KR101719718B1 - Apparatus and method for measuring ripening degree using light-emitting microorganisms - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면은 (a) 피검 대상 외부의 가스 시료를 채취하는 단계; (b) 상기 가스 시료를 발광 미생물 배양액과 반응시키는 단계; 및 (c) 상기 발광 미생물의 반응 전후의 발광 세기를 비교하는 단계;를 포함하는 과일 숙성도 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 피검 대상 외부의 가스 시료를 흡입하는 시료 인입부; 상기 시료 인입부와 연결된, 발광 미생물 배양액을 포함하는 반응부; 상기 반응부의 발광 세기를 측정하여 전기신호로 변환하는 감지부; 상기 전기신호에 근거하여 광 변화량을 출력하는 표시부; 및 상기 시료 인입부에 흡입력을 부여하는 조작부;를 포함하는 과일 숙성도 측정 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a biological sample, comprising the steps of: (a) (b) reacting the gas sample with a luminescent microorganism culture solution; And (c) comparing the light emission intensity before and after the reaction of the light emitting microorganism.
According to another aspect of the present invention, there is provided a gas sampling apparatus including: a sample inlet for sucking a gas sample outside an object to be examined; A reaction part including a culture medium for luminescent microorganisms connected to the sample inlet part; A sensing unit for measuring the intensity of the light emitted from the reaction unit and converting the measured intensity into an electric signal; A display unit for outputting a light change amount based on the electrical signal; And an operating unit for applying a suction force to the sample inlet unit.
Description
본 발명은 발광 미생물을 이용한 숙성도 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피검대상 외부의 가스 시료와 발광 박테리아의 반응 전후에 발광 활성을 비교하여 과일의 숙성도를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for measuring the degree of maturity of fruit by comparing the luminescence activity before and after a reaction between a gas sample outside the subject and a luminescent bacteria, .
농업에서는 수확한 생산물과 소비자에게 판매되는 최종 생산물의 품질이 일치해야 하기 때문에 수확하기 전에 과일 및 채소의 숙성도와 품질을 측정하는 것은 매우 중요하다. 그러나 과일 및 채소의 숙성도는 측정하기 어렵고, 특히 과일 및 채소의 색깔이 숙성도와 관계가 없을 때에는 그 어려움이 더하다. 또한, 과일 및 채소의 숙성도는 전문가가 판단하지만, 대량의 생산물을 검사하는데 있어서 현실적인 해결책이 될 수 없다. It is important to measure the maturity and quality of fruits and vegetables before harvesting because the quality of harvested produce and the final product sold to consumers must match. However, the degree of aging of fruits and vegetables is difficult to measure, especially when the color of fruits and vegetables is not related to aging. In addition, the aging of fruits and vegetables is judged by experts, but it can not be a realistic solution for testing large quantities of products.
일반적으로 과일의 숙성도를 파악하기 위한 기존 방식들은 침입도계 또는 충격력을 이용하여 과일 및 채소의 단단함을 측정하거나, 숙성도와 관련된 화학 레벨과 파라미터들(pH, 적정 산도, 당산비 함량)을 측정한다. 그러나, 상기 방법들은 파괴적이므로 과일 및 채소의 상품성을 저해할 수 있다. Conventional methods for determining the degree of aging of fruits generally measure the hardness of fruits and vegetables using invasion or impact forces, or measure chemical levels and parameters (pH, titratable acidity, and saccharic acid content) associated with aging . However, these methods are destructive and can hinder the commerciality of fruits and vegetables.
최근 들어 과일 및 채소 숙성도를 측정하기 위한 비파괴적 방식들로 NMR (Nuclear Magnetic Resonance)과 PMR (Proton Magnetic Resonance)이 있으며, 상기 방식들은 당산비 레벨을 측정하고, 비전 시스템을 이용하여 과일 및 채소의 표면 색깔을 측정하며, 음향 방식을 이용하여 과일 및 채소의 단단함을 측정한다. 그러나 상기 방식들은 비싼 장비가 요구되고, 과일 및 채소의 색깔과 숙성도가 일치하지 않아 높은 수준의 정확도가 구현되지 않을 수 있다. In recent years, non-destructive methods for measuring the degree of fruit and vegetable aging include NMR (Nuclear Magnetic Resonance) and PMR (Proton Magnetic Resonance). These methods measure the saccharide acid level and use a vision system to measure fruit and vegetables And the hardness of fruits and vegetables is measured using an acoustic method. However, these methods require expensive equipment and may not achieve a high level of accuracy due to the inconsistent color and aging of fruits and vegetables.
