KR100993210B1 - 부유미생물 측정을 위한 응축 포집기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 양단이 관통된 튜브형상의 외피층, 외피층의 형상에 대응되도록 외피층의 내측에 설치되어 튜브의 내부공간을 형성하고 내부공간을 통해 부유미생물이 유입 및 배출되는 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층, 및 외피층과 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층 사이에 형성되고 물이 유입되어 흐르는 물층을 포함하여, 내부공간에 유입된 부유미생물이 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층을 통과한 물의 물 분자에 의해 응축되어 응축된 부유미생물로 배출되는 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브; 및 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브를 통해 배출되는 응축된 부유미생물을 포집하며 포집시 부유미생물이 액상화되는 포집기를 포함하는 부유미생물 측정을 위한 응축 포집기가 제공된다. 개시된 부유미생물 측정을 위한 응축 포집기에 따르면, 부유미생물 주위에 응축된 물 분자에 의해 포집시 부유미생물에 대한 충격력을 최소화하며 충분한 습도 조건을 유지하여 포집된 미생물의 손상이 극히 적으며, 포집과 동시에 액상화가 이루어져 보다 정확하고 빠른 포집 및 측정이 가능토록 한다.

부유미생물, 응축, 포집기, 술폰화된 테트라플루오로에틸렌

Description

부유미생물 측정을 위한 응축 포집기{Condensation sampler for detecting airborne microorganisms}

본 발명은 부유미생물 측정을 위한 응축 포집기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기 중에 존재하는 부유미생물을 응축하여 포집하는 부유미생물 측정을 위한 응축 포집기에 관한 것이다.

공기 중에 존재하는 부유미생물을 포집하여 측정하기 위한 기술은 종래에 다양하게 제시되어 있다.

이러한 종래의 경우, 충격력, 건조 등에 의한 영향으로 포집 시 또는 포집 후 미생물이 손상을 입게 되어 미생물의 정확한 포집 및 측정이 이루어질 수 없는 문제점이 있다.

그리고, 포집을 하는 동시에 액상화가 이루어지는 방식이 아닌 관계로 기존의 미생물 측정 및 분석 장치에 그대로 적용하기가 용이하지 못하며, 이를 용이하게 하기 위하여 포집된 미생물의 액상화 과정이 별도로 요구된다.

또한, 효율적이며 빠르게 이루어질 수 있는 나노 크기의 부유미생물(바이러스, 곰팡이 포자 등)의 포집 및 측정 기술이 크게 존재하고 있지 않은 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 부유미생물의 포집시 충분한 습도 조건을 유지하여 포집된 미생물의 손상이 적으며, 포집과 동시에 액상화가 이루어져 보다 정확하고 빠른 포집 및 측정이 가능토록 하는 부유미생물 측정을 위한 응축 포집기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부유미생물 측정을 위한 응축 포집기는, 양단이 관통된 튜브형상의 외피층, 상기 외피층의 형상에 대응되도록 외피층의 내측에 설치되어 튜브의 내부공간을 형성하고 상기 내부공간을 통해 부유미생물이 유입 및 배출되는 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층, 및 상기 외피층과 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층 사이에 형성되고 물이 유입되어 흐르는 물층을 포함하여, 상기 내부공간에 유입된 부유미생물이 상기 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층을 통과한 물의 물 분자에 의해 응축되어 응축된 부유미생물로 배출되는 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브; 및 상기 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브를 통해 배출되는 응축된 부유미생물을 포집하고 포집시 부유미생물이 액상화되는 포집기를 포함한다.

여기서, 상기 물은, 50℃ 내지 70℃ 온도 범위의 물인 것이 바람직하다.

이러한 본 발명은, 상기 물층으로 상기 물을 공급하는 물공급부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 부유미생물 측정을 위한 응축 포집기에 따르면, 물의 질량 확산도가 공기의 열 확산도보다 큰 특징을 이용함으로써 나노 크기의 부유미생물을 물 분자와 응축시켜 그 입경을 크게 하여 보다 용이한 포집이 가능하게 하며, 응축된 상태의 포집이 가능하기에 환경오염 감지 및 경보 등에 이용 가능하다.

또한, 부유미생물 주위에 응축된 물 분자에 의해 포집시 부유미생물에 대한 충격력을 최소화하며, 충분한 습도 조건을 유지하여 건조 현상이 없기에 포집된 미생물의 손상이 극히 적어 보다 정확한 포집 및 측정이 이루어질 수 있게 하며, 나아가 정확한 실내 환경 및 대기 환경의 모니터링이 이루어지도록 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정을 위한 응축 포집기의 개 략 구성도, 도 2는 부유미생물의 응축에 따른 입경분포도 변화의 실시예를 나타내는 그래프이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 부유미생물 측정을 위한 응축 포집기(100)는, 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브(110) 및 포집기(120)를 포함한다.

상기 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브(110)는 외피층(111), 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층(112) 및 물층(113)으로 구성될 수 있다.

