KR101209277B1 - 미생물 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배지에 들어있는 당과 미생물에 들어있는 효소의 생화학적 반응에 의해 특정균의 배양상태에 따라 특유의 색깔을 띄는 크로모제닉 배지(Chromogenic medium), 감별 배지 또는 선택 배지(selective medium)를 이용하여, 식품, 우유, 유제품, 농수산물, 음료, 환경시료내에 존재하는 미생물을 탐지하는 미생물 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 검체를 주입하기 위한 검체 주입구; 검사부위로부터 검체를 수집하고 수집된 검체를 상기 검체 주입구에 주입하기 위한 샘플러(sampler); 상기 검체 주입구로부터 주입된 검체를 일시 저장하기 위한 프렙 챔버; 상기 프렙 챔버로 부터의 검체를 취해, 검체내에 존재하는 미생물을 증균하기 위한 액체 배양액(liquid culture medium)를 포함하는 증균 챔버; 상기 증균된 미생물에 대해 영양분을 제공하기 위한 배지(culture medium)를 제공하는 적어도 하나 이상의 배지 챔버; 찌거기 및 과잉 검체를 모으기 위한 트레쉬 챔버; 및 상기 챔버들 사이에 유체 및 검체를 이동시키기 위한 밸브; 상기 검체의 이동 경로를 제공하는 유로(채널); 및 상기 유로, 밸브 및 챔버가 집적화된 회전 가능한 디스크형 몸체를 구비한 미생물 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법을 제공한다.

항온기, 턴 테이블

Description

미생물 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법{Microorganism analysis apparatus and its analysis method}

도 1 내지 도4는 상기의 버스트 밸브의 여러 실시예.

도5 내지 도7은 "자석 버스트 밸브"의 단면도 및 몸체속에 매립된 자석밸브를 사용한 "자석 버스트 밸브" 의 여러 실시예.

도면8 내지 도면10는 본 발명의 미생물 분석 장치의 일실시예.

도 11은 턴테이블 과 압착수단에 대한 다른 일 실시예이다.

도 12은 미생물 분석을 위한 제반 공정이 집적화된 몸체의 실시예.

도 12a는 수압 버스트 밸브의 상세도.

도 13은 미생물 분석장치의 사용예.

도 14는 배지 챔버내에서 미생물을 배양된 결과를 보인 일례.

도 15는 항온기 또는 온도제어장치를 내장한 미생물 분석 장치의 일실시예를 보인다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

200 :미생물 분석장치 730 :항온기

100 : 몸체 760: 표시장치

300 : 샘플러 181 :턴 테이블

본 발명은 배지에 들어있는 당과 미생물에 들어있는 효소의 생화학적 반응에 의해 특정균의 배양상태에 따라 특유의 색깔을 띄는 크로모제닉 배지(Chromogenic medium) 또는 선택 배지(selective medium)를 이용하여, 식품, 우유, 유제품, 농수산물, 음료, 환경시료내에 존재하는 미생물을 탐지하는 미생물 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것으로,

구체적으로는 살모넬라(Salmonella), 리스테리아(Listeria) ,대장균(E.Coli), O157, 비브리오(vibrio)등의 미생물 존재를 검출하기 위해 미생물의 증균, 도포(접종), 배양, 검출 등의 일련의 공정을 몸체에 집적화하여야 특정균이 배양상태에 따라 특유의 색깔을 띄는 크로모제닉 배지(Chromogenic medium) 또는 선택 배지에 의해 검체내 미생물의 존재여부를 확인 및 계수(count)하는 미생물 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것이다. 특히, 식품, 수질, 환자등의 가검물을 크로모제닉 배지(Chromogenic medium) 감별배지(Differential medium) 혹은 선택 배지에 접종하여 배양한 후 증식된 균집락의 색을 보고 균종을 감별한다.

본 발명의 미생물 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법은 식중독균검사, 식품 미생물 검사, 수질 등의 오염 물질 검사를 위한 검체내에 존재하는 소량의 미생물을 진단 및 탐지하는 박막형 장치에 적합하다. 최근까지 검체내 소량의 미생물을 탐지를 위한 분석 과정은 백금이(plantinum loop)를 멸균하고, 멸균된 백금이를 이 용해 액체 배양액에서 접종원(inoculum)을 수작업을 통해 취하고, 페트리디쉬(perti dish)의 뚜껑을 비스듬히 열고 백금이를 넣고, 백금이와 배지 표면이 서로 수평이 되도록 한후, 수차례 왕복하는 스트리킹(streaking)을 실시하여 접종원을 배지에 접종한다. 이후 약 37℃ 인큐베이터(Incubator)에서 24-48시간 배양하고, 미생물 존재여부를 확인하는 과정을 거친다. 따라서, 기존의 미생물 분석 과정은 백금이 멸균, 스트리킹 접종과 같은 수작업으로 인해 이들 과정중에 미생물의 오염에 의해 데이터가 틀릴수 있을 뿐만 아니라, 고도의 전문가만이 이러한 작업을 수행할수 있다.

따라서, 이러한 문제를 극복키 위해 미생물의 증균, 도포(접종), 배양, 검출 등의 일련의 공정을 자동화할수 있는 간단한 미생물 분석 장치가 절실히 필요하다.

본 발명은 검체를 주입하기 위한 검체 주입구; 검사부위로부터 검체를 수집하고 수집된 검체를 상기 검체 주입구에 주입하기 위한 샘플러(sampler); 상기 검체 주입구로부터 주입된 검체를 일시 저장하기 위한 프렙 챔버; 상기 프렙 챔버로 부터의 검체를 취해, 검체내에 존재하는 미생물을 증균하기 위한 액체 배양액(liquid culture medium)를 포함하는 증균 챔버; 상기 증균된 미생물에 대해 영양분을 제공하기 위한 배지(culture medium)를 제공하는 적어도 하나 이상의 배지 챔버; 찌거기 및 과잉 검체를 모으기 위한 트레쉬 챔버; 및 상기 챔버들 사이에 유체 및 검체를 이동시키기 위한 밸브; 상기 검체의 이동 경로를 제공하는 유로(채널); 및 상기 유로, 밸브 및 챔버가 집적화된 회전 가능한 몸체를 구비한 미생물 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법을 제공한다.

삭제

상기 샘플러는 수집된 검체로부터 미생물을 추출하기 위한 미생물 추출액을 포함하는 것이 선호된다. 본 발명의 또 다른 측면은 검체 시료를 주입하기 위한 검체 주입구; 검사부위로부터 검체를 수집하고 검체에 존재하는 미생물을 증균하기 위한 액체 배양액를 포함하고 검체을 상기 검체 주입구에 주입하기 위한 샘플러(sampler); 상기 샘플러로 부터 주입된 검체를 일시 저장하기 위한 프렙 챔버; 상기 프렙 챔버로 부터의 검체를 취해, 상기 검체내의 미생물에 영양분을 제공하기 위한 배지를 제공하는 배지 챔버; 찌거기 및 과잉 검체를 모으기 위한 트레쉬 챔버; 및 상기 챔버들 사이에 유체 및 검체를 이동시키기 위한 밸브; 상기 검체의 이동경로를 제공하는 유로(채널); 및 상기 유로, 밸브 및 챔버가 집적화된 회전가능한 몸체를 구비한 미생물 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법을 제공한다.

본 발명의 상기 샘플러는 균질화(stomaching) 수단을 더 포함할수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 미생물 분석 장치는 미생물 증균의 최적 조건을 제공키 위한 온도 제어 장치 내지 항온기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서, 상기 미생물 추출액 혹은 희석액은 증류수(DeIonize water ,DI water), PBS(Phosphate Buffered Saline)가 선호된다.

본 발명에 있어서, 상기 액체 배양액은 펩톤 수(peptone water), 육즙(meat extract), 효모추출물(yeast extract)이 선호된다.

본 발명의 미생물 분석 장치의 몸체는 통상적인 CD-ROM, DVD등과 같은 형상이 선호된다.

상기 몸체의 두께는 2mm내지 100mm가 선호되며, 직경은 30mm～120mm가 선호하며, 120mm, 80mm, 혹은 32mm인 원형 몸체가 더욱 선호된다.

상기 배지 챔버는 서로 다른 종류의 미생물에 대해 선택적으로 반응하는 선택 배지(selective medium)로 구성되어 복수개의 미생물을 동시에 분석하는 것이 선호된다.

상기 배지 챔버는 플로로제닉 배지(fluorogenic medium), 크로모 제닉 배지(chromogenic medium),감별배지(Differential medium), 선택배지(selective medium)중 선택된 한 개 이상의 배지로 구성되어 복수개의 미생물을 동시에 분석하는 것을 특징으로 한다.