따라서 신뢰할 수 있고, 경제적이며, 비파괴적인 방법으로 과일 및 채소의 숙성도를 확인할 수 있고 일반인도 전문적인 지식 없이 쉽게 판독할 수 있으며, 소비자와 생산자, 유통업자가 모두 만족할 수 있는 기술이 요구되고 있다. Therefore, there is a demand for a technique that can confirm the aging of fruits and vegetables by a reliable, economical, and non-destructive method, easily readable by the general public without professional knowledge, and satisfactory to consumers, producers and distributors.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 경제적이고 비파괴적으로 과일의 숙성도를 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention is intended to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method capable of measuring the degree of aging of fruits in an economical and non-destructive manner.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은 (a) 피검 대상 외부의 가스 시료를 채취하는 단계; (b) 상기 가스 시료를 발광 미생물 배양액과 반응시키는 단계; 및 (c) 상기 발광 미생물의 반응 전후의 발광 세기를 비교하는 단계;를 포함하는 과일 숙성도 측정 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, one aspect of the present invention provides a method of measuring a biological sample, comprising the steps of: (a) (b) reacting the gas sample with a luminescent microorganism culture solution; And (c) comparing the light emission intensity before and after the reaction of the light emitting microorganism.
일 실시예에 있어서, 상기 가스 시료가 에틸렌 가스를 포함할 수 있다.In one embodiment, the gas sample may comprise ethylene gas.
일 실시예에 있어서, 상기 발광 미생물이 비브리오 피쉐리(Vibrio fischeri), 포토박테리움 포스포럼(Photobacterium phosphoreum), 또는 발광이 가능하도록 형질 전환된 재조합 미생물일 수 있다.In one embodiment, the light emitting microorganism is selected from the group consisting of Vibrio fischeri ), Photobacterium forum phosphoreum , or a recombinant microorganism transformed to enable luminescence.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 측면은 피검 대상 외부의 가스 시료를 흡입하는 시료 인입부; 상기 시료 인입부와 연결된, 발광 미생물 배양액을 포함하는 반응부; 상기 반응부의 발광 세기를 측정하여 전기신호로 변환하는 감지부; 상기 전기신호에 근거하여 광 변화량을 출력하는 표시부; 및 상기 시료 인입부에 흡입력을 부여하는 조작부;를 포함하는 과일 숙성도 측정 장치를 제공한다.In order to accomplish the above object, another aspect of the present invention provides a sample injection apparatus including: a sample inlet for sucking a gas sample outside an object to be examined; A reaction part including a culture medium for luminescent microorganisms connected to the sample inlet part; A sensing unit for measuring the intensity of the light emitted from the reaction unit and converting the measured intensity into an electric signal; A display unit for outputting a light change amount based on the electrical signal; And an operating unit for applying a suction force to the sample inlet unit.
일 실시예에 있어서, 상기 가스 시료가 에틸렌 가스를 포함할 수 있다.In one embodiment, the gas sample may comprise ethylene gas.
일 실시예에 있어서, 상기 발광 미생물이 비브리오 피쉐리(Vibrio fischeri), 포토박테리움 포스포럼(Photobacterium phosphoreum), 또는 발광이 가능하도록 형질 전환된 재조합 미생물일 수 있다.In one embodiment, the light emitting microorganism is selected from the group consisting of Vibrio fischeri ), Photobacterium forum phosphoreum , or a recombinant microorganism transformed to enable luminescence.
일 실시예에 있어서, 상기 반응부가 시료 저장부 및 발광 미생물 배양액이 주입된 미생물 저장부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the reaction part may include a sample storage part and a microorganism storage part into which the light emitting microorganism culture solution is injected.
일 실시예에 있어서, 상기 시료 저장부의 외벽이 반투과성막일 수 있다.In one embodiment, the outer wall of the sample storage part may be a semipermeable membrane.
일 실시예에 있어서, 상기 감지부가 포토다이오드(Photodiode), 포토트랜지스터(Photo Transistor), 포토사이리스터(Photothyristor), CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서, 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지 센서일 수 있다.In one embodiment, the sensing unit may be a photodiode, a phototransistor, a photothyristor, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) have.
본 발명은 경제적이고 피검 대상에 대한 물리적인 손상 없이 숙성도를 효과적으로 측정할 수 있는 방법을 제공한다. The present invention provides an economical and effective method for measuring the degree of maturation without physical damage to the subject.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과일 숙성도 측정 장치를 도식화한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응부의 구조를 도식화한 것이다. FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for measuring the degree of fruit maturity according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view illustrating a structure of a reaction part according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은 (a) 피검 대상 외부의 가스 시료를 채취하는 단계; (b) 상기 가스 시료를 발광 미생물 배양액과 반응시키는 단계; 및 (c) 상기 발광 미생물의 반응 전후의 발광 세기를 비교하는 단계;를 포함하는 과일 숙성도 측정 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, one aspect of the present invention provides a method of measuring a biological sample, comprising the steps of: (a) (b) reacting the gas sample with a luminescent microorganism culture solution; And (c) comparing the light emission intensity before and after the reaction of the light emitting microorganism.
