KR101919103B1 - 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 측정 샘플이 유입되는 노즐부, 입사광이 입사되는 광입사구 및 상기 측정 샘플에 조사된 입사광을 사출하기 위한 광출사구를 포함하는 집광부 경통; 단일 LED로 구현되며, 상기 광입사부로 상기 입사광을 조사하고, 상기 입사광에 유입되는 주변광을 차단하는 송광부; 및 상기 광출사구로부터 사출되는 출사광을 제1경로 및 제2경로로 분리하여 전달하고, 상기 제1경로로 입사광과 같은 파장의 출사광을 전달하며 상기 제2경로로 전달된 출사광에 유입되는 주변광을 차단하여 형광을 검출하는 수광부;를 포함한다.

Description

반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치{MIRRIRLESS OPTICAL DETECTION APPARATUS of MICROORGANISM}
본 발명은 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반사경을 구비하지 않아 구조가 단순하고, 소형화가 가능하며, 생산비용이 절감되는 광학식 미생물 검출 장치에 관한 것이다.
산업이 발전함에 따라 오염 물질 발생 역시 크게 증가하고 있으며, 이러한 오염 물질에는 미세 먼지나 미생물 등 다양한 유해 물질이 포함되어 있다. 최근에는 이러한 오염 물질 중 미세 먼지나 미생물과 같이 주변에서 흔하게 접할 수 있는 물질이 인체에 치명적인 영향을 미칠 수 있다는 사실이 밝혀지고 있으며, 국가적 차원에서도 일기 예보 등을 통해 황사, 미세 먼지 농도 등을 예보하고 있다. 미세 먼지와 미생물에 대한 실질적인 피해를 예방하고 최소화하기 위해서는 국가적 또는 지역적인 규모의 예보 외에도, 사람이 많이 모이는 공공장소나 시설 내에서 지속적인 모니터링과 그에 대응한 조치가 필수적이다. 이러한 요구에 따라 미세 먼지와 미생물을 매우 정밀하게 검출할 수 있는 장치에 대한 연구 개발이 지속적으로 수행되고 있다. 종래의 미생물 검출 기술은 대기 중에서 측정을 위한 샘플을 포집하고, 포집된 샘플을 배지에서 배양하며, 배양된 미생물 군의 개수 및 동종을 통해 미생물을 검출하는 과정을 거쳤다. 그러나 이러한 방법은 포집된 미생물을 배양하는데 수시간 내지 수일 이상의 시간이 필요한 단점이 있어, 최근에는 실시간으로 대기 상태를 모니터링할 수 있는 광학 검출기에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
도 1은 미세 먼지 및 미생물을 검출하기 위한 종래의 광학 검출기를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 광학 검출기는 내벽면이 타원경(32)으로 이루어진 샘플실(31) 내에 측정 샘플 에어로졸을 유입시킨 상태에서 광원부(33)가 샘플실(31) 내 측정 샘플에 광을 조사하고, 측정 샘플에 충돌하여 발생하는 산란광과 형광을 각각 집광하여 미세 먼지와 미생물을 검출한다. 그러나 종래의 광학 검출기는 내벽면이 타원경(32)으로 이루어진 고가의 샘플실을 구비하기 때문에 생산 비용이 증가하며, 광학 검출기에서 샘플실이 차지하는 부피를 줄일 수 없기 때문에 구조를 소형화하기 어려운 문제가 있었다. 또한, 샘플실을 무조건 구비하여야 하기 때문에 광학 검출기의 구조를 단순화하기 어려운 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제는 광학식 미생물 검출 과정에서 내벽면이 반사경으로 이루어진 샘플실을 제거함으로써 생산 비용을 최소화할 수 있는 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적인 과제는 내벽면이 반사경으로 이루어진 샘플실을 제거함으로써 소형화가 가능한 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적인 과제는 내벽면이 반사경으로 이루어진 샘플실을 제거함으로써 구조가 단순한 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 측정 샘플이 유입되는 노즐부, 입사광이 입사되는 광입사구 및 상기 측정 샘플에 조사된 입사광을 사출하기 위한 광출사구를 포함하는 집광부 경통; 단일 LED로 구현되며, 상기 광입사부로 상기 입사광을 조사하고, 상기 입사광에 유입되는 주변광을 차단하는 송광부; 및 상기 광출사구로부터 사출되는 출사광을 제1경로 및 제2경로로 분리하여 전달하고, 상기 제1경로로 입사광과 같은 파장의 출사광을 전달하며 상기 제2경로로 전달된 출사광에 유입되는 주변광을 차단하여 형광을 검출하는 수광부;를 포함한다.