상기 선택배지란, 특정 미생물의 생장을 도모하고 다른 미생물의 생장을 억제시킴으로서 원하는 미생물만 선택적으로 배양하는데 사용하는 배지로서, MacConkey Agar배지, Salmonella-shigella 배지등 있다.

상기 플로로제닉 (fluorogenic medium) 배지란, 배지에 들어있는 당과 미생물에 들어있는 효소의 생화학적 반응에 의해 특정균의 배양상태에 따라 특유의 형광 빛(fluorescent light)을 나타낸다.

본 발명의 미생물 분석 장치는 살모넬라 (Salmonella), 바실러스 (Bacillus), 리스테리아(Listeria), 비브리오(vibrio), Campylobacter S.aureus, 대장균군(E.Coliform), 대장균(E.coli), Shigella, Legionella Enterobacter sakazakii, Citrobacter, Preteus, Citrobacter, MRSA, E.coli O157, E.coli spp, L.monocytogenes, L.inocua, V.parahaemolyticus, V.vulnificus ＆ V.cholerae, V.alginolyticus, Coliforms, Pseudomonas, Klebsiella, Citrobacter , Enterococcus, PMP group , Staphylococcus saprophyticus, Stapylococcus aureus, S. agalactiae, Candida 과 같은 미생물을 탐지 하는 것이 선호된다.

이들 미생물은 집락(colony) 형성시, 배지에 포함된 여러가지 금속성분과 염색약 또는 배지에 들어있는 당과 미생물에 들어있는 효소의 생화학적 반응에 의해 특정균의 배양상태에 따라 특유의 색깔을 띄는 때문에 집락의 색상 판독 과 집락의 계수에 의해 특정 미생물의 존재 유무 및 미생물의 번식 정도을 정량 분석할수 있다. 일례로 미생물 E. coli는 빨강색, Streptoccoccus은 청록색, Proteus은 갈색, E.coli O157는 연자주, Coliform는 파랑색을 갖는다.

본 발명에 있어서, 상기 밸브는 유통 보관 기간동안 유공에 폐쇄시키기 위한 박막 접착 테이프(thin film adhesive tape)을 유공에 부착하여 완전 폐쇄(closing)시키고 몸체의 원심력에 의해 유체에 형성된 수압(hydraulic force)의 힘으로 박막 접착테이프를 유공으로부터 뜯어내어 유공을 개방(opening)시키는 밸브가 선호된다.

이하 본 발명에서는 상기 몸체의 원심력에 의해 유체(流體) 자체에 형성된 유압(流壓, hydraulic force)의 힘으로 박막 접착테이프를 유공으로부터 뜯어내어 유공을 개방(opening)시키는 밸브를 "수압 버스트 밸브"(hydraulic burst valve)라 칭한다.

"수압 버스트 밸브"는 박막 형태의 밸브 구현이 가능할 뿐만 아니라, 박막접 착 테이프는 flexible하므로 온도와 같은 환경적 요소에 따른 팽창과 수축에 잘 적응하기 때문에 유통 보관 기간중에 액체의 증발 혹은 몸체의 팽창 및 수축에 의한 실링(sealing) 문제가 발생하지 않는 장점이 있다.

또한 상기 박막 접착테이프에 의한 유공 폐쇄시 박막 접착테이프의 접착면적에 의해 폐쇄 강도(closing strength)을 결정하고, 상기 폐쇄 강도(closing strength)을 극복하는 몸체의 회전 속도(원심력) 이상에서 상기 박막 접착테이프가 뜯겨져 유공이 개방된다.

또한 상기 박막접착 테이프는 조사된(irradiated) 레이저 빔의 열에 의해 점착력이 약해져 밸브의 개방을 원할시 유공 부위에 레이저 빔을 가하면 회전력에 의해 박막접착 테이프가 유공으로 부터 쉽게 이탈된다.

본 발명은 또 다른 측면은, 상기 밸브는 유공과 마개간의 접착력 혹은 결합력에 의해 유공을 밀폐함으로서 유통보관 기간 동안 유공를 차단하고, 사용시 몸체의 고속회전에 의한 원심력에 의해 상기 마개가 유공에서 이탈하여 유공이 개방될 수 있는 마개 밸브를 이용한 미생물 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 마개는 열에 의해 녹는 점착제 재료 이거나, 마개와 유공과 접착을 위해 상기 유공면에 점착제에 의해 코팅된 것이 선호된다. 또한 상기 마개의 주변에 레이저 빔을 흡수키 위한 레이저 빔 흡수 물질이 코팅되는 것이 선호된다.

레이저 빔 흡수 물질은 레이저 빔 조사(illumination)시 레이저 빔을 흡수하여 열을 쉽게 발생시킨다.

또한 상기 점착제는 조사된(irradiated) 레이저 빔의 열에 의해 점착력이 약해지든지 녹는 것이 선호된다. 따라서 밸브의 개방을 원할시 마개에 레이저 빔을 가하면 회전력에 의해 마개가 쉽게 이탈된다.

이하 본 발명에서는 상기 몸체의 원심력에 의해 상기 유공을 막고 있는 마개가 마개와 유공간의 접착력 혹은 결합력을 이겨내어 유공으로부터 이탈하여 유공을 개방(opening)시키는 밸브를 "마개 버스트 밸브"(stopple burst valve)라 칭한다.

상기 마개는 구슬 혹은 박막 원기둥 모양의 마개가 선호된다.

본 발명은 또 다른 측면은, 상기 밸브는 자성체로 구성된 구속홈와 자석 밸브간의 인력에 의해 유공을 밀폐하고, 몸체의 회전에 의한 원심력에 의해 상기 자석 밸브가 구속홈으로 부터 이탈하여 유공이 개방될 수 있는 자석 밸브를 이용한 미생물 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 자석 밸브은 구슬, 박막 원기둥 자석 혹은 박막 사각형 자석이 선호된다.

이하 본 발명에서는 상기 몸체의 원심력에 의해 상기 유공을 막고 있는 자석 밸브가 구속홈과의 인력을 이겨내어 구속홈으로부터 이탈하여 유공을 개방(opening)시키는 밸브를 "자석 버스트 밸브"(magnet burst valve)라 칭한다.

상기 자석 버스트 밸브는 몸체 회전정지시, 구속홈으로부터 이탈되었던 자석밸브는 구속홈과의 인력에 의해 유공을 다시 폐쇄(closing)되는 것이 선호된다. 상기 자석 밸브는 레이저 빔을 조사함으로서 레이저 빔의 열에 의해 감자(demagnetization)가 되어 자력이 약해지는 것이 선호된다. 따라서 밸브의 개방을 원할시 자석 밸브에 레이저 빔을 가하면 회전력에 의해 지석밸브가 쉽게 개방된다.

본 발명에 있어, 이하 상기 "수압 버스트 밸브", "마개 버스트" 및 "자석 버스트 밸브"를 "버스트 밸브(Burst valve)"라 칭한다.

본 발명에 있어서 바람직하게는 상기 버스트 밸브의 개방은 레이저빔의 의해 발생된 열 과 원심력 혹은 원심력에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

레이저 빔 발생장치로 부터의 레이저빔을 버스트밸브 주위에 조사(irradiation)하여 레이저 빔에 의한 열에 의해 버스트밸브의 밀폐력 내지 결합력을 약화시켜 원심력에 의해 쉽게 개방될수 있도록 한다.

상기 레이저 빔 발생장치는 스라이더(slider)에 탑재되는 것이 선호된다.

레이저빔을 버스트 밸브 주위에 조사(irradiation)하는 방법은 다음 2가지가 선호된다.

첫번째 방법은 몸체 회전중에 버스트 밸브에 레이저 빔을 조사키위해, 해당 버스트밸브의 반경 위치에 스라이더이동에 의해 레이저 빔 발생장치를 이동시키고, 레이저 빔을 온(On) 시키면, 몸체 회전중 레이저 빔 발생장치와 해당 버스트 밸브와 일치할 때(마주칠때)마다, 그 버스트 밸브에 레이저 빔이 조사(irradiation)되며, 이 경우 버스트밸브에 조사되는 레이저 빔의 량은 몸체의 회전 속도 및 레이저 빔 발생장치의 파워(power)의 함수가 되며 이러한 몸체 회전중 레이저 빔 조사 동작를 본 발명에서는 이하 "스캔닝 빔(scanning Beam)" 동작이라 칭한다.