상기 과일은 식용 가능한 식물의 열매를 지칭하는 것으로, 그 종류가 특별히 한정되지 않으며, 널리 재배되고 유통되는 통상의 과일류를 모두 포함할 수 있다. The fruit refers to the fruit of an edible plant, and the kind thereof is not particularly limited, and may include all kinds of ordinary fruits that are widely cultivated and circulated.
통상적으로 상기 과일은 숙성될 때 또는 예정 세포사가 일어날 때 에틸렌을 합성할 수 있다. 상기 에틸렌은 식물 호르몬의 일종으로 L-메티오닌(L-methionine)을 전구체로하여 S-아데노실메티오닌(S-adenosyl methionine), 1-아미노사이클로 프로판-1-카복실산(1-aminocyclo propane-1-carboxylic acid) 순으로 변환된 후 최종적으로 1-아미노사이클로 프로판-1-카복실산 산화효소에 의해 합성될 수 있다. Typically, the fruit is able to synthesize ethylene when it is aged or when prospective cell death occurs. Ethylene is a kind of plant hormone, which is produced by using L-methionine as a precursor and using S-adenosyl methionine, 1-aminocyclo propane-1-carboxylic acid acid, and finally synthesized by 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase.
상기 에틸렌(CH2CH2)은 식물호르몬의 일종으로 모든 식물 조직에서 기체 상태로 존재할 수 있으며, 숙성에 의해 합성된 에틸렌은 식물 조직 외부로 확산될 수 있다. 상기 에틸렌은 엽록소의 분해를 촉진하고 안토시아닌(antocyanins) 또는 카로티노이드(carotenoids) 색소의 합성을 유도하여 과일의 색을 붉은 색 또는 소정의 색으로 변화시킬 수 있으며, 과일의 후숙 및 연화를 촉진시킬 수 있다.The ethylene (CH 2 CH 2 ) is a kind of plant hormone and may exist in a gaseous state in all plant tissues, and ethylene synthesized by aging may diffuse out of the plant tissue. The ethylene promotes the decomposition of chlorophyll and induces the synthesis of antioxidants or carotenoids to change the color of the fruit to red or a predetermined color and promote the fruiting and softening of the fruit .
상기 에틸렌 생성량은 과일의 종류에 따라 상이하나, 수확을 전후로 증가 하며, 성숙된 과일은 다량의 에틸렌을 생성할 수 있다. 특히, 상기 에틸렌의 농도가 0.1 내지 1.0 ppm에 이르면 과일이 과도하게 숙성되어 조직이 무르게 될 수 있다. The amount of ethylene produced varies depending on the type of fruit, but increases before and after harvest, and mature fruit can produce a large amount of ethylene. Particularly, when the concentration of ethylene reaches 0.1 to 1.0 ppm, the fruit may be aged excessively and the tissue may become torn.
상기 에틸렌은 모든 식물 조직에서 가스 상태로 존재하면서 성장 호르몬이나 숙성 호르몬으로 작용하여 과일 호흡과 숙성 촉진 작용을 일으켜 과채류의 착색을 증진시킬 수 있으므로, 상기 과일에서 방출되는 에틸렌의 방출량을 정량하여 과일의 숙성 정도를 평가할 수 있다. Since the ethylene is present in a gaseous state in all plant tissues, it acts as a growth hormone or a mature hormone to promote fruit respiration and aging, thereby improving the coloring of fruit vegetables. Therefore, the amount of ethylene released from the fruits is quantified, The degree of aging can be evaluated.
따라서, 상기 과일 숙성도 측정 방법은 (a) 피검 대상 외부의 가스 시료를 채취하는 단계; (b) 상기 가스 시료를 발광 미생물 배양액과 반응시키는 단계; 및 (c) 상기 발광 미생물의 반응 전후의 발광 세기를 비교하는 단계;를 포함할 수 있다. Accordingly, the method for measuring the degree of fruit maturity comprises the steps of: (a) sampling a gas sample outside the subject to be examined; (b) reacting the gas sample with a luminescent microorganism culture solution; And (c) comparing light emission intensity before and after the reaction of the light emitting microorganism.
상기 피검 대상은 숙성도 측정의 대상이 되는 통상의 과일일 수 있으나, 이에 한정되지 아니하고, 경채류, 근채류, 과채류, 화채류의 채소류, 및 화훼 등 모든 식물류를 포함할 수 있다. The subject to be tested may be ordinary fruit to be subjected to the measurement of the degree of maturity, but is not limited thereto, and may include all plants such as deep-fried vegetables, root vegetables, fruit vegetables, green vegetables, and flowers.
