KR101878385B1 - 피코시아닌 측정 장치 및 방법 - Google Patents
피코시아닌 측정 장치 및 방법Info
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Abstract
본 발명은 미세 조류에 함유되어 있는 청색의 색소 단백질의 한 종류인 피코시아닌을 객관적인 기준에 따라 정확하게 측정할 수 있게 하는 피코시아닌 측정 장치 및 피코시아닌 측정 방법에 관한 것으로서, 미세 조류가 포함된 대상액에 침지되는 프레임; 상기 대상액에 침지될 수 있도록 상기 프레임의 제 1 부분에 고정되고, 상기 대상액의 일부분을 격리하여 상기 대상액의 일부분에 포함된 피코시아닌을 측정할 수 있는 피코시아닌 측정 장치; 상기 피코시아닌 측정 장치로부터 이격되어 상기 대상액에 침지될 수 있도록 상기 프레임의 제 2 부분에 고정되고, 상기 대상액의 PH를 측정할 수 있는 제 1 프로브; 및 상기 피코시아닌 측정 장치와 상기 제 1 프로브로부터 이격되어 상기 대상액에 침지될 수 있도록 상기 프레임의 제 3 부분에 고정되고, 상기 대상액의 탁도를 측정할 수 있는 제 2 프로브;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 피코시아닌 측정 장치 및 피코시아닌 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 조류에 함유되어 있는 청색의 색소 단백질의 한 종류인 피코시아닌을 객관적인 기준에 따라 정확하게 측정할 수 있게 하는 피코시아닌 측정 장치 및 피코시아닌 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 피코시아닌은 조류(시아노박테리아(남조), 홍조, 크립토조)에 함유되어 있는 청색의 색소 단백질의 한 종류이다. α, β, 2종의 폴리펩티드로 구성되며 빛의 질이나 강도, pH 등의 환경조건에 따라 1~6합체가 된다. 금속을 함유하지 않고, 색소 부분은 담즙색소(膽汁色素)와 마찬가지로 고리열림 테트라피롤 구조의 화합물이다. 이는 피코시아노빌린(phycocyanobilin)이라 하며, 펩티드 결합으로 단백질에 결합해 있다. 분자량은 약 4만 5,000이고, 피코빌리솜(phycobilisome)이라는 고도의 회합체(會合體)를 형성해 틸라코이드(엽록소의 납작한 자루 모양의 구조)막(膜)에 규칙적으로 배열해 있다.
홍조의 피코시아닌에서는 피코에리드로빌린을 함유하는 것도 있다. 흡수의 극대는 시아노박테리아에서는 278nm, 350nms, 620nm 부근에 있지만 홍조에서는 이외에 550nm부근에도 있다.
크립토조의 피코시아닌은 크립토비올린을 함유하고 명확하게 피코빌리솜을 볼 수 없는 등 시아노박테리아나 홍조와 다르다.
피코시아닌은 시아노박테리아, 홍조에서는 피코빌리솜 중에 존재하여 엽록소나 카로티노이드에 의한 빛 흡수가 적은 파장역(500~600nm)으로 빛 에너지를 흡수하여 엽록소(광화학계Ⅱ)로 전달하는 집광성색소로 작용하고 있다.
이러한 피코시아닌은 항산화 기능을 바탕으로 항염, 항암, 간 보호(hepatoprotective), 신경보호(neuroprotective) 활성 등 다양한 활성이 밝혀지고 있어 다수의 연구가 진행되고 있다. 또한, 피코시아닌은 인체에 유해한 활성 산소를 효과적으로 제거하여 지질과산화(lipid peroxidation)를 방지하고 염증 반응을 억제한다. 또한, 염증을 발생시키는 물질을 만드는 효소인 cycloxygenase-2의 활성을 감소시키고, 비만세포(mast cell)로부터 히스타민의 방출을 억제하여 항염증의 효과가 있다. 뿐만 아니라 lipid peroxidation과 cycloxygenase-2의 억제를 통해 사염화탄소에 의한 간독성 발생을 억제할 수 있다.