또한, 상기 송광부는, 상기 LED가 조사하는 광을 평행광으로 만들기 위한 제1 송광렌즈 및 상기 제1 송광렌즈가 만든 평행광을 상기 집광부 경통의 노즐부로 집광하기 위한 제2 송광렌즈를 더 포함하고, 상기 차단부재는 상기 입사광에 유입되는 상기 주변광을 차단하는 복수의 광조절 유닛들을 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 수광부는 상기 광출사구로부터 사출되는 출사광을 집광하는 제1 집광렌즈부; 상기 제1집광렌즈부가 집광한 출사광을 반사하거나 투과시키는 분광요소; 및 상기 분광요소가 투과시킨 출사광에서 형광을 검출하는 형광검출부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 집광렌즈부는 상기 광출사구로부터 사출되는 출사광의 70퍼센트 이상을 집광할 수 있다.
또한, 상기 형광검출부는 특정 파장의 출사광만을 통과시키는 형광필터부;
상기 형광필터부가 통과시킨 출사광을 집광하는 제2집광렌즈부; 및 상기 제2집광렌즈부가 집광한 출사광에 포함된 광 노이즈를 제거하는 광조절부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광조절부는 복수의 광조절 유닛들을 포함하고 상기 복수의 광조절 유닛들 각각은 중심부에 개구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 광조절 유닛들은 상기 제2집광렌즈부의 집광 초점에 인접할수록 더 작은 개구가 형성되어 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 측정 샘플이 유입되는 노즐부, 입사광이 입사되는 광입사구 및 상기 측정 샘플에 조사된 입사광을 사출하기 위한 광출사구를 포함하는 집광부 경통; 단일 LED로 구현되며, 상기 광입사부로 상기 입사광을 조사하고, 상기 입사광에 유입되는 주변광을 차단하는 송광부; 및 상기 광출사구로부터 사출되는 출사광을 제1경로 및 제2경로로 분리하여 전달하고, 상기 제1경로로 입사광과 같은 파장의 출사광을 전달하며 상기 제2경로로 입사광과 다른 파장의 출사광을 전달하고, 상기 제2경로로 전달된 출사광을 제3경로 및 제4경로로 분리하여 전달하고, 상기 제3경로로 전달된 입사광과 다른 파장의 출사광에 유입되는 주변광을 차단하여 형광을 검출하는 수광부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수광부는 상기 광출사구로부터 사출되는 출사광을 집광하는 제1 집광렌즈부; 상기 제1 집광렌즈부가 집광한 출사광 중 입사광과 같은 파장의 출사광을 반사하고, 출사광 중 입사광과 다른 파장의 출사광을 통과시키는 제1 분광요소; 상기 제1분광요소가 통과시킨 출사광 중 입사광과 다른 파장의 출사광을 반사하고, 출사광 중 입사광과 같은 파장의 출사광을 통과시키는 제2 분광요소; 및 상기 제2분광요소가 반사한 출사광에서 형광을 검출하는 형광검출부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 집광렌즈부는 상기 광출사구로부터 사출되는 출사광의 70퍼센트 이상을 집광할 수 있다.
또한, 상기 형광검출부는 특정 파장의 출사광만을 통과시키는 형광필터부; 상기 형광필터부가 통과시킨 출사광을 집광하는 제2 집광렌즈부; 및 상기 제2 집광렌즈부가 집광한 출사광에 포함된 광 노이즈를 제거하는 광조절부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광조절부는 복수의 광조절 유닛들을 포함하고 상기 복수의 광조절 유닛들 각각은 중심부에 개구가 형성할 수 있다.
또한, 상기 광조절 유닛들은 상기 제2 집광렌즈부의 집광 초점에 인접할수록 더 작은 개구가 형성되어 배치될 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 내벽면이 반사경으로 이루어진 샘플실을 제거함으로써 광학식 미생물 검출 장치의 생산 비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 내벽면이 반사경으로 이루어진 샘플실을 제거함으로써 광학식 미생물 검출 장치를 소형화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 내벽면이 반사경으로 이루어진 샘플실을 제거함으로써 광학식 미생물 검출 장치의 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 입사광에 포함된 광 노이즈에 따라 출사광에서 형광을 검출하는 방식을 달리하여 미생물 검출 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 LED만을 사용하여 송광부 구조의 단순화, 광학식 미생물 검출 장치의 생산비용 감소 및 광학식 미생물 검출 장치를 소형화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 다수의 분광요소를 구비하여 난반사에 의한 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 미세 먼지 및 미생물을 검출하기 위한 종래의 광학 검출기를 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치를 나타내는 도이다.
도 3은 형광이 밴드패스필터를 통과하는 정도(a) 및 형광 이외의 광이 밴드패스필터에 의해 블로킹(blocking)되는 모습(b)을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수광부를 보다 상세하게 나타내는 도이다.