상기 피검 대상은 숙성에 의해 조직 내에 생성된 에틸렌이 공기 외부로 확산될 수 있으므로, 상기 에틸렌이 포함된 피검 대상 외부의 가스 시료를 채취하고 상기 가스 시료 및 발광 미생물을 반응시켜 상기 에틸렌을 용이하게 정량할 수 있다. Since ethylene produced in the tissue by aging can be diffused out of the air, the gas sample and the light emitting microorganism are collected from the test subject outside the test subject containing the ethylene, and the ethylene is easily quantified can do.
즉, 상기 피검 대상인 과일은 숙성에 의해 외부로 에틸렌을 방출하므로 상기 피검 대상 외부의 가스 시료 및 발광 미생물 배양액이 접촉될 때, 상기 가스 시료에 포함된 에틸렌은 상기 배양액에 용해될 수 있다. That is, the fruit to be tested releases ethylene to the outside due to aging. When the external gas sample and the light emitting microorganism culture liquid come into contact with each other, the ethylene contained in the gas sample can be dissolved in the culture solution.
이때, 상기 에틸렌은 상기 배양액에 용해되어 산화 에틸렌(ethylene oxide)으로 전환될 수 있다. 상기 산화 에틸렌은 생화학적으로 반응성이 매우 높아 생물의 신경계에 대한 손상을 유발하며, 수중 생명체의 생물학적인 활성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. At this time, the ethylene may be dissolved in the culture solution and converted to ethylene oxide. The ethylene oxide is very biochemically highly reactive, which causes damage to the nervous system of the organism and can adversely affect the biological activity of aquatic organisms.
따라서, 상기 피검 대상 외부의 가스 시료를 채취하여 상기 발광 미생물과 반응시킴으로써 상기 피검 대상의 에틸렌 방출량을 용이하게 정량할 수 있으며, 상기 결과에 기반하여 피검 대상의 숙성도를 측정할 수 있다. 상기 발광 미생물은 독성 물질에 취약하여 매우 민감하게 반응하므로, 독성 물질의 신속한 검출을 가능하게 하며, 배양을 위한 비용이 저렴하므로 경제성이 우수하다. Therefore, it is possible to easily quantify the ethylene release amount of the test subject by collecting the gas sample outside the subject and reacting with the light emitting microorganism, and the degree of maturation of the test subject can be measured based on the result. The luminescent microorganisms are vulnerable to toxic substances and react very sensitively. Therefore, it is possible to rapidly detect toxic substances, and the cost for cultivation is low.
한편, 상기 발광 미생물은 생물학적인 기작에 의해 빛을 발산하는 미생물로서, 그 종류는 제한되지 않으며 바람직하게는 비브리오 피쉐리(Vibrio fischeri), 포토박테리움 포스포럼(Photobacterium phosphoreum), 또는 발광이 가능하도록 형질 전환된 재조합 미생물일 수 있다.On the other hand, the light-emitting microorganism is a microorganism that emits light by a biological mechanism, and the kind thereof is not limited, and preferably Vibrio fischeri ), Photobacterium forum phosphoreum , or a recombinant microorganism transformed to enable luminescence.
구체적으로 상기 발광 미생물은 주로 해양에서 서식하는 미생물로 대사 과정에서 약 400nm 대역 파장대의 가시광(visible light)을 방사할 수 있다. 상기 발광 미생물은 독성물질에 노출되었을 때 사멸되거나 활력도가 저하되므로 발광이 약화되거나 중단될 수 있다. 상기 생체 발광은 세포내의 발광효소(luciferase)가 환원형 플라빈모노뉴클레오티드(FMNH2) 및 긴 사슬의 지방족 알데히드(aliphatic aldehyde)를 산화하여 특정 영역대의 빛이 발산되는 것으로 보고된다. Specifically, the light emitting microorganism is a microorganism inhabited mainly in the ocean, and can emit visible light of a wavelength band of about 400 nm in a metabolic process. The light-emitting microorganism may be weakened or stopped because it is killed or the vitality is lowered when exposed to a toxic substance. It is reported that the bioluminescence emits light of a specific region by luciferase in a cell oxidizes a reduced flavin mononucleotide (FMNH 2 ) and a long chain aliphatic aldehyde.
상기 재조합 미생물은 발광효소를 암호화하는 유전자(lux gene) 또는 형광단백질을 암호화 하는 유전자가 도입되어 발광 활성을 보유할 수 있으며, 발광 여부를 식별할 수 있도록 가시광을 발산할 수 있으면 그 종류는 제한되지 않는다. The recombinant microorganism is Gene coding for the gene (lux gene) or a fluorescent protein coding for the light-emitting enzyme may retain luminescent activity. If you can emit visible light to identify whether the light emission that the type is not limited Do not.