두번째 방법은 몸체 회전중에 버스트 밸브에 레이저 빔을 조사 키위해, 해당 버스트밸브의 반경 위치에 스라이더 이동에 의해 레이저 빔 발생장치를 이동시키고, 몸체 회전중 레이저 빔 발생장치 와 해당 버스트 밸브와 일치할 때(마주칠때)마다 레이저 빔을 온(On) 시키고 그 이외는 오프(Off)시킨다.

이러한 레이저 빔 조사 동작를 본 발명에서는 이하 "펄스 빔(pulse Beam)"동작이라 칭한다.

본 발명에 있어서, 상기 버스트밸브의 개방은 상기 "펄스 빔" 동작 혹은 "스캔닝 빔" 동작에 의한 버스트밸브의 가열후, 몸체 회전에 의한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 바람직하게는 미생물 분석장치의 동심원상의 버스트 밸브의 개방은 미생물 분석장치 회전중 유체에 발생한 원심력 과 미생물 분석장치 회전중 스라이더(slider)상에 설치된 레이저 빔 발생장치 와 해당 동심원상의 버스트 밸브와 일치 할때 마다 버스트 밸브가 가열되어 개방되는 "펄스 빔"혹은 "스캔닝 빔"동작에 의한 것이 선호하며, 이러한 " 펄스 빔" 혹은 "스캔닝 빔"동작은 점도가 높은 유체를 이동시키거나 동심원상의 복수개 버스트밸브의 동시 개방을 통해 회전동안 해당 이웃 챔버들로 이동시킬 때 유용한다. 점도가 높은 유체는 원심력이 동반되어야 이동하기 용이하다. 정지중에는 밸브가 개방되어도 점도가 높은 유체는 이웃 챔버로 이동치 않을 위험성이 있어 재현성과 신뢰성에 문제를 일으킬수 있다.

상기 배지 챔버의 미생물 여부를 검출하기 위해서는 이미지 센서장치가 필요로 하다. 본 발명에서 상기 몸체는 적어도 한 개이상의 배지 챔버가 동심원상으로로 배치되는 것이 선호된다.

본 발명의 미생물 분석장치는, 상기 몸체의 배지 챔버를 촬영하기 위한 이미지 센서; 및 상기 몸체를 회전시키기 위한 스핀들 모터(spindle motor)를 포함 한다.

상기 동심원상의 배지 챔버에 대한 전체 촬영은 스핀들(spindle) 모터을 360도 서행 회전시키면서 이미지 센서에 의해 촬영하든지, 스핀들 모터의 짧은 회전 과 중지의 반복 동작을 통해, 정지때 마다 이미지를 얻고 이들을 조합하여 360도 전체 이미지를 얻는다.

본 발명에 있어서, 상기 이미지 센서는 배지 챔버내의 미생물 집락(colony)을 색상별로 분류하고 이를 계수(cont)하여 정량분석하는 것을 특징으로 한다.

상기 계수는 배지 챔버내의 집락(colony)을 형성하는 균의 수를 측정하는 것으로 평판계수법(plate count) 또는 집락계수법(colony count)이 선호된다.

상기 계수는 세균수 또는 집락 형성 단위(colony-forming unit. cfu/ml 또는 cfu/g)로 표시한다.

본 발명에 있어서, 상기 이미지 센서는 몸체상의 바코드(barcode)을 판독하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 이미지 센서는 몸체상의 바코드(barcode)을 판독하여 몸체의 진품여부을 인증하거나, 해당 바코드의 데이터 및 사용자의 정보(IP 주소, 위치, 전화번호, e_mail 주소, 업체명, 혹은 몸체의 시리얼 번호 등)를 인터넷에 의해 원격 전송하여 서버로부터 몸체의 진품여부 및 제품 식별 정보를 통보받는것을 특징으로 한다.

상기 미생물 분석장치는 상기 입출력 장치에 의해 컴퓨터 혹은 인터넷망에 연결될수 있다.

몸체가 진품이 아닌 경우 상기 바코드가 서버에 등록되어 있지 않으므로, 중앙 서버로 부터 제품 식별정보를 받을수 없으며, 이경우 상기 미생물 분석장치는 몸체를 구동할 수 없게 된다.

몸체가 진품인 경우 상기 바코드가 중앙 서버에 등록되어 있고, 중앙 서버로 부터 제품 식별정보를 받게 되면 제품식별 정보에 해당되는 구동 소프트웨어에 따라 상기 미생물분석장치는 몸체를 구동하게 된다. 만약 상기 제품식별 정보에 해당되는 구동 소프트웨어가 컴퓨터 혹은 미생물분석장치에 설치되어 있지 않은 경우, 중앙 서버로 부터 인터넷을 통해 구동 소프트웨어를 다운로드받게 된다.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 저장 장치 혹은 RF IC는 몸체에 관한 사용 이력사항 및 분석 결과를 보관하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 중앙 제어 장치는 상기 저장 장치 혹은 RF IC에 저장된 정보를 독출하여 상기 입출력 장치를 통해 원격으로 서버에 전송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 통상의 광학디스크(CD 및 DVD) 혹은 인식불가한 미생물 분석 장치에 사용 불가한 몸체 로딩시 자동 추출(eject)하든지 경고 메시지를 사용자에게 보내는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 (a)샘플러를 이용해 프렙 챔버에 검체을 주입하는 단계; (b) 상기 프렙 챔버내의 검체를 배지챔버로 이송하는 단계; (c) 배지 챔버로 이송된 검체를 가지고 배지챔버내의 배지표면에 도포 접종하는 단계; (e) 도포 접종후 잉여 검체를 트레쉬 챔버에 모으는 세정 단계를 포함하는 본 발명에 따른 미생물 분석장치를 이용한 분석 방법을 제공한다.

상기 분석방법은 증균 배양단계를 더 포함할수 있다.

상기 분석방법은 이미지 센서에 의한 배지챔버의 판독 단계를 더 포함할수 있다.

상기 분석방법은 배지챔버 판독 단계 및 미생물 집락의 계수화 단계를 더 포함할수 있다.

상기 분석방법은 배지챔버 판독 결과를 원격지 서버로 송신하는 단계를 더 포함할수 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 검체를 주입하기 위한 검체 주입구; 검사부위로부터 검체를 수집하고 수집된 검체를 상기 검체 주입구에 주입하기 위한 샘플러(sampler); 상기 검체 주입구로부터 주입된 검체를 일시 저장하기 위한 프렙 챔버; 상기 프렙 챔버로 부터의 검체를 취해, 검체내에 존재하는 미생물을 증균하기 위한 액체 배양액(liquid culture medium)를 포함하는 증균 챔버; 상기 증균된 미생물에 대해 영양분을 제공하기 위한 배지(culture medium)를 제공하는 적어도 하나 이상의 배지 챔버; 찌거기 및 과잉 검체를 모으기 위한 트레쉬 챔버; 및 상기 챔버들 사이에 유체 및 검체를 이동시키기 위한 밸브; 상기 검체의 이동 경로를 제 공하는 유로(채널); 및 상기 유로, 밸브 및 챔버가 집적화된 회전 가능한 디스크형 몸체를 구비한 미생물 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법을 제공한다.

본 발명의 미생물 분석 장치에 있어서, 상기 몸체는 플라스틱, 유리, 운모, 실리카, 실리콘 웨이퍼등의 다양한 재료로부터 선택될 수 있다. 그러나, 플라스틱이 경제적 이유, 가공의 용이성, CD-ROM 및 DVD 판독기와 같은 기존의 레이저 반사 기초 탐지기와의 양립성 때문에 선호된다. 사용가능한 플라스틱으로는 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA:polymethyl methacrylate) ,COC(고리형 올레핀 고분자: Cyclic Olefin Copolymer), 아크릴 및 폴리카보네이트가 있다. 이중 폴리프로필렌, COC, 아크릴 과 폴리카보네이트가 선호되며 아크릴, COC와 폴리카보네이트가 가장 선호된다.

또한 상기 몸체의 표면은 챔버내에 저장된 액체의 증발을 막기 위해 알루미늄 코팅될수 있다.

본 발명의 미생물 분석 장치에 있어서, 상기 프렙 챔버, 증균 챔버, 배지 챔버, 트레쉬 챔버; 및 상기 챔버들간의 유체이동을 위한 유로 ,유공 및 밸브가 디스크형 몸체에 형성 배치되어 미생물 분석에 필요한 제반 공정을 구성하는 것을 특징으로 하며, 또한 상기 디스크형 몸체는 윗 몸체과 아래 몸체가 적층되어 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 윗 몸체와 아래 몸체는 초음파 융착(Ultrasonic welding) 혹은 레이저 융착, 박막 접착 테이프에 의해 결합될수 있다.