따라서, 대량의 조류를 배양한 배양액으로부터 피코시아닌을 추출하고, 이를 식품이나 화장품이나 약품이나 미래의 식량으로 활용하고자 하는 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
그러나, 이러한 조류 또는 피코시아닌의 체계적인 생산을 위해서는 조류의 상태나 배양액의 환경에 대한 객관적인 수치와 통계를 바탕으로 지속적인 관리와 연구가 필수적인데 반하여, 아직까지 시료로부터 피코시아닌을 추출하여 지속적으로 실시간 모니터링하고, 신뢰도가 높은 정확한 데이터를 측정할 수 있는 적절한 장치나 방법이 개발되지 못했었던 문제점들이 있었다.
본 발명의 사상은, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 대상액을 격리하여 초음파로 전처리하고, 전처리된 처리액에 단파장 또는 다파장 조사광을 조사하여 이에 대한 반응광(형광)을 측정함으로써 신뢰도가 높은 정확한 데이터를 측정할 수 있고, 대상액에 침지한 상태로 실시간 측정할 수 있어서 조류 또는 배양액의 지속적인 관리와 실시간 모니터링을 가능하게 하는 피코시아닌 측정 장치 및 피코시아닌 측정 방법을 제공함에 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 피코시아닌 측정 장치는, 미세 조류가 포함된 대상액이 유입될 수 있도록 일측에 적어도 하나의 유입구가 형성되고, 내부에 상기 대상액을 수용할 수 있도록 수용 공간이 형성되는 통형상의 몸체; 상기 수용 공간에 상기 대상액이 수용되면 상기 유입구를 폐쇄하여 상기 대상액을 격리할 수 있도록 상기 몸체에 설치되는 유입구 개폐 장치; 격리된 상기 대상액에 포함된 상기 미세 조류의 세포막을 파괴하여 피코시아닌을 추출할 수 있도록 상기 대상액에 초음파를 인가하는 초음파 인가 장치; 및 상기 미세 조류의 농도를 측정할 수 있도록 상기 피코시아닌의 형광값을 측정하는 형광 측정 장치;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 몸체는 상기 대상액에 침지가 용이하도록 수직 방향으로 긴 원통 형상으로 형성되고, 하면에 적어도 하나의 원형 유입구가 형성되고, 측면에 적어도 하나의 사각 유입구가 형성되는 내통 배젤을 포함하고, 상기 유입구 개폐 장치는, 상기 내통 배젤을 둘러싸는 형태로 형성되고, 상기 원형 유입구와 대응되는 외부 원형 유입구와, 상기 사각 유입구와 대응되는 외부 사각 유입구가 형성되며, 모터에 의해 상기 유입구들이 일치하는 제 1 각도로 각회전되면 상기 유입구들이 모두 개방되고, 상기 유입구들이 어긋나는 제 2 각도로 각회전되면 상기 유입구들이 모두 폐쇄되는 외통 배젤을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 초음파 인가 장치는, 상기 몸체에 설치되는 초음파 발생 장치; 및 상기 초음파 발생 장치로부터 발생된 초음파를 증폭하여 상기 대상액에 인가할 수 있도록 상기 수용 공간으로 길게 돌출된 막대 형상으로 형성되는 초음파 혼;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 형광 측정 장치는, 상기 피코시아닌이 추출된 상기 대상액의 일부가 위치될 수 있도록 측면에 측방으로 개방된 측면홈이 형성되는 프로브 몸체; 상기 대상액에 조사광이 조사될 수 있도록 상기 측면홈의 측면에 형성되는 조사부; 상기 조사광에 대한 반응광을 측정할 수 있도록 상기 측면홈의 천장면에 형성되는 광센서부; 및 증류수를 기준으로 상기 대상액의 투과도를 측정할 수 있도록 상기 측면홈의 바닥면에 형성되는 투과도 센서;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 측면홈은, 상기 초음파 인가 장치의 상기 초음파 혼과 대향되는 방향에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 조사부는, 적어도 370 nm, 470 nm, 520 nm, 590 nm 620 nm 및 이들의 조합된 대역의 파장들 중 어느 하나 이상의 파장을 주파장으로 하는 다파장 조사광을 발생시키는 복수개의 LED; 및 상기 LED에서 발생되는 다파장 이외의 파장의 빛을 차단하는 조사부 광학 필터;를 포함하고, 상기 광센서부는, 적어도 645 nm 내지 665 nm 대역의 빛을 통과시키는 제 1 필터; 상기 제 1 필터를 통과한 피코시아닌 형광 파장의 빛을 측정하는 피코시아닌 형광 센서; 적어도 650 nm 이상 파장의 빛을 통과시키는 제 2 필터; 및 상기 제 2 필터를 통과한 다파장의 빛을 측정하는 다파장 센서;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 피코시아닌 측정 방법은, 일측에 적어도 하나의 유입구가 형성되고, 