도 5는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치의 송광부의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치를 나타내는 도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수광부를 보다 상세하게 나타내는 도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치를 나타내는 도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치(이하, '검출 장치'라 함, 10)는 측정 샘플이 유입되는 집광부경통(100), 집광부경통(100)으로 광을 조사하는 송광부(200) 및 집광부경통(100)의 광출사구(140)으로부터 사출되는 형광(Fluorescence Light)을 검출하는 수광부(300)를 포함한다.
집광부경통(100)의 샘플 유입구(120)를 통해 측정 샘플, 예컨대 샘플 에어로졸이 유입된다.
또한, 집광부경통(100)의 몸체(110)의 샘플 유입구(120)에는 노즐부(미도시)의 유입 노즐이 연결되고, 상기 유입 노즐을 통해 측정하고자 하는 샘플 에어로졸이 집광부경통(100)으로 유입된다.
도면에 도시되지는 않았지만, 샘플 유입구(120)의 반대측 집광부경통(100)의 몸체(110)에는 샘플 배출구가 구비되어 유입된 샘플 에어로졸을 집광부경통(100) 외부로 배출할 수 있다.
집광부경통(100)에는 후술하는 송광부(200)에 대응되도록 광입사구(130)가 형성되어 있다.
또한, 집광부경통(100)에는 후술하는 수광부(300)와 대응되도록 광출사구(140)가 설치되어 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 내벽면이 반사경으로 이루어진 샘플실을 제거함으로써 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 생산 비용을 최소화할 수 있고, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 소형화 가능성이 훨씬 높다고 볼 수 있으며, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 광학식 미생물 검출 장치의 구조가 훨씬 단순해 진다고 볼 수 있다.
집광부경통(100)에 광을 조사하는 송광부(200)는 LED(Light Emitting Diode)(210)를 이용한 UV광을 광입사구(130)를 통하여 집광부경통(100) 내의 측정 샘플에 조사하며, 상기 조사된 UV광은 집광부경통(100)으로 유입되는 에어로졸 입자와 충돌하여 산란광(scattering light)과 형광(fluorescence light)을 발생시킨다.
이때, 송광부(200)의 발광 요소인 LED(210)는 집광부경통(100)으로 입사되는 방향, 즉 광입사구(130) 방향으로 광을 방출하도록 배치될 수 있으며, 미생물 검출에 적합한 266㎚ 내지 405㎚의 UV 영역의 광을 방출할 수 있다. 바람직하게는 340㎚ 내지 380㎚의 UV 영역의 광을 방출하여 비생물(inanimate object)의 형광을 최소화시킬 수 있다.
송광부(200)는 단일 LED(210)만으로 구현될 수 있으며, 그것이 가능한 이유는 미 산란(Mie scattering) 때문이다.
미 산란(Mie scattering)은 입사광의 파장의 크기와 공기 중 입자의 크기의 관계에 의하여 입광의 산란(scattering) 방향이 결정된다는 것을 말한다.
입자의 크기가 입사광의 파장보다 수십배 보다는 크고, 수백배 보다는 작다고 할 때, 미 산란(Mie scattering)에 의하면, 입자와 충돌하여 산란(scattering)되는 입사광의 대부분은 전방으로 향하게 된다.
따라서, 미 산란(Mie scattering)이 적용될 수 있는 경우인 입자의 크기가 입사광의 파장보다 수십배 보다는 크고, 수백배 보다는 작을 경우에는 입자와 충돌하여 산란(scattering)되는 입사광의 대부분은 입사광의 입사방향으로 향하게 되고 입사광이 입사되는 방향에 후술하는 수광부(300)가 설치되어 있으면 산란되는 입사광인 형광을 검출하는 것이 가능하다.
즉, 송광부(200)가 단일 LED(210)로 구현된 경우에도 미 산란(Mie scattering)이 적용되는 경우에는 광학식 미생물 검출 장치에 내벽면이 반사경으로 이루어진 집광 챔버(chamber)를 구성하여 상기 반사경으로 형광을 기 설정된 지점으로 집광하지 않아도 광학식 미생물 검출 장치의 수광부(300)가 형광을 검출하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 내벽면이 반사경으로 이루어진 샘플실을 제거함으로써 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 생산 비용을 최소화할 수 있고, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 소형화 가능성이 훨씬 높다고 볼 수 있으며, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 광학식 미생물 검출 장치의 구조가 훨씬 단순해 진다고 볼 수 있다.
또한, 단일 LED(210)만으로 송광부(200)를 구현함으로써 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 생산 비용을 최소화할 수 있고, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 소형화 가능성이 훨씬 높다고 볼 수 있으며, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 광학식 미생물 검출 장치의 구조가 훨씬 단순해 진다고 볼 수 있다.
도 2를 참조하면, 집광부경통(100)의 광출사구(140)로부터 사출되는 형광(Fluorescence Light)을 검출하는 수광부(300)는 제1 집광렌즈부(310), 분광요소(320) 및 형광검출부(330)를 포함한다.
