41)의 내측 바닥면에 코팅처리된 상태로 센서막을 형성하도록 되어 있어 상기 대역통과필터(33)를 통해 특정 파장의 여기광이 상기 웰(41) 내부로 조사되면서 상기 웰(41)에 수용된 시료가 에너지를 얻어 에너지준위가 높은 여기상태(excited state)에서 다시 에너지준위가 낮은 기저상태(ground state)로 되돌아가면서 형광이 발산되고 이때 발산된 형광은 형광센서막(42)에 의해 특정형광을 통과시키게 된다.
상기 형광센서막(42)은 도 6에 도시된 바와 같이 하나의 웰(41) 내측 바닥면에 용존산소검출용 형광염료, 수소이온농도(pH)검출용 형광염료, 이산화탄소검출용 형광염료, 특정이온농도검출용 형광염료나 각종 형광센서막 중 어느 하나로 이루어진 센서막이 구비되거나 또는 본 발명에 따른 다른 실시예로서 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 웰(41) 내측 바닥면에 용존산소검출용 형광염료, 수소이온농도(pH)검 출용 형광염료, 이산화탄소검출용 형광염료, 특정이온농도검출용 형광염료 등으로 이루어진 센서막이 분할된 상태로 여러종류가 함께 구비되도록 하여 한꺼번에 여러가지의 생물학적 특성을 측정할 수 있되 이 경우에는 분할된 각 부분으로 각각에 맞는 여기광이 조사되도록 분할된 수에 맞는 광원(10)을 블록(20)에 설치하고 각 부분으로 조사되는 여기광이 각각의 특성에 맞는 파장만을 필터링하도록 각 대역통과필터(33)를 다르게 조절하여 설치하게 된다. 또한 웰(41) 내측 바닥면에 형광염료가 분할되어 코팅되지 않고 각종 형광염료나 형광을 일으켜 센싱할 수 있는 센서물질이 혼합되어 코팅된 센서막을 사용하는 것도 포함한다.
상기 광검출부(50)는 상기 블록(20)에 구비되며 상기 시료수용부(40)의 웰(41)에 수용된 시료로부터 발산된 형광이 전달되는 형광통로(51)와, 상기 형광통로(51)의 단부에 결합되며 전달된 형광을 검출하는 검출센서(52)로 이루어진다.
상기 형광통로(51)는 상기 시료수용부(40)의 웰(41)에 수용된 시료로부터 발산된 형광을 전달하는 역할을 하게 된다. 상기 형광통로(51)의 단부에는 전달된 형광을 검출하는 검출센서(52)가 구비된다.
이때, 상기 광검출부(50)의 형광통로(51) 및 검출센서(52)는 분할된 상기 형광센서막(42)의 개수만큼 구비되어 형광을 검출하는 것이 바람직하다.
상기 블록(20)은 도 2에 도시된 바와 같이 직육면체형으로 본체(110)의 내측 하부에 설치되어 상기 시료수용부(40)의 각 웰(41) 하부에 차례로 위치이동되면서 여기광을 조사 및 형광을 검출하는 부분으로, 상기 블록(20)에는 각각 광원(10)과 대역통과필터(33)가 다수개 설치되도록 되어 있고 상기 블록(20)의 내측에는 각 광원(10) 및 대역통과필터(33)로부터의 여기광이 블록(20)의 시료수용부(40)를 조사하도록 다수개의 여기광조사로(32)가 형성되며, 상기 각 여기광조사로(32)의 선단 입구부분에는 상기 광원(10)이 결합되고 상기 여기광조사로(32) 내부에는 대역통과필터(33)가 구비되며, 여기광조사로(32)의 종단 출구부분에는 상기 시료수용부(40)의 웰(41)이 근접 위치되게 된다. 또한, 상기 블록(20)에는 상기 웰(41) 내부에 수용된 시료로부터 발산된 형광을 전달하도록 하는 형광통로(51)와 특정 파장의 형광만을 여과하는 대역통과필터부(53)와 전달된 형광을 검출하는 검출센서(52)가 구비된다.
또한, 상기 여기광조사로(32) 또는 상기 형광통로(51)는 광섬유가 삽입되어 여기광 또는 형광을 전달하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 여기광조사로(32)의 종단 출구부분은 타원형 형상으로 가공되어 있어 여기광조사로(32)를 통해 조사되는 여기광이 넓게 퍼지면서 상기 웰(41)로 입사되어 여기광의 입사면적이 증대되도록 되어 있다.