내부에 상기 대상액을 수용할 수 있도록 수용 공간이 형성되는 통형상의 몸체에 미세 조류가 포함된 대상액을 유입하는 대상액 유입 단계; 상기 몸체에 설치된 유입구 개폐 장치를 이용하여 상기 수용 공간에 상기 대상액이 수용되면 상기 유입구를 폐쇄하여 상기 대상액을 격리하는 대상액 격리 단계; 상기 대상액에 초음파를 인가하는 초음파 인가 장치를 이용하여 격리된 상기 대상액에 포함된 상기 미세 조류의 세포막을 파괴하고, 피코시아닌을 추출하는 초음파 인가 단계; 및 상기 피코시아닌의 형광값을 측정하는 형광 측정 장치를 이용하여 상기 미세 조류의 농도를 측정하는 형광 측정 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 형광 측정 단계에서, 다파장을 조사할 수 있는 적어도 하나 이상의 발광 소자를 이용하여 상기 대상액에 적어도 하나의 조사광을 조사하고, 상기 조사광에 대한 반응광을 광센서부로 측정할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 대상액을 격리하여 초음파로 전처리하고, 전처리된 처리액에 단파장 또는 다파장 조사광을 조사하여 이에 대한 반응광(형광)을 측정함으로써 신뢰도가 높은 정확한 데이터를 측정할 수 있고, 대상액에 침지한 상태로 실시간 측정할 수 있어서 조류 또는 배양액의 지속적인 관리와 실시간 모니터링을 가능하게 하는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 피코시아닌 측정 장치의 유입구 개방 상태를 나타내는 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 피코시아닌 측정 장치의 유입구 폐쇄 상태를 나타내는 외관 사시도이다.
도 3은 도 1의 피코시아닌 측정 장치의 단면도이다.
도 4는 도 1의 피코시아닌 측정 장치의 부품 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 피코시아닌 측정 장치의 형광 측정 장치를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 형광 측정 장치의 측면도이다.
도 7은 도 5의 형광 측정 장치의 저면 사시도이다.
도 8은 도 5의 형광 측정 장치의 LED가 기판에 설치된 상태를 나타내는 정면도이다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 피코시아닌 측정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 피코시아닌 측정 장치의 유입구 폐쇄 상태를 나타내는 외관 사시도이다.
도 3은 도 1의 피코시아닌 측정 장치의 단면도이다.
도 4는 도 1의 피코시아닌 측정 장치의 부품 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 피코시아닌 측정 장치의 형광 측정 장치를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 형광 측정 장치의 측면도이다.
도 7은 도 5의 형광 측정 장치의 저면 사시도이다.
도 8은 도 5의 형광 측정 장치의 LED가 기판에 설치된 상태를 나타내는 정면도이다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 피코시아닌 측정 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
이하, 본 발명의 여러 실시예들에 따른 피코시아닌 측정 장치 및 피코시아닌 측정 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 피코시아닌 측정 장치(100)의 유입구 개방 상태를 나타내는 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 피코시아닌 측정 장치(100)의 유입구 폐쇄 상태를 나타내는 외관 사시도이고, 도 3은 도 1의 피코시아닌 측정 장치(100)의 단면도이고, 도 4는 도 1의 피코시아닌 측정 장치(100)의 부품 분해 사시도이다.
먼저, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 피코시아닌 측정 장치(100)는, 크게 몸체(10)와, 유입구 개폐 장치(20)와, 초음파 인가 장치(30) 및 형광 측정 장치(40)를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 몸체(10)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 미세 조류가 포함된 대상액(1)이 유입될 수 있도록 일측에 적어도 하나의 유입구(10a)(10b)가 형성되고, 내부에 상기 대상액(1)을 수용할 수 있도록 수용 공간(A)이 형성되는 통형상의 구조체일 수 있다.