제1 집광렌즈부(310)는 집광부경통(100)의 광출사구(140)로부터 사출되는 광(예컨대, 형광)을 평행 빔으로 만드는 역할을 수행한다.
제1 집광렌즈부(310)는 콜리메이터 렌즈(collimator lens)로 구현될 수 있고, 이때, NA(Numerical Aperture) 값이 비교적 큰 콜리메이터 렌즈(collimator lens)를 사용한다.
예컨대 콜리메이터 렌즈(collimator lens)의 NA(Numerical Aperture) 값이 0.6인 경우 입사각은 프러스 마이너스 36.8도이다. 입사각이 프러스 마이너스 36.8도인 경우 집광부경통(100)에서 산란되는 형광의 70퍼센트 이상을 집광할 수 있다.
분광요소(320)는 제1집광렌즈부(310)를 통과하는 광 중에서 파장이 변화되지 않은 산란광은 제1경로로 반사시키고, 파장이 변화된 형광은 제2경로로 통과시킨다.
도 2는 본 발명에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치를 나타내는 도이고, 도 3은 형광이 밴드패스필터를 통과하는 정도(a) 및 형광 이외의 광이 밴드패스필터에 의해 블로킹(blocking)되는 모습(b)을 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수광부를 보다 상세하게 나타내는 도이다.
도 2를 참조하면, 형광검출부(330)는 형광유입구(331), 형광필터부(340), 제2 집광렌즈부(350), 광조절부(360) 및 형광센서부(370)를 포함한다.
형광유입구(331)는 제2 경로로 분광요소(320)를 통과한 산란광을 통과시키도록 형성된 개구이다.
형광필터부(340)는 형광유입구(331)를 통과한 산란광을 필터링한다.
형광필터부(340)는 밴드패스필터이며, 형광 파장 이외의 광을 차단하기 위하여 형광필터부(340)의 밴드패스필터는 광학밀도(optical density) 6보다 큰 값을 갖는다.
여기서 밴드패스필터의 광학밀도(optical density)는 특정 파장의 광을 블로킹(blocking)하는 능력을 말한다.
도 3(a)를 참조하면, 밴드패스필터의 광학밀도(optical density)가 6보다 큰 경우 형광필터부(340)로 조사된 형광(파장이 480nm)의 95퍼센트 이상((1))이 형광필터부(340)를 통과하는 것을 알 수 있다.
도 3(b)를 참조하면, 밴드패스필터의 광학밀도(optical density)가 6보다 큰 경우 형광필터부(340)로 조사된 형광 이외의 광들은 형광필터부(340)에 의해 대부분이 블로킹(blocking)((2))되는 것을 알 수 있다.
도 4를 참조하면, 제2 집광렌즈부(350)는 형광필터부(340)를 통과한 평행 산란광을 후술하는 형광센서부(370)로 수렴시키는 역할을 수행한다.
도 4를 참조하면, 광조절부(360)는 복수의 광조절 유닛들을 포함할 수 있으며, 도 4에서는 설명의 편의상 3개의 광조절유닛들만이 도시되어 있으나, 설계에 따라 3개 이상 또는 이하의 수가 적용될 수 있다.
복수의 광조절유닛들 각각의 중심부에는 제2집광렌즈부(350)로부터 형광센서부(370)로 전달되는 입사광을 통과시키기 위한 개구(aperture)가 형성되며, 복수의 광조절유닛들 각각의 개구는 초점(361)에 가까울수록 더 작게 설정된다.
즉, 복수의 광조절유닛들은 초점(361)을 중심으로 좌우로 멀어질수록 상대적으로 큰 개구를 갖는다.
따라서, 광조절부(360)는 형광필터부(340)를 통과한 난반사되어 들어오는 신호의 형광센서부(370)로의 유입을 저지할 수 있어, 형광 검출 능력, 즉 미생물 검출 능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
형광센서부(370)는 전달된 광으로부터 미생물의 존재 여부와 그 양을 검출한다.
즉, 형광센서부(370)는 집광부 경통(100) 외부로 사출된 형광을 수신하고 수신한 광에 대한 검출 신호를 발생하여 신호처리부(미도시)로 전송한다.
미생물에 의한 자기 형광의 경우에는 산란광에 비해 매우 미세한 신호이기 때문에, 형광센서부(370)의 형광센서(371)는 광전자 증폭관(Photo Multiplier Tube, PMT)으로 구현될 수 있으며, 검출되는 형광은 미생물의 존재 유무와 그 양에 대한 정보를 포함할 수 있다.
형광센서부(370)에서 검출된 신호는 상기 신호처리부로 전송되어 소정의 알고리즘에 따라 미생물의 존재 유무와 양을 산출하게 된다.
실시 예에 따라, 검출 장치(10)는 수광부(300)의 상부측에 광스토퍼부(400)를 더 포함할 수 있다.