레이저는 광 투과율이 다른 물질간의 경계면에서 열이 잘 발생하므로, 레이 저 융착을 위해, 상기 윗 몸체와 아래 몸체는 서로 다른 종류의 상기의 프라스틱 재료를 사용하는 것이 선호된다.

본 발명의 미생물 분석 장치에 있어서, 상기 박막 접착 테이프는 양면테입 등 모든 접착테이프에 사용되는 점착제(an adhesive;a gluing agent)가 선호되며, 점착제는 실리콘, 고무계, 변성실리콘계, 아크릴계(acrylic), 폴리에스터, 에폭시등과 같은 재료가 사용될 수 있다.

일반적으로, 상기 양면 테입은 종이(paper), 비닐, 폴리에스터 필름(polyester film), Polyethylene film 및 기타 합성 재질 같은 이형지의 양쪽 혹은 한쪽면에 특수한 점착제(an adhesive;a gluing agent) 로 표면처리가 되어 있고, 필요로 하는 조건에 따라 높은 실링 및 완충, 진동완화, 내충격성, 내열성, 흡착성, 접착력등의 특징을 가진 점착제 재료을 선정하여 사용할 수 있다.

상기 윗 몸체 와 아래 몸체중 한쪽의 접착면에 양면 테이프를 붙인후 이형지를 제거함으로서 몸체의 한쪽면에 점착제에 의한 박막 코팅을 하든지 점착제를 디스펜서(dispenser) 혹은 스프레이(spray) 혹은 실크 스크린 인쇄하여 몸체의 한쪽면을 점착제에 의한 박막 코팅을 하는 것이 선호된다.

본 발명의 미생물 분석 장치에 있어서, 상기 점착제에 의해 박막코팅된 윗 몸체와 아래 몸체를 서로 맞대어 밀착 부착 하여 하나의 미생물 분석장치의 몸체를 조립하는 것을 특징으로 한다.

상기 양면 테이프 "수압 버스트 밸브"의 유공폐쇄막이 포함되어 있어, 이형지 제거시 유공부위에 점착제에 의한 유공폐쇄막을 남기거나 상기 박막코팅 동안 " 수압 버스트 밸브 "을 위한 유공폐쇄막을 형성하는 것이 선호된다.

본 발명의 미생물 분석 장치에 있어서, 상기의 유공 폐쇄막은 박막 접착테이프 대신에 유압 혹은 원심력에 의해 쉽게 찢어질 수 있는 막(membrane)이 사용될 수 있으며, 막 표면은 물과 친화성 없는 소수성(hydrophobic) 막으로 PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PS(Polysulfone), Polyalkene, Cellulosics, Polyvinyl, Polycarbonate, Polyamide 같은 Polymer membrane이 사용될 수 있다. 소수성 막 표면은 챔버에 저장된 유체의 이동을 효과적으로 차단한다.

본 발명의 미생물 분석 장치에 있어서, 상기 마개는 원기둥, 혹은 구슬(ball) 혹은 박막 원기둥 중 선택된 모양으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 마개는 점착제가 코팅된 구슬이거나 왁스가 선호된다.

상기 왁스는 파라핀 왁스(paraffin wax), 합성 왁스(synthetic wax), 마이크로 크리스탈린 왁스(microcrystalline wax)가 선호된다.

본발명에 있어서, 상기 마개 혹은 마개 표면에 코팅된 점착제는 조사된(irradiated) 레이저 빔의 열에 의해 접착력이 약해지든지 녹는 것이 선호된다.

상기 점착제(an adhesive)은 조사된(irradiated) 레이저 빔의 열에 의해 버스트 밸브의 접착강도가 약해지고 몸체 회전에 의해 버스트 밸브가 개방된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성을 더욱 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 1 내지 도4는 상기의 버스트 밸브의 여러 실시예를 나타낸다.

도 1 및 도2는 미생물 분석장치의 몸체 속에 설치된 박막 접착 테이프를 사용한 "수압 버스트 밸브"의 a-b사이의 단면도 및 분해도의 일례이다.

몸체(100)는 윗 몸체(1)와 아래 몸체(2)로 구성되며, 이들 각각은 사출 성형 공정동안 몸체 표면에 유체가 흐를 수 있는 유로(16a); 및 검체나 액체 배양액 같은 용액등을 저장할 수 있는 챔버(11a, 11b); 그리고 상기 챔버를 연결시키는 유공(10b)이 형성된다.

상기 몸체(1,2)은 박막 접착 테이프(2a)에 의해 서로 밀착 부착되어 하나의 몸체(100)를 이룬다.

구체적으로 상기 윗 몸체(1)와 아래 몸체(2)에는 상기 챔버들(11a,11b)을 구성하고 아래 몸체(2)에는 상기 챔버 11a 와 챔버 11b를 연결시키기 위한 유로(16a)가 일정 깊이로 음각되어 있고, 상기 유로(16a)의 말단부에는 상기 챔버 11a와 챔버11b간의 연결을 제공하는 유공(10b)이 형성된다. 이 유공(10b)은 유공폐쇄막(13a)에 의해 폐쇄된다. 상기 유공 폐쇄막(13a)은 상기 윗 몸체(1)와 아래 몸체(2)의 부착조립시 박막접착테이프(2a)에 의해 유공(10b) 부위에 형성된다.

상기 유공폐쇄막(13a)에 의해 유공(10b)을 폐쇄(closing)함으로서 유통보관 기간 동안 유공(10b)을 완전차단하고, 사용시 몸체(100)의 고속회전에 의한 원심력에 의해 상기 챔버(11a)에 저장된 유체(流體) 자체에 형성된 유압(流壓)에 의해 상기 유공 폐쇄막(13a)이 뜯겨져 나가 유공(10b)이 개방되어 유체가 챔버(11b)로 이동하게 된다. 상기 유공폐쇄막(13b)는 프렉셔블(flexible)하므로 온도와 같은 환경적 요소에 따른 팽창과 수축에 잘 적응하기 때문에 유통보관 기간중에 액체의 증발 혹은 몸체의 팽창 및 수축에 의한 실링(sealing) 문제가 발생하지 않는 장점이 있 다.

본 발명에 있어서, 상기 유공 폐쇄막(13b)은 상기 윗 몸체(1) 와 아래 몸체(2)가 박막 접착 테이프(2a)에 의해 서로 밀착하여 부착 조립될 때 유공(10b)부위에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면은, 상기 박막 접착테이프에 의한 유공 폐쇄시 폐쇄강도(closing strength)는 유공 폐쇄막(13a) 과 아래 몸체(2)와의 접착면적(14)에 비례하므로, 상기 몸체(100)내에 복수개의 "수압 버스트 밸브"을 설치하고 이들의 폐쇄 강도(closing strength)을 서로 달리하여 원하는 시점에서 원하는 밸브을 개방키 위해 해당밸브의 유공 폐쇄막(13b)의 폐쇄강도 이상의 유압(hydraulic force, hydraulic pressure)이 발생하도록 하는 원심력을 발생시켜 선택적(개별적)으로 유공(10b)이 개방되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 밸브 개방을 원할시, 레이저 빔을 사용하여 해당 유공 폐쇄막 부위에 열을 가함으로서 버스트 밸브의 접착강도가 약해지고 몸체 회전에 의해 버스트 밸브가 쉽게 개방된다.

본 발명의 또 다른 측면은, 상기 유공 폐쇄막(13a)는 열 가소성 점착제 재료, 그리고 나머지 접합부분은 열 경화성 점착제 재료에 의해 박막 접착 테이프 층을 구성하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예로 상기 유공 폐쇄막(13a)는 열 가소성인 핫 멜트 점착제(hot malt adhesive)에 의해 형성된 박막 잡착 테이프이고 나머지 접합부는 열 경화성인 아크릴계 점착제에 의해 형성된 박막 접착 테이프을 사용할수 있다.

이 경우, 레이저 빔의 열에 의해 나머지 부위보다 유공 폐쇄막의 접착력이 쉽게 약화된다. 이 경우 상기 "스캔닝 빔"동작에 의해 버스트 밸브를 개방하는 것이 선호된다. 즉, 유공 폐쇄막(13a)는 열 가소성 점착제이고 나머지 부분는 열 경화성 점착제 재료에 의해 박막 접착 테이프 층을 구성되므로 상기 "스캔닝 빔" 동작 동안 열 경화성 테이프의 연화점은 열 가소성 테이프의 연화점 보다 훨씬 높기 때문에 열 경화성 테이프 부분의 접합은 가열 여부에 관계없이 접합이 잘 유지된다.