여기서, 상기 몸체(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 예컨대, 미세 조류가 배양되는 배약액, 즉 상기 대상액(1)에 쉽게 침지될 수 있도록 하방으로 길게 형성되는 일종의 원통 형태의 프로브 몸체일 수 있다. 이러한 상기 몸체(10)의 형상은 원통 형상 이외에도 구형이나 타원형이나 다각 막대 형상 등 매우 다양한 형태가 적용될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 몸체(10)는, 상기 유입구 개폐 장치(20)와, 상기 초음파 인가 장치(30) 및 상기 형광 측정 장치(40)를 지지할 수 있도록 충분한 강도와 내구성을 갖는 구조체일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(10)는 상기 대상액(1)에 침지가 용이하도록 수직 방향으로 긴 원통 형상으로 형성되는 것은 물론이고, 내부로 일정량의 상기 대상액(1)이 사방으로 신속하게 유입될 수 있도록 하면에 적어도 하나, 도면에서는 4개의 원형 유입구(10a)가 형성되고, 측면에 적어도 하나, 도면에서는 4개의 사각 유입구(10b)가 형성되는 내통 배젤(11)을 포함할 수 있다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 대량의 상기 대상액(1) 내부로 상기 몸체(10)를 침지시키면, 이러한 상기 내통 배젤(11)의 상기 유입구(10a)(10b)들을 통해서 상기 몸체(10)의 내부로 일정량의 상기 대상액(1)이 쉽게 유입될 수 있다.
이외에도, 도시하지 않았지만, 상기 몸체(10)는 각종의 수직 부재나 수평 부재나 패널 등 각종 부품으로 이루어질 수 있고, 내부에 내장된 각종 전자 부품이나 동력 전달 장치나 모터 등의 구동 장치를 보호할 수 있도록 각종 실링 부재(미도시)가 설치될 수 있으며, 그 재질은 부식에 강한 금속이나 수지 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유입구 개폐 장치(20)는, 상기 수용 공간(A)에 상기 대상액(1)이 수용되면 상기 유입구(10a)(10b)를 폐쇄하여 상기 대상액(1)을 격리할 수 있도록 상기 몸체(10)에 설치되는 일종의 게이트 장치일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유입구 개폐 장치(20)는, 상기 내통 배젤(11)을 둘러싸는 형태로 형성되는 것으로서, 상기 원형 유입구(10a)와 대응되는 4개의 외부 원형 유입구(20a)와, 상기 사각 유입구(10b)와 대응되는 4개의 외부 사각 유입구(20b)가 형성되며, 모터(M)에 의해 상기 유입구(10a)(10b)(20a)(20b)들이 일치하는 제 1 각도로 각회전되면 상기 유입구(10a)(10b)(20a)(20b)들이 모두 개방되어 상기 대상액(1)을 유입시킬 수 있고, 상기 유입구(10a)(10b)(20a)(20b)들이 어긋나는 제 2 각도로 각회전되면 상기 유입구(10a)(10b)(20a)(20b)들이 모두 폐쇄되어 상기 대상액(1)을 격리시킬 수 있다.
여기서, 상술된 상기 유입구(10a)(10b)(20a)(20b)들은 원형이나 사각형에만 국한되지 않고 매우 다양한 형상으로 형성될 수 있고, 그 개수 역시 매우 다양한 개수로 설치될 수 있다.
따라서, 상기 내통 배젤(11)을 기준으로 상기 외통 배젤(21)이 상기 모터(M)에 의해 회전되면서 상기 몸체(10)의 내부로 유입된 상기 대상액(1)을 필요에 따라 선택적으로 격리시킬 수 있다.
또한, 예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 초음파 인가 장치(30)는, 격리된 상기 대상액(1)에 포함된 상기 미세 조류의 세포막을 파괴하여 피코시아닌을 추출할 수 있도록 상기 대상액(1)에 초음파를 인가하는 장치일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 초음파 인가 장치(30)는, 상기 몸체(10)에 설치되는 초음파 발생 장치(31) 및 상기 초음파 발생 장치(31)로부터 발생된 초음파를 증폭하여 상기 대상액(1)에 인가할 수 있도록 상기 수용 공간(A)으로 길게 돌출된 막대 형상으로 형성되는 초음파 혼(32)을 포함할 수 있다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유입구(10a)(10b)(20a)(20b)들이 모두 폐쇄되어 상기 대상액(1)이 격리되면, 상기 초음파 발생 장치(31)가 정해진 세기로 정해진 시간 동안 초음파 진동을 발생시켜서 상기 초음파 혼(32)을 통해 격리된 상기 대상액(1)에 초음파를 인가할 수 있다.