광스토퍼부(400)는 분광요소(320)가 제1 경로로 반사시킨 파장이 변화되지 않은 산란광을 집광렌즈(410)로 집광하여 정지시킨다.
즉, 광스토퍼부(400)는 분광요소(320)가 제1 경로로 반사시킨 광을 정지시키는 역할을 수행함으로써, 형광 이외의 주변광이 수광부(300)로 유입되는 것을 최소화할 수 있다.
광스토퍼부(400)는 원뿔형 부재(420)를 포함할 수 있으며, 원뿔형 부재(420)는 꼭지점이 출사되는 광의 경로를 향하도록 배치되고 그 둘레를 케이스(430)가 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 원뿔형 부재(420)에 충돌한 광이 직반사되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 원뿔형 부재(420)의 표면 및 그와 대응하는 부분의 케이스(430) 표면에는 스펀지 등과 같이 광을 흡수하는 부재가 배치될 수 있으며, 요철 구조로 구현될 수도 있다.
도 5는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치의 송광부의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 도 2에 도시된 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치와 유사하므로, 설명의 중복을 피하기 위하여 차이점만 기술한다.
도 5를 참조하면, 송광부(200)는 LED(210), 차단부재(220), 제1 송광렌즈(230) 및 제2 송광렌즈(240)을 포함한다.
송광부(200)의 발광 요소인 LED(210)는 집광부경통(100)으로 입사되는 방향, 즉 광입사구(130) 방향으로 광을 방출하도록 배치될 수 있으며, 미생물 검출에 적합한 266㎚ 내지 405㎚의 UV 영역의 광을 방출할 수 있다. 바람직하게는 340㎚ 내지 380㎚의 UV 영역의 광을 방출하여 비생물(inanimate object)의 형광을 최소화시킬 수 있다.
LED(210)는 단일 LED가 사용될 수 있다. 단일 LED를 광원으로 사용하는 것은 일반적인 레이저나 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)를 사용하는 것보다 시스템의 단가를 낮추고 소형화를 달성하는데 유리할 뿐만 아니라, 두 개의 광원을 사용할 때 생기는 정렬 문제를 해결할 수 있는 장점이 있기 때문이다.
도 5를 참조하면, 차단부재(220)는 LED(210)와 제1 송광렌즈(230) 사이에 배치될 수 있고, 복수의 광조절 유닛들(a1,a2,a3,a4)을 포함할 수 있다.
도 5에서는 설명의 편의상 4개의 광조절 유닛들(a1,a2,a3,a4)만이 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 설계에 따라 4개 이상 또는 이하의 수가 적용될 수 있다.
복수의 광조절 유닛들(a1,a2,a3,a4) 각각의 중심부에는 LED(210)로 부터의 입사광을 통과시키기 위한 개구(apperture)가 형성된다.
이때, 복수의 광조절 유닛들(a1,a2,a3,a4)은 제1 송광렌즈(230)에 가까울수록 상대적으로 큰 개구를 갖는 제1 유닛, 제2 유닛, 제3 유닛 및 제4 유닛의 순서로 배치될 수 있다.
따라서, 차단부재(220)는 LED(210)로부터 제1 송광렌즈(230)로 전달되는 입사광에 유입되는 주변광을 차단하여 광 노이즈를 최소화하는 역할을 수행하게 된다.
제1 송광렌즈(230)는 차단부재(220)가 통과시킨 입사광을 평행광으로 만드는 역할을 수행한다.
제2 송광렌즈(240)는 제1 송광렌즈(230)가 만든 평행광을 집광부 경통(100)의 노즐부(120)로 집광하는 역할을 수행한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 내벽면이 반사경으로 이루어진 샘플실을 제거함으로써 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 생산 비용을 최소화할 수 있고, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 소형화 가능성이 훨씬 높다고 볼 수 있으며, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 광학식 미생물 검출 장치의 구조가 훨씬 단순해 진다고 볼 수 있다.
또한, 제1 송광렌즈(230) 및 제2 송광렌즈(240)를 이용하여 LED(210) 광원이 방출하는 광을 집광부 경통(100)의 노즐부(120)로 정교하게 집광시켜 미생물 검출 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치를 나타내는 도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치(이하, '검출 장치'라 함, 10)는 측정 샘플이 유입되는 집광부경통(600), 집광부경통(600)으로 광을 조사하는 송광부(500) 및 집광부경통(600)의 광출사구(640)으로부터 사출되는 형광(Fluorescence Light)을 검출하는 수광부(700)를 포함한다.
집광부경통(600)의 샘플 유입구(620)를 통해 측정 샘플, 예컨대 샘플 에어로졸이 유입된다.