상기 외피층(111)은 양단이 관통된 튜브형상을 갖는 외피로서 상기 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브(110)의 겉면을 이루며 내부의 다른 층들을 보호할 수 있다.

그리고, 상기 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층(112)은 외피층(111)의 형상에 대응되도록 외피층(111)의 내측에 설치되어 튜브(100)의 내부공간(40)을 형성하고 상기 내부공간(40)으로 부유미생물(10)이 유입 및 배출되는 부분이다.

술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층(112)이란 술폰화된 테트라플루오로에틸렌(상표명:Nafion) 소재로 이루어진 막을 의미하는데 이러한 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 소재의 성질, 특성 등은 기존에 다양하게 공지되어 있으므로 이에 관한 더욱 상세한 설명은 생략하고자 한다.

한편, 상기 물층(113)은 외피층(111)과 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층(112) 사이에 형성되고 고온의 물이 유입되어 흐르는 부분이다.

이상과 같은 구성을 갖는 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브(110)는 공기 중에 존재하는 부유미생물(10)을 물로 응축시켜 그 입경을 크게 하는 요소이다.

이러한 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브(110)를 이용한 부유미생물(10)의 응축 원리는 다음과 같다.

술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브(110)의 내부공간(40)으로 유입된 부유미생물(10)은, 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층(112)을 통과한 물, 즉 물 분자(20)에 의해 응축되어, 응축된 부유미생물(30) 형태로 외부로 배출된다.

더 상세하게는, 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브(110) 내의 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층(112)의 외곽, 즉 물층(113)에는 도 1과 같이 50℃ 내지 70℃ 온도 범위의 고온의 물이 흐르게 된다.

여기서, 이러한 50℃ 내지 70℃의 온도 범위에서는, 물의 질량 확산도(Mass Diffusivity)가 공기의 열 확산도(Thermal Diffusivity) 보다 더 크다.

즉, 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브(110)의 내부공간(40)의 공기가 고온의 물에 의해 온도가 상승되는 것에 비하여, 물층(113)의 물 분자(20)가 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층(112)을 통과하여 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브(110)의 내부공간(40)으로 전달되는 속도가 더욱 빠르게 된다.

이에 따라, 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브(110)의 내부공간(40)은 과습도 상태가 되고, 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브(110)의 내부공간(40)에 흘러들어온 부유미생물(10)을 핵으로 하여 그 주위로 물 분자(20)가 응축되어 응축된 부유미생물(30)의 형태를 이루게 된다. 즉, 유입된 나노 크기의 부유미생물(10)은 물 분자(20)의 응축에 의해 그 입경이 커져 마이크로 단위의 크기가 됨에 따라 추후 포집을 보다 용이하게 할 수 있다.

한편, 상기 물층(113)에 유입되어 흐르는 물의 온도는 상술한 바와 같이 50℃ 내지 70℃ 범위의 온도인 것이 바람직한데, 이는 50℃ 미만인 경우는 질량 확산도가 떨어져 응축 효율이 떨어질 수 있으며, 70℃를 초과하는 경우는 질량 확산도는 상승되나 미생물이 손상되거나 죽게 되어 포집에 의한 측정이 제대로 이루어질 수 없게 하는 요인이 되기 때문이다.

도 2는 부유미생물의 응축에 따른 입경분포도 변화를 도시한 것으로서, 1㎛ 이하의 나노 단위의 입경을 갖는 부유미생물은, 상술한 응축 과정을 통해 1㎛ 이상의 마이크로 단위의 입경으로 커지게 됨을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명은, 물의 질량 확산도가 공기의 열 확산도보다 큰 특징을 이용함으로써 나노 크기의 부유미생물(10)을 물 분자(20)와 응축시켜 그 입경을 크게 하여 보다 용이한 포집이 가능하게 한다.

그리고, 기존의 포집기는 나노 크기의 부유미생물(바이러스, 곰팡이 포자 등) 포집이 불가능한 반면, 본 발명은 나노 크기의 부유미생물을 측정할 수 있도록 응축된 상태의 포집이 가능하기에 환경오염 감지 및 경보 등에 이용 가능하다.

한편, 상기 포집기(120)는 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브(110)의 후단에 설치되어 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브(110)를 통해 배출되는 응축된 부유미생물(30)을 포집하고, 이렇게 포집된 부유미생물이 액상화되는 부분이다.

미생물의 포집시 이용되는 포집기의 종류는 기존에 다양하게 공지되어 있으므로, 상기 포집기(120)에 관한 보다 상세한 원리, 종류 등에 관한 별도의 설명은 생략하고자 한다.

한편, 보통 Pseudomonas종 같이 충격에 약한 미생물의 일부는 포집되는 과정에서 그 충돌력에 의해 손상을 입게 되는 경우가 많다.

그러나 본 발명의 경우는, 부유미생물(10) 주위에 응축되어진 물 분자(20)에 의해 포집되는 동안의 충돌력을 완화시켜 미생물의 손상을 최대한 줄일 수 있어, 보다 정확한 포집 또는 측정을 가능하게 한다.