이 때, 상기 대상액(1)에 포함된 상기 미세 조류들은 초음파 진동 에너지로 인하여 군집된 세포들이 개별화되다가 결국 세포막들이 파괴되면서 세포 내부에 포함되었던 피코시아닌 성분이 누출될 수 있고, 누출된 피코시아닌 성분은 상기 대상액(1)에 포함될 수 있다.
또한, 예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 형광 측정 장치(40)는, 상기 미세 조류의 농도를 측정할 수 있도록 상기 피코시아닌의 형광값을 측정하는 장치로서, 상기 피코시아닌 성분을 포함하는 상기 대상액(1)에 조사광을 조사하고, 상기 조사광에 대한 반응광의 형광 특성을 측정할 수 있는 장치일 수 있다.
도 5는 도 4의 피코시아닌 측정 장치(100)의 형광 측정 장치(40)를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 5의 형광 측정 장치(40)의 측면도이고, 도 7은 도 5의 형광 측정 장치(40)의 저면 사시도이다.
예를 들면, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 형광 측정 장치(40)는, 상기 피코시아닌이 추출된 상기 대상액(1)의 일부가 위치될 수 있도록 측면에 측방으로 개방된 측면홈(41a)이 형성되는 프로브 몸체(41)와, 상기 대상액(1)에 조사광이 조사될 수 있도록 상기 측면홈(41a)의 측면에 형성되는 조사부(42)와, 상기 조사광에 대한 반응광을 측정할 수 있도록 상기 측면홈(41a)의 천장면에 형성되는 광센서부(43) 및 증류수를 기준으로 상기 대상액(1)의 투과도를 측정할 수 있도록 상기 측면홈(41a)의 바닥면에 형성되는 투과도 센서(44)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 측면홈(41a)은, 상기 대상액(1)이 머무를 수 있는 공간을 형성하는 것으로서, 상기 초음파 인가 장치(30)의 상기 초음파 혼(32)과 대향되는 방향에 형성될 수 있다.
따라서, 상기 측면홈(41a) 내부에 위치되어 격리된 상기 대상액(1)은 상기 몸체(10)의 내부에 유입된 상기 대상액(1) 중에서도 상기 측면홈(41a)에 의해 외부의 충격이나 물결이나 진동이나 파동 등에 의해 보호되어 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 조사부(42)는, 각각 다양한 파장의 조사광을 발생시킬 수 있는 복수개의 LED(421) 및 상기 LED(421)에서 발생되는 다파장 이외의 파장의 빛을 차단하는 조사부 광학 필터(422)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 투과도 센서(44)를 이용하여 광투과도를 측정하고 이를 반영하여 상기 피코시아닌 형광 수치를 광투과도에 따라 보다 정확하게 보정할 수 있다.
이외에도, 도시하지 않았지만, 각종 렌즈나 필터나 회로기판이나 제어 패널 등이 추가로 설치될 수 있는 것으로서, 반드시 도면에 국한되지 않고 매우 다양한 형상과 종류의 부품들이 적용될 수 있다.
따라서, 피코시아닌 성분에 의한 형광 파장만 측정하지 않고, 이외에도 다양한 조류 성분에 포함된 다양한 형광 파장을 함께 측정한 다음, 예컨대, 피코시아닌 성분 이외의 성분에 의해 검출된 형광 파장의 값을 삭제하는 등 이러한 다양한 상황을 감안하여 측정된 값을 보정하거나 노이즈를 제거하거나 보다 정확한 수치로 보완할 수 있다.
또한, 예컨대, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 광센서부(43)는, 피코시아닌 성분의 형광 파장을 측정하기 위해서, 피코시아닌 성분의 형광 파장인 적어도 645 nm 내지 665 nm 대역의 빛을 통과시키는 제 1 필터(F1) 및 상기 제 1 필터(F1)를 통과한 피코시아닌 형광 파장의 빛을 측정하는 피코시아닌 형광 센서(S1)를 포함할 수 있다.