유공 폐쇄막(13a)는 레이점 빔의 열에 의해 쉽게 연화되어 접착력이 약해지는 반면 그 주위 및 나머지 부분은 열 경화성 테이프에 의해 접착이 되어 있으므로 레이저 빔의 열에 의해 접착력이 약화되지 않는 장점을 제공한다.

상기 유공 폐쇄막(13a)을 구성하는 점착제의 연화점은 나머지 접합부를 구성하는 점착제의 연화점보다 낮은 것이 선호되면, 상기 열 경화성 점착제의 연화점(Softening Temperature) 은 120도 이상인 것이 선호되며, 열 가소성 점착제의 연화점은 60도에서 80도 사이인 것이 더욱 선호된다.

상기 열가소성수지는, COC, PMMA, PC, PS, POM, PFA, PVC, PP, PET, PEEK, PA, PSU 및 PVDF 가 선호된다.

도2는 유공(10b)이 몸체(100)의 회전에 의해 액체자체에 발생된 유압에 의해 유공 폐쇄막(13a)이 뜯겨져 유공(10b)이 열려 챔버(11a)내에 저장된 액체가 챔버(11b)로 이동된 것을 나타낸다. (액체 자체는 도면에서 생략함)

도3 및 도4는 몸체(100)속에 매립된 마개를 사용한 "마개 버스트 밸브" 의 일례이다.

상기 몸체(100)는 윗 몸체(1)와 아래 몸체(2)로 구성되며,이들 각각은 사출 성형 공정동안 몸체 표면에 유체가 흐를 수 있는 유로(16a); 및 용액을 저장할 수 있는 챔버(11a,11b); 그리고 상기 챔버(11a,11b)를 연결시키는 유공(10b)을 형성한다. 상기 유공(10b)에는 유공부위에 매립된 마개(13b)에 의해 폐쇄되며, 마개(13b)에 의해 유공을 폐쇄함으로서 유통보관 기간 동안 유공을 완전차단하고, 사용시 몸체(100)의 고속회전에 의한 원심력이 유로(16a)와 마개간에 형성된 결합력보다 강한 시점에서 상기 마개(13b)가 보조채널(16b)쪽으로 이탈하여 유공(10b)이 개방된다.

또한 본 발명의 다른 측면은 상기 마개(13b)에 의한 유공(10b) 폐쇄시 폐쇄강도(closing strength)는 마개와 채널(16a)간의 접촉 면적에 비례하므로, 상기 몸체(100)에 복수개의 "마개 버스트 밸브"을 설치하고 이들의 폐쇄 강도(closing strength)을 서로 달리하여 원하는 시점에서 원하는 밸브을 개방키 위해 해당밸브의 폐쇄강도 이상의 원심력이 발생하도록 몸체를 회전시켜 유공(10b)이 선택적(독립적)으로 개방되도록 하는것을 특징으로 한다.

상기 마개의 직경은 1mm 내지 5mm가 선호된다. 상기 직경의 크기가 커지면 접촉면이 증가 하여 개폐에 대한 신뢰도가 증가하게 된다. 또한 본 발명에서는 상기 마개는 구형일수도 있으나 박막 입자도 사용될수 있다. 본 발명에서는 박막 입자로서 박막형 원기둥 혹은 박막형 사각형이 선호된다. 상기 박막 입자의 두께는 0.1mm～2mm가 선호된다.

도 4의 왼쪽 그림은 상기 마개(13b)에 의해 유공(10b)이 막혀 유로(16a)가 차단된 경우를 나타내고, 도 4의 오른쪽 그림은 유공(10b)이 몸체(100) 회전에 의해 발생된 원심력에 의해 마개(13b)를 유공으로 부터 이탈시켜 보조 채널(16b)쪽으로 이동시킴으로서 유공(10b)이 열린 경우를 나타낸다.

도5 내지 도7은 "자석 버스트 밸브"의 a-b사이의 단면도 및 몸체(100)속에 매립된 자석밸브를 사용한 "자석 버스트 밸브" 의 여러 실시예이다.

도면 부호 90은 영구자석으로 구성된 자석밸브이고 자성체로 구성된 구속홈(101)과 인력에 의해 유공(10b)을 닫는다. 상기 몸체(100) 회전시 자석밸브(90)는 원심력에 의해 구속홈(101)으로부터 이탈되어 유공(10b)이 개방된다. 또한 이탈된 자석밸브(90)가 어느 범위이상 벗어나지 않도록 경계막(91)이 설치된다.

상기 구속홈(101)은 몸체(100)의 흔들림에 의해 상기 자석 밸브(90)가 떨어져 나가는 것을 방지키 위함이다. 본 발명에서 선호되는 상기 구속홈(101)의 직경은 상기 자석밸브(90)의 직경보다 20％내지 70％ 가 더 큰 직경이 선호된다.

몸체 정지시, 상기 이탈되었던 자석밸브(90)은 구속홈(101)과의 인력에 의해 유공을 다시 밀폐시킨다. 상기 자석 밸브(90)는 영구자석으로 형성될 수 있으며 유공의 밀폐력을 증가시키기 위해 그 위에 실리콘 고무(silicone rubber) 같은 고무 쿠션(Cushion)재료의 코팅이 이루어질 수 있다.

박막 원형 자석, 박막 원기둥 자석 혹은 박막 사각형 자석 혹은 구형 자석(ball magnet)가 선호된다.

도 6의 윗 그림은 원심력에 의해 유공(10b)이 열린 경우를 나타내고 아래 그 림은 유공(10b)이 닫힌 경우를 나타낸다.

도 7은 상기 자석 밸브(90)의 밀폐력을 올리기 위해 강자성체(92b)의 표면 위에 실리콘 고무(silicone rubber) 같은 고무 쿠션(Cushion)재료(92a)가 코팅된 강자성체 링(92)(ring)에 의해 상기 구속홈(101)에 삽입조립한 일실시예이다. 이 경우 몸체(1,2)는 강자성체가 아니어도 되는 장점이 있다.

도면8 내지 도면10는 본 발명의 미생물 분석 장치(200)의 일실시예로 미생물 분석을 위한 제반 공정이 집적화된 몸체(100)와 주변 구동 장치의 일실시예를 보이며, 이에 대한 평면도 및 단면도이다.

몸체(100)는 윗 몸체(1)와 아래 몸체(2)로 구성되며, 박막 접착 테이프(2a)에 의해 서로 밀착 부착되어 하나의 몸체(100)를 이룬다.

도면 부호 120은 검체를 주입하기 위한 디스펜서(dispensor), 피펫, 주사위, 샘플러(sampler), 란셋(lancet)중 선택된 검체 주입 수단을 나타내고, 121은 검체를 주입하기 위한 검체 주입구를 나타내고, 상기 검체 주입수단에 의해 주입된 검체를 일시 저장하고 프렙공정을 수행하기 위한 프렙 챔버(130); 상기 검체내의 미생물에 대해 영양분을 제공하는 배양공정을 위한 배지(culture medium)를 제공하는 배지 챔버(132); 찌거기 및 과잉 검체를 모으는 세정공정을 위한 트레쉬 챔버(133); 및 상기 챔버들 사이에 유체 및 검체를 이동시키기 위한 밸브(70,71)를 포함한다. 도면 부호 170은 공극을 나타낸다.

도면 부호 91은 상기 몸체의 제품 ID, 유효 기간, 분석 및 진단할 수 있는 미생물의 종류 등에 관한 정보가 포함될 수 있는 바코드 이다. 이미지 센서(103)는 몸체상의 바코드(91)을 판독할 뿐만 아니라, 상기 배지챔버(132)에서의 미생물 배양 결과를 정량 분석 혹은 정성분석키 위해 배지챔버(132)를 촬영하여 배지챔버(132)의 칼라 이미지를 얻는다.

상기 프렙 챔버(130)에는, 검체내에 존재하는 미생물을 증균하기 위한 액체 배양액(liquid culture medium)을 포함하거나 이를 저장하기 위한 증균 챔버를 더 포함할수 있다.

도면부호 211은 상기 레이저 빔 발생장치(5a)을 탑재한 스라이더(slider)로 스라이드(slide) 모터(109)와 연결되어 구동제어 되며 스라이더의 이동제어에 의해 상기 버스트 밸브에 대한 레이저 빔 발생장치(5a)의 방사방향의 공간 어드레싱(space addressing)이 이루어 진다.