또한, 단일가닥의 광섬유를 이용하여 여기광을 조사하고 발생된 형광을 검출하기 위해 도 7에 도시된 바와 같이 다이크로매틱(dichromatic)거울(54)을 더 구비하여 빔을 선택적으로 통과시키도록 하는 형광검출 시스템을 사용할 수도 있다.
상기 다이크로매틱거울(54)은 45도 각도로 설치되어 여기광조사로(32)를 통해 조사된 여기광을 시료수용부(40)로 반사시키며, 상기 시료수용부(40)의 웰(41)에 수용된 시료로부터 발산된 형광을 투과시켜 광검출부(50)로 검출되도록 하는 역 할을 한다.
또한, 상기 블록(20)은 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 각 웰(41)이 근접위치되는 상면부 가운데부분에 수직으로 다수개의 형광통로(51)가 천공되며 상기 다수개의 형광통로(51) 아랫부분에는 각각 PMT(Photo Multiplier Tube), PD(Photo Diode), CCD(Charged Couple Device) 등의 검출센서(52)가 결합되어 각 웰(41)의 형광센서막(42)으로부터 검출된 형광을 검출 및 이미징하고 이 형광신호를 컴퓨터장치를 통해 실시간으로 분석할 수 있으며, 온라인 모니터링도 가능하다.
또한, 상기 블록(20)은 도 5에 도시된 바와 같이 본체(110)의 내측에서 이동가능하도록 설치되어 있되, 본체(110)의 내측 가운데부분에 수평방향으로 설치된 이동테이블(61)이 구비되어 있으며 상기 이동테이블(61)은 통상의 X축이동수단(62)과 Y축이동수단(63)과 결합되어 전후좌우 이동하도록 되어 있다. 블록(20)이 이동테이블(61)에 의해 전후좌우 이동되면서 시료수용부(40)의 각 웰(41) 하부에 차례로 위치 이동되어 형광분석을 할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 다른 실시예로서 상기 블록(20)은 고정설치되고 시료수용부(40)가 이동테이블(61)에 거치되어 이동되면서 시료수용부(40)의 웰(41)을 하나씩 측정가능하도록 할 수 있다.
상기 데이터전송부(120)는 상기 다채널 생물반응기(100)의 광검출부(50)로부 터 검출된 데이터를 송신하며 상기 다채널 생물반응기(100)의 제어신호를 수신하는 역할을 한다. 송신된 데이터는 상기 마이크로 프로세서(140)에 의해 분석되어 출력되게 된다. 수신된 상기 다채널 생물반응기(100)의 제어신호에 의해 광원(10), 항온조절기(150), 진동기(170), 이동테이블(61)의 이동 등을 제어하게 된다.
상기 데이터수신부(130)는 상기 데이터전송부(120)로부터 송신된 데이터를 수신하며 상기 다채널 생물반응기(100)의 제어신호를 송신하는 역할을 한다.
마이크로 프로세서(140)는 상기 데이터수신부(130)로부터 수신된 데이터를 분석 및 저장하며 상기 다채널 생물반응기(100)를 제어하는 역할을 한다.
상기 구성에 의해 본 발명은 근거리에서 온라인을 통해 다채널 생물반응기를 제어함으로써 용이한 제어와 안전성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치는 다수개의 본체를 연결하여 사용함으로써 다수개의 다채널 생물반응기의 제어가 가능하게 할 수 있다.
다채널 생물반응기를 이용하여 각종 미생물을 배양하기 위해서는 각각의 미생물의 생장특성에 따라 적절한 온도를 유지시키는 것이 중요하다. 따라서 본 발명에서는 시료 수용부 즉 소형생물반응기의 조작시 일정한 온도를 유지시키는 항온조절기(150)를 개발하였다.
다채널 생물반응기의 항온조절을 위하여, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 본체(110)는 외부공기가 유입되는 공기유입구(112)와 상기 본체(110) 내부의 공기가 유출되는 공기유출구(113)가 구비되고, 상기 공기유입구(112)에 구비되는 히터(116)와, 상기 히터(116)의 후부에 구비되며 상기 히터(116)에 의해 가열된 공기를 흡입하는 공기유입팬(114)과, 상기 공기유입팬(114)에 의해 공기가 유입되는 공기유입슬롯(151,152)과, 상기 공기유입슬롯(151,152) 외측에 구비되고 상기 공기유입슬롯(151,152)과 연통되어 가열된 공기를 상기 본체(110) 내부로 배출하는 공기배출구(153)와, 상기 공기유출구(113)에 구비되어 상기 본체(110) 내부의 공기를 외부로 배출되도록 하는 공기배출팬(115)이 구비된다. 이에 따라 이때, 상기 항온조절기(150)는 공기유입팬(114) 및 공기배출팬(115)을 이용하여 본체(110)로의 외부공기의 유입 및 본체(110)로부터의 내부공기의 유출이 되도록 하여 열교환되도록 함으로써 일정한 온도를 유지하게 된다.