따라서, 일차적으로 상기 제 1 필터(F1) 및 상기 형광 센서(S1)를 이용하여 피코시아닌 성분의 형광 파장을 측정할 수 있다.
또한, 예컨대, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 광센서부(43)는, 피코시아닌 성분 이외의 조류에 포함된 다양한 형광 파장도 함께 측정할 수 있도록 적어도 650 nm 이상 파장의 빛을 통과시키는 제 2 필터(F2) 및 상기 제 2 필터(F2)를 통과한 다파장의 빛을 측정하는 다파장 센서(S2)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 이차적으로 상기 제 2 필터(F2) 및 상기 다파장 센서(S2)를 이용하여 피코시아닌 성분 이외의 성분들의 형광 파장을 측정할 수 있다.
그러므로, 상기 대상물(1)에 포함된 미세 조류에서 발생되는 다양한 색소 단백질 중에서 피코시아닌 성분에 의한 형광 파장만 측정하지 않고, 다양한 조류 성분에 포함된 다양한 형광 파장을 함께 측정하여 피코시아닌 성분 이외의 성분에 의해 검출된 형광 파장의 값을 삭제하거나 보정하는 등 보다 정확한 수치를 얻을 수 있다.
도 8은 도 5의 형광 측정 장치(100)의 LED(421)가 기판(PCB)에 설치된 상태를 나타내는 정면도이다.
또한, 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 복수개의 상기 LED(421)들은, 각각 370 nm, 470 nm, 520 nm, 590 nm 620 nm의 파장을 주파장으로 하는 다파장 조사광을 동시에 발생시킬 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 LED(421)는 원형의 기판(PCB)의 중앙에 위치하는 LED1(421-1)와, 그 주위로 LED2(421-2), LED3(421-3), LED4(421-4), LED5(421-5)가 배치되어 총 5개의 파장을 갖는 다파장 조사광을 발생시킬 수 있다.
따라서, 녹조, 남조, 규조 등 미세 조류에 포함된 피코시아닌 이외의 다른 색소 단백질의 형광값을 측정하여 피코시아닌 형광값과 대비하여 수치를 보정할 수 있고, 이들의 농도를 감안하여 수치를 보다 정확하게 산출할 수 있다.
예컨대, 미세 조류의 농도를 측정하기 위해서 클로로필 a, b, c의 상대적인 양을 측정할 수 있다. 클로로필 a, b, c의 상대적인 양은 식물성플랑크톤의 분류군에 따라 차이가 있는 것으로서, 클로로필과 페오포티바이드 a (Pheophotibide a,), 페오파이틴 a (Pheophytin a)의 스펙트럼 겹침 때문에 이 모든 색소를 가지는 용액의 측정값은 증가 또는 감소할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 피코시아닌 측정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 피코시아닌 측정 방법은, 일측에 적어도 하나의 유입구(10a)(10b)가 형성되고, 내부에 상기 대상액(1)을 수용할 수 있도록 수용 공간(A)이 형성되는 통형상의 몸체(10)에 미세 조류가 포함된 대상액(1)을 유입하는 대상액 유입 단계(S10)와, 이어서, 상기 몸체(10)에 설치된 유입구 개폐 장치(20)를 이용하여 상기 수용 공간(A)에 상기 대상액(1)이 수용되면 상기 유입구(10a)(10b)를 폐쇄하여 상기 대상액(1)을 격리하는 대상액 격리 단계(S20)와, 상기 대상액(1)에 초음파를 인가하는 초음파 인가 장치(30)를 이용하여 격리된 상기 대상액(1)에 포함된 상기 미세 조류의 세포막을 파괴하고, 피코시아닌을 추출하는 초음파 인가 단계(S30) 및 상기 피코시아닌의 형광값을 측정하는 형광 측정 장치(40)를 이용하여 상기 미세 조류의 농도를 측정하는 형광 측정 단계(S40)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 형광 측정 단계(S40)에서, 다파장을 조사할 수 있는 적어도 하나 이상의 LED(421)를 이용하여 상기 대상액(1)에 적어도 하나의 조사광을 조사하고, 상기 조사광에 대한 반응광을 광센서부(43)로 측정할 수 있다.