상기 형광단백질은 적색 형광단백질(red fluorescent protein; RFP), 증강된 적색 형광단백질(enhanced red fluorescent protein;ERFP), 녹색형광단백질(GFP), 변형된 녹색 형광단백질(modified green fluorescent protein), 증강된 녹색 형광단백질(EGFP), 청색 형광단백질(BFP), 증강된 청색형광 단백질(EBFP), 시안 형광단백질(CFP), 증강된 시안 형광단백질(ECFP), 황색 형광단백질(YFP), 및 증강된 황색 형 단백질(EYFP)로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The fluorescent protein may be selected from the group consisting of a red fluorescent protein (RFP), an enhanced red fluorescent protein (ERFP), a green fluorescent protein (GFP), a modified green fluorescent protein, (EFP), a blue fluorescent protein (BFP), an enhanced blue fluorescent protein (EBFP), a cyan fluorescent protein (CFP), an enhanced cyan fluorescent protein (ECFP), a yellow fluorescent protein Type protein (EYFP), but the present invention is not limited thereto.
한편, 상기 미생물 배양액은 상기 발광 미생물을 영양분이 충분히 용해된 배양액에 최적 밀도의 군체를 주입하여 표준화될 수 있다. 상기 발광 미생물은 군체를 이루는 경우 발광 현상이 용이하게 관찰될 수 있으므로, 민감도 및 정확도가 극대화 될 수 있도록 미생물의 밀도를 적절하게 제어할 수 있다. On the other hand, the microorganism culture solution can be standardized by injecting the colony of the optimal density into the culture solution in which the light-emitting microorganism has sufficiently dissolved nutrients. Since the luminescent phenomenon can be easily observed when the luminescent microorganism is a colony, the density of microorganisms can be appropriately controlled so that the sensitivity and accuracy can be maximized.
일 실시예에 있어서, 상기 미생물 배양액은 플래겟-부르만 실험디자인법(Plackett-Burman experimental design) 또는 2인자 중심법(2 factor central composite method)으로 선택된 최적화 배지를 사용할 수 있으며, 광량을 측정하여 배양액 내의 미생물 밀도를 제어할 수 있다. In one embodiment, the microbial culture may be an optimized medium selected from the Plackett-Burman experimental design method or the 2 factor central composite method, It is possible to control the density of microorganisms in the culture liquid.
예컨대, 상기 플래겟-부르만 실험디자인법은 발광미생물의 주요 배지를 선택하는 방법으로 주요기질인 트립톤, 이스트 추출물(yeast extract), 글리세롤, 염화나트륨, 염화칼륨, CaCl2, H2O, MgCl2·H2O, NaHCO3, MgSO4·H2O 각각이 발광 미생물의 생체 발광 및 생장에 미치는 영향을 분석하며, 최적의 농도는 2인자 중심법을 통해 산출할 수 있다. For example, the Eggplug-Burman experimental design method is a method for selecting a main culture medium of luminescent microorganisms, which comprises a main substrate such as tryptone, yeast extract, glycerol, sodium chloride, potassium chloride, CaCl 2 , H 2 O, MgCl 2 The effects of H 2 O, NaHCO 3 , and MgSO 4 .H 2 O on the bioluminescence and growth of the luminescent microorganisms are analyzed, and the optimal concentration can be calculated by the two factor central method.
또한, 상기 피검 대상의 숙성에 따른 에틸렌 생성량은 피검 대상의 종류에 따라 상이할 수 있으므로, 상기 미생물의 최적 농도에 따른 발광량 및 상기 피검 대상의 숙성 정도에 따른 발광량의 차이를 미리 설정해 놓을 수 있으며, 미리 설정된 상기 데이터에 근거하여 각 피검 대상별 숙성 정도를 판단할 수 있다. 예컨대, 사과 및 바나나는 숙성에 따른 에틸렌 생성량이 상이하므로 사과의 숙성 정도에 따른 발광 미생물의 발광 세기 변화량을 미리 측정하고 데이터화 할 수 있으며, 바나나에 대한 데이터도 별도로 데이터화할 수 있다. 즉, 상기 피검 대상의 종류에 따른 발광 미생물의 발광 정도를 미리 데이터화함으로써 피검 대상의 숙성 정도를 용이하게 평가할 수 있다. Since the amount of ethylene produced by the aging of the subject can be different depending on the kind of the subject to be examined, the difference in the amount of light emission according to the amount of light emission according to the optimal concentration of the microorganism and the degree of aging of the subject can be set in advance. It is possible to determine the degree of aging for each test subject based on the preset data. For example, since the amounts of ethylene produced by aging of apples and bananas are different, the amount of change in the luminescence intensity of the light emitting microorganisms according to the degree of aging of apples can be measured and data can be measured in advance, and data on bananas can also be separately data. That is, the degree of maturation of the test subject can be easily evaluated by previously data of the degree of light emission of the light emitting microorganisms according to the type of the test subject.