상기 공기유입구(112)는 상기 히터(152)를 통해 다채널 생물반응기 내의 온도를 승온 또는 냉각시킬 때 외부로부터 공급되는 열풍 또는 냉풍이 소형생물반응기 전면에 잘 확산될 수 있도록 슬릿형으로 구비된다. 또한 생물반응기 내로 공급되어진 열풍 또는 냉풍이 반응기 외부로 다시 빠져나가도록 슬릿형 공기유입구(112) 측면에 일렬로 구비된 공기배출구(153)를 구비하여 공급된 공기를 본체(110) 내부로 배출되도록 하였다. 그리고 공기유입팬(114) 및 공기배출팬(115)의 외측부에는 항균필터(160)를 구비하여 외부의 미생물에 의해 소형생물반응기 내부의 오염을 방지하도록 하였다. 상기 항균필터(160)는 유입되는 외부공기를 필터링함으로써 형광분석시 시료수용부에 낄 수 있는 먼지 등을 제거하고 외부의 미생물에 의해 오염되는 것을 방지하여 데이터 분석의 정확도 및 신뢰도를 높일 수 있게 된다. 상기 항균필터(160)는 공지된 것을 사용한다.
이와 같이 본 발명은 항온 및 항균기능을 갖춤으로써 다채널 생물반응기의 시료수용부에 수용된 시료의 반응을 위한 최적의 조건을 제공할 수 있다.
아울러, 상기 다채널 생물반응기(100)의 시료수용부(40)가 진동되도록 하여 시료수용부(40)에 수용된 시료가 교반되도록 하는 진동기(170)가 더 구비된 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따른 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 본체 내측에 시료수용부가 안착된 상태의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 다채널 생물반응기의 블록에 광원과 대역통과필터가 설치되는 상태를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 다채널 생물반응기의 블록 상부에 시료수용부의 웰이 위치되어 여기광이 조사되는 상태를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 본체 내측 하부에 설치된 블록이 위치이동되는 상태를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 다채널 생물반응기에서 시료수용부의 웰의 다른 실시예를 나타낸 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 다채널 생물반응기의 블록에 다이크로매틱 거울이 구비된 상태를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 항온조절기의 세부구조를 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 항온조절기의 세부구조를 나타낸 평면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10: 광원 20: 블록
30: 광조사부 31: 광원결합구
32: 여기광조사로 33: 대역통과필터
40: 시료수용부 41: 웰
42: 형광센서막 50: 광검출부
51: 형광통로 52: 검출센서
61: 이동테이블 62: X축이동수단
63: Y축이동수단 100: 다채널 생물반응기
110: 본체
120: 데이터전송부 130: 데이터수신부
140: 마이크로 프로세서 150: 항온조절기
160: 항균필터 170: 진동기

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 여기광을 인가하는 광원(10)과, 상기 광원(10)에서 인가된 여기광을 조사하는 광조사부(30)와, 상기 광조사부(30)로부터 조사된 여기광이 시료에 조사되고 형광물질이 함유된 시료를 수용하는 다수개의 웰(41)이 구비된 시료수용부(40) 및 상기 시료수용부(40)의 웰(41)에 수용된 시료로부터 발산된 형광을 검출하는 광검출부(50)를 포함하여 이루어진 다채널 생물반응기(100)가 내부에 구비되는 본체(110);
    상기 다채널 생물반응기(100)의 광검출부(50)로부터 검출된 데이터를 송신하며 상기 다채널 생물반응기(100)의 제어신호를 수신하는 데이터전송부(120);
    상기 데이터전송부(120)로부터 송신된 데이터를 수신하며 상기 다채널 생물반응기(100)의 제어신호를 송신하는 데이터수신부(130);
    상기 데이터수신부(130)로부터 수신된 데이터를 분석 및 저장하며 상기 다채널 생물반응기(100)를 제어하는 마이크로 프로세서(140);를 포함하여 이루어져 있되
    상기 광조사부(30)는 일체로 된 블록(20)에 구비되며, 상기 광원(10)이 결합되는 광원결합구(31)와, 상기 광원결합구(31)로부터 상기 광원(10)으로부터 인가된 여기광이 전달되는 여기광조사로(32)와, 상기 광원(10)의 내측에 위치한 여기광조사로(32) 내부 또는 여기광조사로(32)의 단부에 결합되며 상기 광원(10)에서 인가된 여기광 중 특정영역의 파장을 갖는 여기광만을 통과시키는 대역통과필터(33)로 이루어지며,
    상기 광조사부(30)의 대역통과필터(33)를 통과한 특정영역의 파장을 갖는 여기광이 시료에 조사되는 것을 특징으로 하는, 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광검출부(50)는 상기 광조사부(30)의 상기 블록(20)에 구비되며 상기 시료수용부(40)의 웰(41)에 수용된 시료로부터 발산된 형광이 전달되는 형광통로(51)와 형광통로에 설치되는 대역통과필터부(53), 상기 형광통로(51)의 단부에 결합되며 전달된 형광을 검출하는 검출센서(52)로 이루어진 것을 특징으로 하는 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치.