상기 방사방향의 공간 어드레싱은 상기 스라이더을 방사방향으로 가역적 이동 시킬 수 있는 스라이드 모터(109)에 의한다.

상기 스라이더 모터의 회전에 의해 스라이더는 몸체의 중심으로부터 외곽방향으로 또는 몸체의 외곽으로 부터 몸체의 중심으로 방사방향 이동할 수 있다.

상기 각각의 공정(프렙공정, 증균 공정, 배양공정, 세정공정)의 시작시점과 종료 시점에서의 밸브의 개폐 제어는 버스트 밸브에 의해 이루어진다. 구체적으로는 상기 스라이더(slider)(211)상에 설치된 레이저 빔 발생장치(5a)을 해당 밸브의 반경으로 공간 이동함과 동시에 레이저 빔을 온(On)한 상태에서 몸체(100)를 회전시켜 버스트 밸브를 가열함으로 회전동안 원심력에 의해 밸브가 개방된다. 이때 상기 레이저 빔 발생장치(5a)는 상기의 "펄스 빔" 혹은 "스캔닝 빔" 모드로 동작한다.

도면부호 110b은 스라이더(211)상의 레이저 빔 발생장치(5a) 및 이미지 센서(103)에 필요한 각종 제어신호를 연결키 위한 프렉셔블(flexible) 케이블(cable)로 웨이퍼 혹은 하네스(wafer 혹은 harness)(110a)을 통해 중앙제어장치(101)와 연결된다.

도면 부호 181은 몸체(100)를 올려놓기 위한 턴 테이블(turn table)로, 상기 몸체는 공극(170)을 통해 턴 테이블에 프런트(front) 혹은 탑(top) 로딩된다.

도면 부호 188는 메모리 내장형 무선 RF IC혹은 전자태그(tag)장치로 미생물 분석을 위한 프로토콜, 분석 알고리즘, 판독을 위한 표준 제어값를 포함한다. 또한 개인 암호화 정보 및 미생물 분석장치의 ID(identification)가 저장될 수 있어, 타인이 함부로 사용할 수 없도록 할 수 있다.

상기 무선 RF IC(188)는 스마트 IC카드 형태가 선호된다. 상기 무선 RF IC(188) 정보는 무선 송수신를 통해 중앙제어장치(101)에 제공되어 지며, 개인 암호화를 위해 활용되어진다. 도면부호 110은 상기 무선 RF IC(188)에 전원을 공급키 위한 무선전파 발생부이다. 상기 무선전파 발생부에 의한 전파는 플레밍의 법칙에 따라 무선RF IC(188)속에 내장된 유도 코일을 감응시켜 충분한 양의 전기를 생산해 무선 RF IC(188)에 전원을 공급한다.

본 발명의 미생물 분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 무선 RF IC(188)는 온도 측정기능을 갖고 있어 배지 챔버의 온도를 계측하여 중앙제어장치(101)에 무 선송신하는 것을 특징으로 한다. 배지 챔버(132)의 온도가 높거나 낮으면 중앙제어장치(101)는 가열(heating) 수단(240) 혹은 냉각(cooling) 수단에 의해 일정한 온도를 유지토록 한다. 본 발명에 있어서 배지 챔버(132)의 온도는 미생물 증식에 적합한 섭씨 35도에서 40도 사이 중 선택된 온도를 유지하는 것이 선호된다. 상기 냉각 수단은 몸체(100)의 회전 혹은 회전 팬(fan)에 의한 것이 선호된다.

가열된 상기 배지 챔버(132)의 온도를 바람에 의해 냉각 시키기 위해 몸체를 회전시키커나 회전팬을 돌리는 한편 상기 RF IC에 의해 측정된 온도를 기준으로 하여 원하는 온도까지 배지 챔버(132)를 냉각시키기 위해 상기 몸체(100)를 더 회전시키는 것이 선호된다. 이를 위해 상기 무선 RF IC(188)는 상기의 배지챔버(132)의 온도를 판독하여 그 결과를 중앙제어장치(101)로 무선송신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 미생물 분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 가열수단은 RF IC의 출력단에 연결된 나노(nano) 패턴(240)이 선호되며 RF IC의 전력공급의 온오프 간격과 전력량에 의해 가열 수단(240)의 온도가 제어되는 것이 선호된다.

본 발명의 또 다른 측면은, 상기 가열수단은 상기 레이저 빔 발생장치(5a)의 스캔닝 빔 동작에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 미생물 분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 무선 RF IC(188)는 미생물 분석장치의 검사에 따른 검사일자 및 검사 결과, 검사의 유효기간, 미생물 분석 결과등에 대한 정보가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다. 미생물 분석후, 미생물 분석장치를 RF IC 판독기에 갖다대거나 혹은 몸체(100)을 미생물 분석장치에 로딩함으로서 그에 대한 정보를 재확인할수 있다. 상기 미생물 분석 결과는 상기 이미지 센서(103)에 의해 얻어진 배지 챔버(132)의 칼라 이미지가 선호된다.

상기 검사 결과는 상기 배지챔버(132)의 칼라 이미지를 분석하여, 미생물 종류에 따른 집락(colony) 밀도 및 집락의 개체수(population) 가 선호된다.

본 발명의 미생물 분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 중앙제어 장치(101)는 몸체(100)의 검사결과, 검사일자 및 미생물 분석 결과를 무선 RF IC(188)에 내장된 메모리 또는 저장장치(113)에 저장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 미생물 분석장치에 있어서, 바람직하게는 상기 입출력장치는 USB(Universal Serial Bus) 혹은 IEEE1394 혹은 ATAPI 혹은 SCSI 혹은 인터넷 통신망 의 통신 규격을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 입출력장치(111)를 통해, 검체의 품명, 검체의 수집 장소, 검체의 수집 일시등 검체 자체에 대한 정보들을 입력할 수 있다.

도 9은 상기 레이저 빔 발생장치(5a) 와 이미지 센서(103)가 설치 배치된 스라이더(slider)(211)의 윗 도면의 일실시예를 나타낸다. 상기 스라이더(slider)는 스라이드(slide) 모터(109) 축에 연결된 웜(worm) 기어연결부(109a,109b)에 의해 이동 제어된다.

상기 스라이더(slider)는 스라이드 아암(108a,108b)를 가이드(guide)로 사용하여 미끄러지듯 이동된다. 상기 스라이드 아암(108a,108b)는 나사(110a,110b,110c,110d)을 통해 미생물분석장치 (200)의 몸체에 체결된다. 도면 110b은 플렉셔블 케이블(flexible cable)이며 웨이퍼 혹은 하네스(110a)을 통해 연 결된다.도면부호 181은 상기의 스핀들(spindle) 모터(102)에 의해 회전하는 턴 테이블이다.

도 10은 도 8의 미생물 분석장치(200)의 전체 단면도이다.

도면부호 200a는 미생물 분석장치(200)를 지지하고 있는 외곽몸체이다. 미생물 분석장치(200)의 밑면에는 회로기판(140)이 상기 외곽몸체(200a)에 이음 체결되어있고, 회로 기판위에 미생물 분석장치(200)를 제어하기 위한 중앙제어 장치(101),저장장치(113) 및 입출력장치(111)가 상기 회로기판(140)위에 배치 설계되여 있다. 상기 중앙제어 장치(101)는 상기 몸체(100)의 회전 혹은 정지를 위해 스핀들(spindle) 모터(102)를 제어할뿐만 아니라, 스라이드(slide) 모터(109) 제어에 의해 스라이더(211)상에 설계 배치된 이미지 센서(103)의 이동을 제어뿐만 아니라, 밸브 개폐 동작시 밸브에 열을 가하기 위해 레이저 빔 발생장치(5a)의 위치를 해당 밸브의 반경 위치로 이동시킨다.

상기 이미지 센서(103)는 스라이더(211)상에 탑재 되든지 회로기판(140)상에 배치될수 있다. 도면에는 스라이더(211)상에 이미지 센서(103)가 탑재된 것만 표시하였다.

또한 상기 중앙제어장치(101)는 현재 미생물 분석장치(200)에 로딩(loading)된 몸체가 미생물 분석용 인지 판단한다.