또한, 집광부경통(600)의 몸체(610)의 샘플 유입구(620)에는 노즐부(미도시)의 유입 노즐이 연결되고, 상기 유입 노즐을 통해 측정하고자 하는 샘플 에어로졸이 집광부경통(600)으로 유입된다.
도면에 도시되지는 않았지만, 샘플 유입구(620)의 반대측 집광부경통(600)의 몸체(610)에는 샘플 배출구가 구비되어 유입된 샘플 에어로졸을 집광부경통(600) 외부로 배출할 수 있다.
집광부경통(600)에는 후술하는 송광부(500)에 대응되도록 광입사구(630)가 형성되어 있다.
또한, 집광부경통(600)에는 후술하는 수광부(700)와 대응되도록 광출사구(640)가 설치되어 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 내벽면이 반사경으로 이루어진 샘플실을 제거함으로써 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 생산 비용을 최소화할 수 있고, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 소형화 가능성이 훨씬 높다고 볼 수 있으며, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 광학식 미생물 검출 장치의 구조가 훨씬 단순해 진다고 볼 수 있다.
집광부경통(600)에 광을 조사하는 송광부(500)는 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 UV광을 광입사구(630)를 통하여 집광부경통(600) 내의 측정 샘플에 조사하며, 상기 조사된 UV광은 집광부경통(600)으로 유입되는 에어로졸 입자와 충돌하여 산란광(scattering light)과 형광(fluorescence light)을 발생시킨다.
이때, 송광부(500)의 발광 요소인 LED(510)는 집광부경통(600)으로 입사되는 방향, 즉 광입사구(630) 방향으로 광을 방출하도록 배치될 수 있으며, 미생물 검출에 적합한 266㎚ 내지 405㎚의 UV 영역의 광을 방출할 수 있다. 바람직하게는 340㎚ 내지 380㎚의 UV 영역의 광을 방출하여 비생물(inanimate object)의 형광을 최소화시킬 수 있다.
송광부(500)는 단일 LED(510)만으로 구현될 수 있으며, 그것이 가능한 이유는 미 산란(Mie scattering) 때문이다.
미 산란(Mie scattering)은 입사광의 파장의 크기와 공기 중 입자의 크기의 관계에 의하여 입광의 산란(scattering) 방향이 결정된다는 것을 말한다.
입자의 크기가 입사광의 파장보다 수십배 보다는 크고, 수백배 보다는 작다고 할 때, 미 산란(Mie scattering)에 의하면, 입자와 충돌하여 산란(scattering)되는 입사광의 대부분은 전방으로 향하게 된다.
따라서, 미 산란(Mie scattering)이 적용될 수 있는 경우인 입자의 크기가 입사광의 파장보다 수십배 보다는 크고, 수백배 보다는 작을 경우에는 입자와 충돌하여 산란(scattering)되는 입사광의 대부분은 입사광의 입사방향으로 향하게 되고 입사광이 입사되는 방향에 후술하는 수광부(700)가 설치되어 있으면 산란되는 입사광인 형광을 검출하는 것이 가능하다.
즉, 송광부(500)가 단일 LED(510)로 구현된 경우에도 미 산란(Mie scattering)이 적용되는 경우에는 광학식 미생물 검출 장치에 내벽면이 반사경으로 이루어진 집광 챔버(chamber)를 구성하여 상기 반사경으로 형광을 기 설정된 지점으로 집광하지 않아도 광학식 미생물 검출 장치의 수광부(700)가 형광을 검출하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 내벽면이 반사경으로 이루어진 샘플실을 제거함으로써 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 생산 비용을 최소화할 수 있고, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 소형화 가능성이 훨씬 높다고 볼 수 있으며, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 광학식 미생물 검출 장치의 구조가 훨씬 단순해 진다고 볼 수 있다.
또한, 단일 LED(510)만으로 송광부(500)를 구현함으로써 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 생산 비용을 최소화할 수 있고, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 소형화 가능성이 훨씬 높다고 볼 수 있으며, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 광학식 미생물 검출 장치의 구조가 훨씬 단순해 진다고 볼 수 있다.
도 6을 참조하면, 집광부 경통(600)의 광출사구(640)로부터 사출되는 형광(Fluorescence Light)을 검출하는 수광부(700)는 제1 집광렌즈부(710), 제1 분광요소(720), 제2 분광요소(730) 및 형광검출부(740)를 포함한다.
제1 집광렌즈부(710)는 집광부경통(600)의 광출사구(640)로부터 사출되는 광(예컨대, 형광)을 평행 빔으로 만드는 역할을 수행한다.
제1 집광렌즈부(710)는 콜리메이터 렌즈(collimator lens)로 구현될 수 있고, 이때, NA(Numerical Aperture) 값이 비교적 큰 콜리메이터 렌즈(collimator lens)를 사용한다.