그러므로, 대량의 상기 대상액(1) 내부로 침지된 상태에서 상기 대상액(1)의 일정 부분을 따로 격리하여 이를 초음파로 전처리하고, 전처리된 처리액에 단파장 또는 다파장 조사광을 조사하여 이에 대한 피코니아닌 수치를 나타내는 반응광(형광)을 측정하는 것은 물론이고, 피코니아닌 수치 이외의 수치들도 측정하여 그 영향을 보정함으로써 신뢰도가 높은 정확한 데이터를 측정할 수 있고, 상기 대상액(1)에 침지한 상태로 상기 대상액(1)의 유입과 격리와 초음파 인가와 측정으로 이루어지는 측정 과정을 반복적으로 수행하여 실시간 측정할 수 있어서 조류 또는 배양액의 지속적인 관리와 실시간 모니터링을 가능하게 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 대상액
10: 몸체
10a: 원형 유입구
10b: 사각 유입구
11: 내통 배젤
20: 유입구 개폐 장치
20a: 외부 원형 유입구
20b: 외부 사각 유입구
21: 외통 배젤
30: 초음파 인가 장치
31: 초음파 발생 장치
32: 초음파 혼
40: 형광 측정 장치
41: 프로브 몸체
41a: 측면홈
42: 조사부
43: 광센서부
44: 투과도 센서
421: LED
422: 조사부 광학 필터
F1: 제 1 필터
F2: 제 2 필터
S1: 피코시아닌 형광 센서
S2: 다파장 센서
100: 피코시아닌 측정 장치
10: 몸체
10a: 원형 유입구
10b: 사각 유입구
11: 내통 배젤
20: 유입구 개폐 장치
20a: 외부 원형 유입구
20b: 외부 사각 유입구
21: 외통 배젤
30: 초음파 인가 장치
31: 초음파 발생 장치
32: 초음파 혼
40: 형광 측정 장치
41: 프로브 몸체
41a: 측면홈
42: 조사부
43: 광센서부
44: 투과도 센서
421: LED
422: 조사부 광학 필터
F1: 제 1 필터
F2: 제 2 필터
S1: 피코시아닌 형광 센서
S2: 다파장 센서
100: 피코시아닌 측정 장치
Claims (8)
- 미세 조류가 포함된 대상액이 유입될 수 있도록 일측에 적어도 하나의 유입구가 형성되고, 내부에 상기 대상액을 수용할 수 있도록 수용 공간이 형성되는 통형상의 몸체;
상기 수용 공간에 상기 대상액이 수용되면 상기 유입구를 폐쇄하여 상기 대상액을 격리할 수 있도록 상기 몸체에 설치되는 유입구 개폐 장치;
격리된 상기 대상액에 포함된 상기 미세 조류의 세포막을 파괴하여 피코시아닌을 추출할 수 있도록 상기 대상액에 초음파를 인가하는 초음파 인가 장치; 및
상기 미세 조류의 농도를 측정할 수 있도록 상기 피코시아닌의 형광값을 측정하는 형광 측정 장치;를 포함하는, 피코시아닌 측정 장치를 이용한 피코시아닌 측정 방법으로서,
상기 몸체에 상기 미세 조류가 포함된 상기 대상액을 유입하는 대상액 유입 단계;
상기 유입구 개폐 장치를 이용하여 상기 수용 공간에 상기 대상액이 수용되면 상기 유입구를 폐쇄하여 상기 대상액을 격리하는 대상액 격리 단계;
상기 초음파 인가 장치를 이용하여 격리된 상기 대상액에 포함된 상기 미세 조류의 세포막을 파괴하고, 피코시아닌을 추출하는 초음파 인가 단계; 및
상기 형광 측정 장치를 이용하여 상기 미세 조류의 농도를 측정하는 형광 측정 단계;를 포함하고,
상기 형광 측정 단계는,
상기 피코시아닌이 추출된 상기 대상액의 일부가 머무를 수 있는 공간을 형성할 수 있도록 측면에 측방으로 개방된 측면홈이 형성되는 프로브 몸체의 상기 측면홈의 측면에 형성되는 조사부를 통해서 상기 대상액에 조사광을 조사하고,
상기 측면홈의 천장면에 형성된 광센서부를 통해서 상기 조사광에 대한 반응광을 측정하여 수행하고,
상기 초음파 인가 단계는,
상기 수용 공간으로 길게 돌출된 막대 형상으로 형성되고 상기 측면홈과 대향되는 방향에 설치되는 초음파 혼을 통해서 초음파 발생 장치로부터 발생된 초음파를 상기 측면홈 내 머무르는 상기 대상액에 인가하여 수행하는, 피코시아닌 측정 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 형광 측정 단계에서,
적어도 370 nm, 470 nm, 520 nm, 590 nm 620 nm 및 이들의 조합된 대역의 파장들 중 어느 하나 이상의 파장을 주파장으로 하는 다파장 조사광을 발생시키는 복수개의 LED; 및
상기 LED에서 발생되는 다파장 이외의 파장의 빛을 차단하는 조사부 광학 필터;를 포함하는 상기 조사부를 이용하여 상기 대상액에 상기 조사광을 조사하고,