본 발명에서, 바람직하게는 상기 몸체(100)가 미생물 분석 장치(200)에 로딩(loading) 되는 시점에서 상기 무선 RF IC(188)를 통해, 상기 중앙 제어장치(101)에 몸체(100)의 고유 ID를 무선 송신토록 함으로서, 현재 미생물 분석장치(200)에 로딩(loading)된 몸체(100)가 미생물 분석용인 것을 중앙제어 장치(101)가 인식하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명 또 다른 측면은, 상기 몸체(100)가 미생물 분석 장치에 로딩(loading) 되는 시점에서 몸체 상의 바코드를 상기 이미지 센서(103)에 의해 센싱하고 이를 상기 중앙 제어 장치(101)에 의해 분석함으로서, 현재 미생물 분석장치(200)에 로딩(loading)된 몸체가 미생물 분석용인 것을 중앙제어 장치(101)가 인식하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명 또 다른 측면은, 상기 몸체(100)가 미생물 분석 장치에 로딩(loading)되는 시점에서 몸체 상의 특정 표시(mark) 내지 무늬(pattern)를 상기 이미지 센서(103)에 의해 센싱하고 이를 상기 중앙제어 장치(101)에 의해 분석함으로서, 현재 미생물 분석장치(200)에 로딩(loading)된 몸체가 진품의 미생물 분석용 몸체인 것을 중앙제어 장치(101)가 인식하도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 이미지 센서(103)에 의해 얻어진 배지 챔버(132)에 대한 이미지 정보는 상기 스라이더(211)에 연결된 flexible cable(110b)를 통해 중앙제어 장치(101),저장장치(113) 혹은 입출력장치(111)로 보내질수 있다.

상기 스라이더(211)상의 이미지 센서(103) 또는 회로기판(140) 위에 배치설계된 이미지 센서에 의해 얻어진 배지 챔버(132)에 대한 이미지 정보는 중앙 제어 장치(101), 저장장치 혹은 입출력장치(111)에 보내진다.

104는 공극(170)에 로딩된 몸체(100)의 압착수단으로 강자성체 104a와의 자력인력에 의해 압착되며 수직이동과 공회전이 가능하도록 설계되는 것이 선호된다.

또한 강자성체 181a는 턴테이블(181)과의 자력인력에 의해 압착되는 것이 선호된다. 상기 턴테이블(181)과 압착수단(104)은 영구 자석이 선호된다.

도 11은 상기 턴테이블(181), 강자성체 181a 과 압착수단(104)에 대한 또 다른 일 실시예이다. 상기 강자성체 181a는 상기 턴테이블(181)의 노브(181c)(knob)와 기계적으로 맞물릴수 있도록 홈(181b)을 갖는 경우를 보인다.

도면부호 40는 상기 이미지 센서의 조명(illumination)을 위한 적어도 한개 이상의 LED(light Emitting Diode)이며, 상기 이미지 센서(103) 혹은 LED는 스라이더(211)상에 탑재되거나 배지 챔버(132)의 상측 혹은 하측에 설치될수 있다.

상기 이미지 센서(103)는 CCD 혹은 CMOS 혹은 픽셀(pixel) 단위로 광량을 센싱하는 line image sensor가 선호된다.

본발명에서, 상기 line image sensor는 리니어 센서 어레이(linear sensor array) 혹은 CIS(Contact Image Sensor) 가 선호된다.

본 발명에서, 상기 이미지 센서(103)는 배지 챔버(132)의 이미지 정보를 얻기 위해 상기 스라이더(slider)(211)를 배지 챔버(132)에 해당하는 반경으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

도 12 내지 도 14은 미생물 분석을 위한 제반 공정이 집적화된 몸체(100) 실시예 및 미생물 분석장치의 사용예를 포함한다. 이하 이들 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시예에서는 몸체(100)가 윗 몸체(1)과 아래 몸체(2)가 접착테이프(2a)에 의해 적층 결합되고 밸브로서 상기 수압 버스트 밸브가 채용된 실시예를 보인다.

도면부호 121a,121b,121c 및 121d은 검체를 주입하기 위한 검체 주입구를 나타내고, 또한 상기 몸체(100)는 상기 검체 주입구를 통해 주입된 검체를 일시 저장 하기 위한 적어도 한개이상의 프렙 챔버(130a,130b,130c,130d); 상기 검체내의 미생물에 대해 영양분을 제공하기 위한 배지(80)를 제공하는 적어도 하나 이상의 배지 챔버(132a,132b,132c,132d); 찌거기 및 과잉 검체를 모으기 위한 트레쉬 챔버(133a,133b,133c,133d); 및 상기 챔버들 사이에 유체 및 검체를 이동시키기 위한 밸브(70a,70b,70c,70d,71a,71b,71c,71d)를 포함한다. 도면 부호 170은 공극을 나타낸다.

각각의 프렙챔버(130a,130b,130c,130d)마다에는 다른 종류 또는 같은 종류의 검체를 주입할수 있다. 또한 상기 배지 챔버(132a,132b,132c,132d)에는 같은 배지 또는 다른 종류의 배지를 내장할수 있다. 따라서 상기 몸체(100)를 가지고 상기 단일검체에 대한 다종 미생물 검사 및 다종검체에 대한 단일 미생물 검사가 가능하다.

프랩챔버(130a,130b,130c,130d)내의 검체를 배지 챔버(132a,132b,132c,132d)로 이송하기 위해서는 내측에 설치된 수압버스트 밸브(70a,70b,70c,70d)을 개방하여야 한다.

상기 외측에 설치된 수압버스트 밸브(71a,71b,71c,71d)은 내측에 설치된 수압버스트 밸브(70a,70b,70c,70d)보다 원심력이 다 강하게 작용하므로 내측에 설치 된 수압버스트 밸브(70a,70b,70c,70d)가 먼저 개방되기 위해서는 내측 설치된 수압버스트 밸브(70a,70b,70c,70d)의 박막접착테이프의 접착 면적을 외측에 설치된 수압버스트밸브(71a,71b,71c,71d)보다 더 크게하여 폐쇄 강도(closing strength)을 강하게 해주든지 내측에 설치된 수압버스트 밸브(70a,70b,70c,70d) 개방시 상기 레이저 빔 발생장치(5a)에 의해 내측에 설치된 수압버스트밸브(70a,70b,70c,70d)를 "펄스 빔" 혹은 "스캔닝 빔" 동작에 의해 가열해주어야 한다.

상기 버스트 밸브(70a,70b,70c,70d)의 개방에 의해 배지 챔버(132)내로 이동한 검체는 배지(80) 표면을 골고루 도포하여 접종원이 배지에 접종이 되도록해야 한다.

배지 챔버(132a,132b,132c,132d)의 내측 높이(131a)는 외측 높이 (131b)보다 챔버의 높이가 더 작다. 따라서 상기 배지챔버내에 유입된 검체는 모세관 현상에 의해 배지 챔버의 원중심 방향으로 모이게 된다. 이후, 몸체를 회전시키면 원심력에 의해 검체는 배지 챔버의 방사방향 의 외측으로 이동하게 되고 이후 몸체(100)의 회전을 멈추면 모세관 현상에 의해 배지 챔버의 내측으로 검체가 다시 이동하게 된다. 이것을 수차례 반복하면, 배지(80)의 표면에 검체가 골고루 도포되게 된다. 이후, 버스트 밸브(71a,71b,71c,71d)을 개방하여 과잉 검체를 트레쉬 챔버(133a,133b,133c,133d)로 이동시킨다. 그러나 프렙챔버의 내측 높이는 외측 높이보다 챔버의 높이가 더 높다. 이는 주입동안 모세관 현상에 의해 프렙챔버에 주입된 검체가 외측에 모이도록하여 검체 주입을 용이토록한다.

도 12a는 상기 수압 버스트 밸브(71b)의 상세도 이다.

이하, 상기 배지(80)의 표면을 검체로 도포하고 과잉 검체를 트레쉬 챔버로 이동 시킴으로서 배지(80)에 접종이 이루어 지는 것을 "도포 접종" 이라 칭한다.

상기 도포 접종에 의해, 기존 수작업에 의해 이루어 졌던 스트리킹(streaking) 작업을 자동화 할수 있다.

이하, 도 12 및 도 13를 참조하여 본 발명의 미생물 분석 장치의 사용실시예를 설명한다.

＜실시예＞

(1)채취봉(300a)을 샘플러(300)로부터 분리한다.

도면 부호 63와 63a는 채취봉(300a)와 배양튜브(300b)간에 착탈이 가능토록 나사(screw) 체결부를 제공한다.

상기 채취봉(300a)의 말단에는 검사부위로부터 검체를 채취하기 위한 면봉(60)이 있다. 사용자는 의심되는 장소 내지 검사 부위(55)로부터 면봉(60)을 사용하여 검체를 채취한다 (1단계).