예컨대 콜리메이터 렌즈(collimator lens)의 NA(Numerical Aperture) 값이 0.6인 경우 입사각은 프러스 마이너스 36.8도이다. 입사각이 프러스 마이너스 36.8도인 경우 집광부경통(100)에서 산란되는 형광의 70퍼센트 이상을 집광할 수 있다.
제1 분광요소(720)는 제1집광렌즈부(710)를 통과하는 광 중에서 파장이 변화되지 않은 산란광은 제1 경로로 반사시키고, 파장이 변화된 형광은 제2 경로로 통과시킨다.
제2 분광요소(730)는 제1 분광요소(720)가 제2 경로로 통과시킨 출사광 중 입사광과 다른 파장의 출사광인 형광을 제3 경로로 반사시키고, 출사광 중 입사광과 같은 파장의 출사광은 제4 경로로 통과시킨다.
제2 분광요소(730)는 형광에 해당하는 파장의 빛만을 반사시키기 때문에 제1 분광요소(720)가 제2 경로로 통과시킨 출사광에 포함된 형광 이외의 파장의 광은 제2 분광요소(730)를 통과하는 제4 경로로 통과되어 정지된다.
제2 분광요소(730)는 형광에 해당하는 파장의 빛만을 후술하는 형광검출부(740)로 반사하기 때문에 인코히어런트 옵티컬 소스(incoherent optical source)인 LED의 특성에 의하여 발생하는 난반사에 의한 영향을 최소화할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치는 내벽면이 반사경으로 이루어진 샘플실을 제거함으로써 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 생산 비용을 최소화할 수 있고, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 소형화 가능성이 훨씬 높다고 볼 수 있으며, 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 광학식 미생물 검출 장치의 구조가 훨씬 단순해 진다고 볼 수 있다.
또한, 다수의 분광요소를 구비하여 형광만을 반사할 수 있는 구조로 미생물 검출 장치를 구현함으로써 기존의 미생물 검출 장치와 비교할 때 난반사에 의한 광노이즈 제거 가능성이 훨씬 높다고 볼 수 있다.
도 3은 형광이 밴드패스필터를 통과하는 정도(a) 및 형광 이외의 광이 밴드패스필터에 의해 블로킹(blocking)되는 모습(b)을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치를 나타내는 도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수광부를 보다 상세하게 나타내는 도이다.
도 6을 참조하면, 형광검출부(740)는 형광유입구(741), 형광필터부(750), 제2 집광렌즈부(760), 광조절부(770) 및 형광센서부(780)를 포함한다.
형광유입구(741)는 제3 경로로 제2 분광요소(730)를 통과한 산란광을 통과시키도록 형성된 개구이다.
형광필터부(750)는 형광유입구(741)를 통과한 산란광을 필터링한다.
형광필터부(750)는 밴드패스필터이며, 형광 파장 이외의 광을 차단하기 위하여 형광필터부(750)의 밴드패스필터는 광학밀도(optical density) 6보다 큰 값을 갖는다.
여기서 밴드패스필터의 광학밀도(optical density)는 특정 파장의 광을 블로킹(blocking)하는 능력을 말한다.
도 3(a)를 참조하면, 밴드패스필터의 광학밀도(optical density)가 6보다 큰 경우 형광필터부(750)로 조사된 형광(파장이 480nm)의 95퍼센트 이상((1))이 형광필터부(750)를 통과하는 것을 알 수 있다.
도 3(b)를 참조하면, 밴드패스필터의 광학밀도(optical density)가 6보다 큰 경우 형광필터부(750)로 조사된 형광 이외의 광들은 형광필터부(750)에 의해 대부분이 블로킹(blocking)((2))되는 것을 알 수 있다.
도 7을 참조하면, 제2 집광렌즈부(760)는 형광필터부(750)를 통과한 평행 형광을 후술하는 형광센서부(780)로 수렴시키는 역할을 수행한다.
도 7을 참조하면, 광조절부(770)는 복수의 광조절 유닛들을 포함할 수 있으며, 도 7에서는 설명의 편의상 3개의 광조절유닛들만이 도시되어 있으나, 설계에 따라 3개 이상 또는 이하의 수가 적용될 수 있다.
복수의 광조절 유닛들 각각의 중심부에는 제2 집광렌즈부(760)로부터 형광센서부(780)로 전달되는 입사광을 통과시키기 위한 개구(aperture)가 형성되며, 복수의 광조절유닛들 각각의 개구는 초점(771)에 가까울수록 더 작게 설정된다.
즉, 복수의 광조절유닛들은 초점(771)을 중심으로 좌우로 멀어질수록 상대적으로 큰 개구를 갖는다.
따라서, 광조절부(770)는 형광필터부(750)를 통과한 난반사되어 들어오는 신호의 형광센서부(780)로의 유입을 저지할 수 있어, 형광 검출 능력, 즉 미생물 검출 능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
형광센서부(780)는 전달된 광으로부터 미생물의 존재 여부와 그 양을 검출한다.