또한, 상기 반응 전후에 따른 발광 미생물의 발광 세기는 상기 광량을 전자식으로 감지할 수 있는 통상의 광센서를 사용하여 측정할 수 있으나, 광 변화량을 정확하게 측정할 수 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있다. The light emission intensity of the light emitting microorganisms before and after the reaction can be measured using a conventional photosensor capable of electronically sensing the light amount, but it is not particularly limited as long as the light amount can be accurately measured have.
한편, 본 발명의 다른 측면은 피검 대상 외부의 가스 시료를 흡입하는 시료 인입부(100); 상기 시료 인입부(100)와 연결된, 발광 미생물 배양액을 포함하는 반응부(200); 상기 반응부(200)의 발광 세기를 측정하여 전기신호로 변환하는 감지부(300); 상기 전기신호에 근거하여 광 변화량을 출력하는 표시부(400); 및 상기 시료 인입부(100)에 흡입력을 부여하는 조작부(500);를 포함하는 과일 숙성도 측정 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a sample injection apparatus comprising: a sample inlet portion for sucking a gas sample outside an object to be tested; A
도 1을 참조하면, 상기 과일 숙성도 측정 장치는 시료 인입부(100), 반응부(200), 감지부(300), 표시부(400), 및 조작부(500)를 포함할 수 있다. 상기 과일 숙성도 측정 장치는 피검대상인 과일 외부의 가스 시료를 채취하여 과일의 숙성도를 측정할 수 있다. Referring to FIG. 1, the fruit maturity measuring apparatus may include a
일 실시예에 있어서, 상기 시료 인입부(100)는 상기 과일 숙성도 측정 장치의 일 측에 위치할 수 있고 하단이 점차 좁아지는 원뿔형으로 가스 시료가 용이하게 유입될 수 있는 구조일 수 있으나, 소정의 위치에서 가스 시료가 효과적으로 유입될 수 있는 구조라면 결합 방식 또는 형태가 특별히 제한되지 않는다. In one embodiment, the
상기 조작부(500)는 상기 시료 인입부(100)에 흡입력을 부여할 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 상기 조작부(500)는 상기 시료 인입부(100)의 타측에 위치하는 버튼식 구조일 수 있으며 스프링 장치와 결합되어 소정의 탄성력을 보유할 수 있다. 상기 조작부(500)는 압력에 의해 하강될 수 있으며, 상기 조작부(500)가 하강될 때 내부 압력이 증가되므로 내부의 가스 시료가 외부로 배출될 수 있다. 또한, 상기 조작부(500)는 압력이 재차 부여될 때 스프링 장치에 의해 상승될 수 있으며, 상기 조작부(500)가 상승될 때 내부의 압력이 감소되므로 상기 시료 인입부(100)에 흡입력이 부여되고, 외부의 가스 시료가 흡입될 수 있다. According to one embodiment, the
다만, 상기 조작부(500)는 상기 시료 인입부(100)에 흡입력을 제공할 수 있는 형태이면 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 상기 조작부(500)는 압착 및 복원이 가능한 연질의 고무 또는 실리콘 재질로서 압착 후 복원에 의해 외부의 가스 시료가 흡입될 수 있으며, 또는 모터 및 배터리를 구비한 전자 장치일 수도 있다. However, the operating
한편, 상기 반응부(200)는 상기 시료 인입부(100)에 인접할 수 있으며, 상기 시료 인입부(100)로 흡입된 가스 시료와 반응할 수 있다. The
도 2를 참조하면, 상기 반응부(200)는 상기 흡입된 가스 시료가 소정의 시간동안 잠류하는 시료 저장부(210) 및 발광 미생물 배양액이 주입된 미생물 저장부(220)를 포함할 수 있으며, 상기 시료 저장부(210)의 외벽은 반투과성막(semi-permeable membrane)일 수 있다. 2, the
일 실시예에 있어서, 상기 시료 저장부(210) 및 상기 미생물 저장부(220)는 맞닿아 접촉하는 구조일 수 있다. In one embodiment, the
상기 반투과성막(211)은 5㎛ 이하의 미세 기공을 포함할 수 있으며, 유기 소재 또는 무기 소재일 수 있다. 상기 반투과성막(211)은 셀룰로스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로스 나이트레이트(cellulose nitrate), 폴리설폰(polysulfone), 폴리불화비닐리덴(polyvinylidene fluoride), 폴리아마이드(polyamide) 및 아크릴로나이트릴(acrylonitrile) 공중합체 일 수 있으나 반투과성 특성을 보유한 소재라면 제한 없이 사용될 수 있다. The
상기 반투과성막(211)은 특정한 크기 이하의 용매 분자나 이온을 투과시킬 수 있으므로, 물이나 수증기, 기타 고형 이물질 등이 외부로 유출될 수 없으나, 상기 미생물 저장부(220)와 인접한 시료 저장부(210)의 가스 시료는 상기 반투과성막(211)을 통과하여 상기 미생물 저장부(220)로 유입될 수 있다.Since the
따라서, 상기 가스 시료에 포함된 에틸렌은 상기 발광 미생물 배양액에 용해되어 산화 에틸렌으로 전환되며, 상기 산화 에틸렌의 독성에 의해 상기 발광 미생물의 대사가 저해되므로 상기 발광 미생물의 발광 세기가 저감될 수 있다. Therefore, the ethylene contained in the gas sample is dissolved in the culture solution of the light emitting microorganism and converted into ethylene oxide, and the metabolism of the light emitting microorganism is inhibited by the toxicity of the ethylene oxide, so that the light emission intensity of the light emitting microorganism can be reduced.