(2)이후, 채취봉(300a)과 배양튜브(300b)을 나사(screw) 체결부(63,63a)를 통해 결합하고 24시간 증균 배양한다. 상기 배양튜브(300b)에는 증균 배양액(69)가 보관되어 있어 미생물의 번식을 돕는다(2 단계). 상기 증균 배양액는 펩톤수(peptone water)가 선호된다.

(3)2단계 완료후, 배양 캡(67)을 샘플러(300)로부터 분리한다(3단계). 도면 부호 67과 67a는 배양캡(67)와 배양튜브(300b)간에 착탈이 가능토록 나사(screw) 체결부를 제공한다.

(4)이후, 몸체(100)의 검체주입구(121)을 통해, 배양튜브(300b)내에 있는 증균된 검체를 이송시킨다(4단계). 이때 핸들(62)에 설치된 공기주머니(62a)를 손가락으로 눌러 배양튜브(300b)내에 있는 증균된 검체를 상기 프렙챔버(130a,130b,130c,130d)로 이송시킨다. 도면 부호 69는 필터(filter)로 증균배양액(69)속에 있는 이물질이 몸체(100)로 이송되지 않토록 걸러주는 역할을 한다.

(5)이후, 상기 프렙챔버(130a,130b,130c,130d)내에 저장된 검체는 버스트 밸브(70a,70b,70c,70d)의 개방에 의해, 배지챔버(132a,132b,132c,132d)내로 이동된다.

(6)이후, 상기 도포 접종 동작에 의해 상기 배지챔버내에 있는 배지의 표면을 검체에 의해 도포한다.

(7)이후, 버스트 밸브(71a,71b,71c,71d)을 개방하여, 상기 배지챔버내의 잉여검체를 트레쉬 챔버(133a,133b,133c,133d)로 이송한다.

(8)이후, 24시간 배지 챔버내에서 미생물을 배양한다.

(9)이후, 상기 이미지 센서에 의해 배지챔버을 판독하고, 상기 중앙제어 장치에 의해 집락을 계수하여 미생물에 대한 정성 및 정량분석 한다.

(10)이후, 선택사항으로 상기 판독 결과에 따른 검사 결과를 컴퓨터 모니터 상에 표시되고, 자동 혹은 수동으로 인터넷 망을 통해 원격 접속되어 원격 전송된다.

(11)원격지에서는 상기 검사결과를 바탕으로 사용자의 위생점수를 계산하여 상기 입출력 장치에 재 전송하고 해당 위생점수가 사용자의 표시장치 내지 상점간 판( signboard)에 표시된다.

상기 위생점수는 검사 회수와 미생물의 집락 밀도를 기준으로 산정하는 것이 선호된다.

도 14는 상기 배지 챔버내에서 미생물을 배양된 결과를 보인 일례이다.

각 점(spot)들은 미생물의 집락을 나타내며, 크로모 제닉 배지를 사용한 경우 미생물마다 각기 다른색을 나타낸다.

만약 미생물 분석장치(100)에 의한 미생물 분석 중, 사용자에 의한 몸체의 추출(eject) 혹은 멈춤(stop) 요구시, 미생물 분석장치는 이를 무시한 채 분석을 계속 진행한다. 이때 경고 메시지(warning message)를 사용자에게 알려주든가 패스워드를 요구한다.

패스워드가 맞는 경우 사용자에 의한 몸체의 추출 혹은 멈춤 요구를 받아들인다.

또한 상기 무선 RF IC(188)의 메모리에는 몸체의 사용 이력, 유효기간 정보 혹은 분석할수 있는 미생물의 종류에 관한 정보가 저장되어 있다.

즉, 미생물 분석장치를 사용 중, 혹은 완료시 몸체를 미생물 분석장치로부터 추출했을 때, 상기 무선 RF IC(188)의 메모리에 그것에 대한 이력(history)을 기록 하여, 추후 미생물 분석장치에 재 로딩(loading)하였을 때 사용 불가 몸체임를 사용자에게 알려 준다.

또한 상기 바코드 패턴은 몸체의 고유ID(identification) 정보 혹은 유효기간 정보 혹은 분석하고자 하는 미생물 종류가 저장되어 있다.

상기 유효기간 정보에 의해 유효기간이 지난 몸체에 대해서도 사용 불가용임을 사용자에게 알려 준다.

도 15는 상기 도 13의 2단계에서 샘플러(300)내의 미생물을 증균 배양하는 동안 최적의 항온(constant temperature)상태를 유지하기 위한 항온기 또는 온도제어장치(730)를 내장한 미생물 분석 장치(200)의 일실시예를 보인다.

상기 증균 배양은 항온기 또는 온도제어장치 (730)에 샘플러(300)의 배양튜브(300b)을 삽입함으로서 이루어 지는 것이 선호된다.

상기 몸체의 미생물 분석장치(200)에 로딩은 탑 로딩(top loading)하기 위한 커버(751)를 열고 턴테이블(181)에 몸체(100)를 맞추어 끼워 넣으면 된다.

또한 미생물 분석장치(200)는 분석 시작 버튼(745) 및 정지버튼(746)을 갖는다. 도면부호742는 미생물 분석장치의 전원 온오프 버튼이고, 741은 전원 상태를 표시하기 위한 LED이다.

도면부호760은 미생물 분석장치 의 진행상태를 표시해주는 표시장치로 액정 표시장치(LCD)가 선호된다.

상기 표시장치(760)는 분석 결과를 표시해주거나 미생물 분석장치의 주요공정에 따른 진행상태를 표시해준다.

상기 표시장치(760)에 상기 주요공정(프렙 공정, 증균 공정, 배양공정) 및 단계에 따른 진행률을 퍼센트(％) 혹은 막대 그라프(bar graph)형식으로 표시해 줄 수 있다.

또한 상기 표시장치(760)는 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface) 제공 해 줄 수 있다. 상기 그래픽 사용자 인터페이스는 사용자가 상기 항온기에 대한 온도 설정, 배양 시간 설정을 제공하는 것이 선호된다.

또한 배양시간 경과시 이를 알람(alarm)을 통해 사용자에게 통지하는 것이 선호된다.

또한 본 발명에서는, 바람직하게는 상기 미생물분석장치는 상기 배지 챔버의 이미지를 판독 분석하여 특정 미생물에 대한 음성, 양성 혹은 미생물 수치를 정량화하기 위한 계산 소프트웨어를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 구체예와 실시예로 본 발명을 설명하고 있으나 이에 본 발명을 국한시키고자 함은 아니다. 또한, 여기에서 설명을 하는 것에 추가하여 다양한 변형 및 변화가 가능함을 당해 업자는 인지할 것이다. 이와 같은 변형 또한 첨부된 특허청구범위의 범위에 속한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 미생물 분석장치 및 이를 이용한 분석방법은 유체내 소량의 미생물을 탐지하는데 적합하다. 특히 본 발명의 미생물 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법은 미생물의 증균, 도포(접종), 배양, 검출 등의 일련의 공정을 자동화할수 있는 간단한 미생물 분석 장치 및 이를 이용한 분석 방법를 제공한다.

Claims (2)

1. 검체를 주입하기 위한 검체 주입구;

   검사부위로부터 검체를 수집하고 수집된 검체를 상기 검체 주입구에 주입하기 위한 샘플러(sampler);

   상기 검체 주입구로부터 주입된 검체를 일시 저장하기 위한 프렙 챔버;

   상기 프렙챔버의 검체를 취해 검체내의 미생물에 대해 영양분을 제공하기 위한 배지(culture medium)를 제공하는 적어도 하나 이상의 배지 챔버;

   찌거기 및 과잉 검체를 모으기 위한 트레쉬 챔버;

   상기 챔버들 사이에 유체 및 검체를 이동시키기 위한 밸브;

   상기 검체의 이동 경로를 제공하는 유로(채널); 및

   상기 유로, 밸브 및 챔버가 집적화된 회전 가능한 몸체를 구비한 미생물 분석 장치.
2. 샘플러를 이용해 프렙 챔버에 검체을 주입하는 단계;

   검체를 증균배양하는 단계;

   프렙 챔버내의 검체를 배지챔버로 이송하는 단계;

   배지 챔버로 이송된 검체를 가지고 배지챔버내의 배지표면에 도포 접종하는 단계;

   도포 접종후 잉여 검체를 트레쉬 챔버에 모으는 세정 단계;

   이미지 센서에 의한 배지챔버의 판독 단계;

   배지챔버 판독 단계 및 미생물 집락의 계수화 단계;

   상기 배지챔버 판독 결과를 원격지 서버로 송신하는 단계를 포함하는, 제 1 항을 따른 미생물 분석장치를 이용한 분석 방법.

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