또한, 물 분자(20)에 의해 둘러싸여 응축된 부유미생물(30)을 상기 포집기(120)를 통해 포집하면 액상 상태로 된다.

기존의 미생물 측정 및 분석은 거의 대부분이 기상상태가 아닌 액상상태로 이루어지기 때문에 본 발명의 응축 포집기(100)를 이용하는 경우, 보다 빠르고 용이한 미생물 측정 및 분석이 이루어질 수 있게 한다.

예를 들면, 포집기(120)에서 액상상태로 포집된 부유미생물은 기존의 미생물 농도 측정에 사용되는 분광 광도계 등을 이용한 광학적 방법이나 ATP 측정기 등을 이용하여 보다 간편하고 빠르게 농도를 측정할 수 있으며, 기존 생물학적 분석에 주로 사용되는 PCR, Flow Cytometer 등을 사용하여 부유미생물의 동정 분석 및 특성 분석을 보다 용이하게 하는 것이 가능하다.

이상과 같이 본 발명은, 포집시 부유미생물에 대한 충격력을 최소화하며, 충분한 습도 조건을 유지하여 건조 현상이 없기에 포집된 미생물의 손상이 극히 적어 보다 정확한 포집 및 측정이 이루어질 수 있게 하며, 나아가 정확한 실내 환경 및 대기 환경의 모니터링이 이루어지도록 한다.

한편, 본 발명은, 도 1과 같이, 물층(113)으로 상기한 물을 공급하는 물공급부(130)를 더 포함할 수 있다.

이러한 물공급부(130)는 물을 공급하는 펌프의 형태일 수 있다.

물층(113)으로 유입되어 흐르는 물은 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층(112)을 통과하여 부유미생물(10)의 응축에 지속적으로 이용되므로 점차로 그 양이 고갈되게 된다.

따라서, 상기 물공급부(130)는 물이 완전히 소모되지 않도록 상기 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층(112)을 통과하여 줄어드는 물의 양 또는 속도만큼 지속적으로 물층(113)으로 물을 공급하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 대한 산업화 가능성은 다음과 같다.

먼저, 기술적인 측면에서 바라봤을 때 본 발명은, 나노 크기인 관계로 측정이 곤란했던 바이러스, 곰팡이 포자 등과 같은 미생물을 보다 간편하고 빠르게 측정할 수 있고 이에 따라 보다 정확하고 신속한 유해미생물 감지 및 경보가 가능할 수 있다. 또한, 이러한 본 발명에 따르면, 부유 유해미생물 저감기술과의 연동에 의한 인공지능형 실내공기 관리 시스템의 구축이 가능하며, 충분한 신뢰성 확보를 통하여 실내 부유미생물 규제에 대한 공정시험법으로 활용이 가능하다.

다음으로, 경제·사회적 측면에서 바라봤을 때 본 발명은, 간단 저렴한 부유미생물 측정장치의 개발로 다중이용시설 등의 실내 공기질 관리의 용이성을 실현할 수 있고, 축사 및 식품 공장 등에 적용하여 광우병, 돼지 콜레라, 조류독감 또는 식품에 유해미생물이 번식하여 생기는 경제적 손실을 방지할 수 있으며, 일반인도 쉽게 구하여 사용할 수 있는 시스템으로 실시간 혹는 준시실간 부유미생물 감시에 따른 인류 복지향상에 기여할 수 있다.

더욱이, 새로운 개념의 부유미생물 포집 및 측정 장치 개발로 고가/대형의 부유미생물장비의 수입을 충분히 대체할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지 식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정을 위한 응축 포집기의 개략 구성도,

도 2는 부유미생물의 응축에 따른 입경분포도 변화의 실시예를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...부유미생물 20...물 분자

30...응축된 부유미생물 40...내부공간

100...부유미생물 측정을 위한 응축 포집기

110...술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브 111...외피층

112...술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층 113...물층

120...포집기 130...물공급부

Claims (3)

1. 양단이 관통된 튜브형상의 외피층, 상기 외피층의 형상에 대응되도록 외피층의 내측에 설치되어 튜브의 내부공간을 형성하고 상기 내부공간을 통해 부유미생물이 유입 및 배출되는 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층, 및 상기 외피층과 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층 사이에 형성되고 물이 유입되어 흐르는 물층을 포함하여, 상기 내부공간에 유입된 부유미생물이 상기 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 막층을 통과한 물의 물 분자에 의해 응축되어 응축된 부유미생물로 배출되는 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브; 및

   상기 술폰화된 테트라플루오로에틸렌 튜브를 통해 배출되는 응축된 부유미생물을 포집하며 포집시 부유미생물이 액상화되는 포집기를 포함하는 부유미생물 측정을 위한 응축 포집기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 물은,

   50℃ 내지 70℃ 온도 범위의 물인 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정을 위한 응축 포집기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 물층으로 상기 물을 공급하는 물공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정을 위한 응축 포집기.

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