도 2를 참조하면, 상기 시료 저장부(210)는 폭이 좁은 원통형일 수 있으며, 상기 미생물 저장부(220)는 상기 시료 저장부(210) 외면을 둘러싸는 형태일 수 있다. Referring to FIG. 2, the
따라서, 상기 시료 인입부(100)에 흡입된 가스 시료는 상기 시료 저장부(210)에 위치할 수 있으며, 상기 가스 시료는 상기 시료 저장부(210)와 맞닿는 상기 반투과성막(211)을 경유하여 상기 미생물 저장부(220)에 유입될 수 있다. 다만, 상기 시료 저장부(210) 및 상기 미생물 저장부(220)의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 인접하는 접촉면에서 가스 시료가 이동할 수 있는 구조라면 특별히 제한되지 않는다. Therefore, the gas sample taken in the
또한, 상기 미생물 저장부(220)는 충분한 영양분이 함유된 미생물 배양액을 포함할 수 있으나, 상기 미생물의 생장에 따라 상기 미생물 저장부(220) 내에 함유된 영양분은 지속적으로 소모되어 영구적으로 사용될 수 없으므로 사용 후 교체될 수 있는 탈착형 구조일 수 있다. 따라서, 상기 미생물 저장부(220)는 최적 밀도의 발광 미생물 배양액을 함유할 수 있으며 사용 후 새로운 미생물 저장부(220)로 교체되어 재사용될 수 있다. In addition, the
한편, 상기 감지부(300)는 빛의 세기를 측정하는 광센서를 포함할 수 있으며 미생물 저장부(220)의 발광 세기를 측정한 후 이를 전기신호로 변환하여 상기 표시부(400)로 전송할 수 있다. The
일 실시예에 있어서, 상기 감지부(300)는 포토다이오드(Photodiode), 포토트랜지스터(Photo Transistor), 포토사이리스터(Photothyristor), CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서, 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지 센서일 수 있으며, 민감도 및 정확도를 향상시키기 위해 서로 다른 타입들의 센서들이 결합될 수 있다. The
상기 포토다이오드(Photodiode), 포토트랜지스터(Photo Transistor), 포토사이리스터(Photothyristor)는 충분한 에너지를 가진 광자가 pn 접합이나 pin 접합에 들어가면 전자를 들뜬상태로 만들어 자유 전자와 자유 정공 쌍을 생성하므로, 이러한 캐리어는 광전류가 되고, 생성된 광전류로 다이오드 특성을 변화시키거나, 트랜지스터나 사이리스터를 동작시킬 수 있다. Photodiodes, phototransistors, and photothyristors generate free electrons and free-hole pairs when a photon having sufficient energy enters a pn junction or a pin junction to excite electrons. The carrier becomes a photocurrent, and the diode characteristic can be changed by the generated photocurrent, or the transistor or the thyristor can be operated.
상기 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서는 수광 소자에 빛이 닿으면 전하가 발생하고, 그 전하를 전하 결합 소자(CCD: Charge Coupled Device)라고 하는 회로 소자를 이용하여 전송하여 빛을 검출할 수 있다. The CCD (Charge Coupled Device) image sensor generates a charge when light is incident on the light receiving element, and the charge can be detected by transmitting the charge using a circuit element called a charge coupled device (CCD: Charge Coupled Device) .
상기 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지 센서는 수광 소자인 포토다이오드에 축적된 전하를 각각의 화소에서 전압으로 변환하여 빛을 전기신호로 변환할 수 있다. 상기 CMOS 이미지 센서는 소형이고 소비 전력이 적으므로 소형화에 유리하다. The complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) image sensor converts the charge accumulated in the photodiode, which is a light-receiving element, into a voltage in each pixel to convert the light into an electrical signal. Since the CMOS image sensor is small and consumes less power, it is advantageous for miniaturization.