적어도 645 nm 내지 665 nm 대역의 빛을 통과시키는 제 1 필터;
상기 제 1 필터를 통과한 피코시아닌 형광 파장의 빛을 측정하는 피코시아닌 형광 센서;
적어도 650 nm 이상 파장의 빛을 통과시키는 제 2 필터; 및
상기 제 2 필터를 통과한 다파장의 빛을 측정하는 다파장 센서;를 포함하는 상기 광센서부로 상기 조사광에 대한 상기 반응광을 측정하는, 피코시아닌 측정 방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 형광 측정 단계에서,
다파장을 조사할 수 있는 적어도 하나 이상의 발광 소자를 이용하여 상기 대상액에 적어도 하나의 조사광을 조사하고, 상기 조사광에 대한 반응광을 광센서부로 측정하는, 피코시아닌 측정 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020170153886A KR101878385B1 (ko) | 2017-11-17 | 2017-11-17 | 피코시아닌 측정 장치 및 방법 |
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|---|---|
| KR (1) | KR101878385B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230057501A (ko) * | 2021-10-21 | 2023-05-02 | 동양하이테크산업주식회사 | 수심형 녹조 측정방법 |
| KR20240011215A (ko) * | 2021-10-21 | 2024-01-25 | 동양하이테크산업주식회사 | 상하 이격된 측정 모듈부를 갖는 수심형 녹조 측정시스템 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001083094A (ja) * | 1999-09-13 | 2001-03-30 | Toshiba Corp | 藻類濃度測定システム |
| KR20120133974A (ko) * | 2011-05-31 | 2012-12-11 | (주)제이엠이엔비 | 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치 |
| JP2016075477A (ja) * | 2014-10-02 | 2016-05-12 | 住友電気工業株式会社 | 光プローブ |
| JP2017083394A (ja) * | 2015-10-30 | 2017-05-18 | 住友電気工業株式会社 | 光プローブ及び光学測定方法 |
-
2017
- 2017-11-17 KR KR1020170153886A patent/KR101878385B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001083094A (ja) * | 1999-09-13 | 2001-03-30 | Toshiba Corp | 藻類濃度測定システム |
| KR20120133974A (ko) * | 2011-05-31 | 2012-12-11 | (주)제이엠이엔비 | 다파장 광원을 이용한 조류 측정 장치 |
| JP2016075477A (ja) * | 2014-10-02 | 2016-05-12 | 住友電気工業株式会社 | 光プローブ |
| JP2017083394A (ja) * | 2015-10-30 | 2017-05-18 | 住友電気工業株式会社 | 光プローブ及び光学測定方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230057501A (ko) * | 2021-10-21 | 2023-05-02 | 동양하이테크산업주식회사 | 수심형 녹조 측정방법 |
| KR102568144B1 (ko) * | 2021-10-21 | 2023-08-21 | 동양하이테크산업주식회사 | 수심형 녹조 측정방법 |
| KR20240011215A (ko) * | 2021-10-21 | 2024-01-25 | 동양하이테크산업주식회사 | 상하 이격된 측정 모듈부를 갖는 수심형 녹조 측정시스템 |
| KR102675721B1 (ko) | 2021-10-21 | 2024-06-18 | 동양하이테크산업주식회사 | 상하 이격된 측정 모듈부를 갖는 수심형 녹조 측정시스템 |
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