  4. 여기광을 인가하는 광원(10)과, 상기 광원(10)에서 인가된 여기광을 조사하는 광조사부(30)와, 상기 광조사부(30)로부터 조사된 여기광이 시료에 조사되고 형광물질이 함유된 시료를 수용하는 다수개의 웰(41)이 구비된 시료수용부(40) 및 상기 시료수용부(40)의 웰(41)에 수용된 시료로부터 발산된 형광을 검출하는 광검출부(50)를 포함하여 이루어진 다채널 생물반응기(100)가 내부에 구비되는 본체(110);
    상기 다채널 생물반응기(100)의 광검출부(50)로부터 검출된 데이터를 송신하며 상기 다채널 생물반응기(100)의 제어신호를 수신하는 데이터전송부(120);
    상기 데이터전송부(120)로부터 송신된 데이터를 수신하며 상기 다채널 생물반응기(100)의 제어신호를 송신하는 데이터수신부(130);
    상기 데이터수신부(130)로부터 수신된 데이터를 분석 및 저장하며 상기 다채널 생물반응기(100)를 제어하는 마이크로 프로세서(140);를 포함하여 이루어져 있되
    상기 본체(110)는 외부공기가 유입되는 공기유입구(112)와 상기 본체(110) 내부의 공기가 유출되는 공기유출구(113)가 구비되고,
    상기 공기유입구(112)에 구비되는 히터(116)와, 상기 히터(116)의 후부에 구비되며 상기 히터(116)에 의해 가열된 공기를 흡입하는 공기유입팬(114)과, 상기 공기유입팬(114)에 의해 공기가 유입되는 공기유입슬롯(151,152)과, 상기 공기유입슬롯(151,152) 외측에 구비되고 상기 공기유입슬롯(151,152)과 연통되어 가열된 공기를 상기 본체(110) 내부로 배출하는 공기배출구(153)와, 상기 공기유출구(113)에 구비되어 상기 본체(110) 내부의 공기를 외부로 배출되도록 하는 공기배출팬(115)이 구비되어, 상기 본체(110) 내부의 온도를 일정하게 유지하도록 하는 항온조절기(150)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공기유입구(112)와 상기 공기유출구(113)에 각각 구비되며 상기 본체(110)로 유입되는 외부공기와 상기 본체(110)로부터 유출되는 내부공기를 필터링하는 항균필터(160)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다채널 생물반응기(100)의 시료수용부(40)가 진동되도록 하여 시료수용부(40)에 수용된 시료가 교반되도록 하는 진동기(170)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치.
  7. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 블록(20)은 상기 광조사부(30) 및 광검출부(50)가 해당 웰(41)에 광조사 및 광검출이 되도록 이동테이블(61)에 고정되며 전후좌우로 이동가능한 것을 특징으로 하는 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치.
  8. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 블록(20)은 상기 시료수용부(40)의 하부에 설치되며, 상기 웰(41)은 내측 바닥면에 시료로부터 측정하고자 하는 발산된 특정 형광이 통과되도록 하는 형광센서막(42) 또는 형광을 센싱할 수 있는 형광물질이 부착되거나 코팅되며,
    상기 형광센서막(42)은 각종 생·화학물질의 특성을 측정하기 위하여 n가지(n≥1) 종류 이상으로 분할되어지거나 혼합된 것을 특징으로 하는 다채널 생물반응기 온라인 모니터링장치.
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