상기 감지부(300)는 상기 반응부(200)의 광량변화를 직접 측정하거나 또는 광섬유를 통해 전송 받을 수 있다. 상기 감지부(300)는 광량의 변화를 전하량으로 전환하고 상기 전하량을 분석하여 저장할 수 있다. 또한, 상기 감지부(300)는 상기 전하량 데이터를 근거로 에틸렌의 농도를 산출할 수 있도록 연산부를 더 포함할 수 있다. The
상기 전하량의 변화는 감마법, 비속도법, 생체발광도법에 의해 분석될 수 있으며, 상기 분석에 의해 상기 가스 시료에 포함된 에틸렌의 농도가 산출될 수 있다. The change in the amount of charge can be analyzed by a magic magic, a specific velocity method, and a bioluminescence method, and the concentration of ethylene contained in the gas sample can be calculated by the analysis.
일 실시예에 있어서, 상기 표시부(400)는 상기 감지부(300)의 전기신호에 근거하여 상기 발광 미생물이 방출하는 광 변화량을 출력할 수 있다. In one embodiment, the
상기 표시부(400)는 사용자가 피검 대상의 숙성 정도를 용이하게 인식할 수 있게 하는 모든 형태, 예컨대 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 평판 표시 장치(Plasma Display Panel, PDP), LED(Light Emitting Diode) 또는 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 표시 장치일 수 있으나, 그 종류가 제한되지 않으며 음향이나 빛 등 다양한 수단을 통해 사용자에게 정보를 전달할 수 있으면 족하다. The
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
100: 시료 인입부
200: 반응부
210: 시료 저장부
211: 반투과성막
220: 미생물 저장부
300: 감지부
400: 표시부
500: 조작부100: Sample inlet
200: reaction part
210:
211: Semi-permeable membrane
220: Microorganism reservoir
300:
400:
500:
Claims (9)
상기 시료 인입부와 연결되고, 시료 저장부 및 발광 미생물 배양액이 주입된 미생물 저장부를 포함하는 반응부;
상기 반응부의 발광 세기를 측정하여 전기신호로 변환하는 감지부;
상기 전기신호에 근거하여 광 변화량을 출력하는 표시부; 및
상기 시료 인입부에 흡입력을 부여하는 조작부;를 포함하되,
상기 발광 미생물은 과일이 생성하는 에틸렌 가스와 반응하여 발광세기가 저감되는 것인, 과일 숙성도 측정 장치.
A sample inlet for sucking a gas sample outside the object to be examined;
A reaction part connected to the sample inlet part and including a sample storage part and a microorganism storage part into which a culture solution of the light emitting microorganism is injected;
A sensing unit for measuring the intensity of the light emitted from the reaction unit and converting the measured intensity into an electric signal;
A display unit for outputting a light change amount based on the electrical signal; And
And an operating part for applying a suction force to the sample inlet part,
Wherein the light emitting microbe reacts with ethylene gas produced by the fruit to reduce the luminescence intensity.
상기 발광 미생물이 비브리오 피쉐리(Vibrio fischeri), 포토박테리움 포스포럼(Photobacterium phosphoreum), 또는 발광이 가능하도록 형질 전환된 재조합 미생물인 것을 특징으로 하는 과일 숙성도 측정 장치.
The method according to claim 1,
The light emitting microorganism Vibrio blood Sherry (Vibrio fischeri ), Photobacterium forum phosphoreum , or a recombinant microorganism transformed to enable luminescence.
상기 시료 저장부의 외벽이 반투과성막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 과일 숙성도 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the outer wall of the sample storage part is made of a semi-permeable membrane.
상기 감지부가 포토다이오드(Photodiode), 포토트랜지스터(Photo Transistor), 포토사이리스터(Photothyristor), CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서, 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 과일 숙성도 측정 장치.
The method according to claim 1,
Characterized in that the sensing part comprises a photodiode, a phototransistor, a photothyristor, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor, or a CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) Aging degree measuring device.
(b) 상기 가스 시료를 에틸렌과 반응할 수 있는 발광 미생물 배양액과 반응시키는 단계; 및
(c) 상기 발광 미생물의 반응 전후의 발광 세기를 비교하는 단계;를 포함하는 과일 숙성도 측정 방법.
(a) collecting a gas sample outside the fruit;
(b) reacting the gas sample with a luminescent microbial culture capable of reacting with ethylene; And
(c) comparing the light emission intensity before and after the reaction of the light emitting microorganism.
상기 발광 미생물이 비브리오 피쉐리(Vibrio fischeri), 포토박테리움 포스포럼(Photobacterium phosphoreum), 또는 발광이 가능하도록 형질 전환된 재조합 미생물인 것을 특징으로 하는 과일 숙성도 측정 방법.
8. The method of claim 7,
When the light-emitting microorganism is a Vibrio fissure (Vibrio fischeri), Photo Bacterium Force ForumPhotobacterium 포스코 호), Or a recombinant microorganism transformed to enable light emission.
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