즉, 형광센서부(780)는 집광부경통(600) 외부로 사출된 형광을 수신하고 수신한 광에 대한 검출 신호를 발생하여 신호처리부(미도시)로 전송한다.
미생물에 의한 자기 형광의 경우에는 산란광에 비해 매우 미세한 신호이기 때문에, 형광센서부(780)의 형광센서(781)는 광전자 증폭관(Photo Multiplier Tube, PMT)으로 구현될 수 있으며, 검출되는 형광은 미생물의 존재 유무와 그 양에 대한 정보를 포함할 수 있다.
형광센서부(780)에서 검출된 신호는 상기 신호처리부로 전송되어 소정의 알고리즘에 따라 미생물의 존재 유무와 양을 산출하게 된다.
실시 예에 따라, 검출 장치(10)는 제1 분광요소(720)가 제1집광렌즈부(710)를 통과하는 광 중에서 파장이 변화되지 않은 산란광을 반사하는 제1 경로에 대응되도록 광스토퍼부(800)를 더 포함할 수 있다.
광스토퍼부(800)는 제1 분광요소(720)가 제1 경로로 반사시킨 파장이 변화되지 않은 산란광을 광스토퍼광입사구(810)를 통과시켜 정지시킨다.
즉, 광스토퍼부(800)는 제1 분광요소(720)가 제1 경로로 반사시킨 광을 정지시키는 역할을 수행함으로써, 형광 이외의 주변광이 제2 분광요소(730)로 유입되는 것을 최소화할 수 있다.
광스토퍼부(800)는 원뿔형 부재(820)를 포함할 수 있으며, 원뿔형 부재(820)는 꼭지점이 출사되는 광의 경로를 향하도록 배치되고 그 둘레를 케이스(830)가 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 원뿔형 부재(820)에 충돌한 광이 직반사되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 원뿔형 부재(820)의 표면 및 그와 대응하는 부분의 케이스(830) 표면에는 스펀지 등과 같이 광을 흡수하는 부재가 배치될 수 있으며, 요철 구조로 구현될 수도 있다.
여기서 사용된 '부'이라는 용어는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 구분되는 구성 요소가 아니라는 점은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명한 사항이다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 적어도 하나로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100...집광부 경통 200...송광부
300...수광부 400...광스토퍼부
500...송광부 600...집광부 경통
700...수광부 800...광스토퍼부

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  8. 내부에 반사경을 구비하지 않으며, 측정 샘플이 유입되는 노즐부와 입사광이 입사되는 광입사구 및 상기 측정 샘플에 조사된 입사광을 사출하기 위한 광출사구를 포함하는 집광부 경통;
    미 산란(Mie scattering)이 적용되어 비생물의 형광을 최소화하도록 340nm 내지 380nm의 UV 영역의 광을 상기 입사광으로 조사하는 단일 LED와 상기 LED가 조사하는 광을 평행광으로 만들기 위한 제1 송광렌즈와 상기 제1 송광렌즈가 만든 평행광을 상기 집광부 경통의 노즐부로 집광하기 위한 제2 송광렌즈 및 상기 입사광에 유입되는 주변광을 차단하기 위한 복수의 광조절 유닛들을 구비하는 차단부재를 포함하는 송광부; 및
    상기 광출사구로부터 사출되는 출사광을 제1경로 및 제2경로로 분리하여 전달하고, 상기 제1경로로 입사광과 같은 파장의 출사광을 전달하며 상기 제2경로로 입사광과 다른 파장의 출사광을 전달하고, 상기 제2경로로 전달된 출사광을 제3경로 및 제4경로로 분리하여 전달하고, 상기 제3경로로 전달된 입사광과 다른 파장의 출사광에 유입되는 주변광을 차단하여 형광을 검출하는 수광부;를 포함하고,
    상기 수광부는,
    상기 광출사구로부터 사출되는 출사광을 집광하는 제1 집광렌즈부;
    상기 제1 집광렌즈부가 집광한 출사광 중 입사광과 같은 파장의 출사광을 상기 제1경로로 반사하고, 상기 제1집광렌즈부가 집광한 출사광 중 입사광과 다른 파장의 출사광을 상기 제2경로로 통과시키는 제1 분광요소;
    상기 제1분광요소가 통과시킨 출사광 중 입사광과 다른 파장의 출사광을 상기 제3경로로 반사하여 인코히어런트 옵티컬 소스인 상기 LED의 특성에 의하여 발생하는 난반사에 의한 영향을 최소화하고, 상기 제1 분광요소가 반사시킨 출사광 중 입사광과 같은 파장의 출사광을 상기 제4경로로 통과시키는 제2 분광요소; 및
    상기 제2 분광요소가 반사한 상기 제3경로로의 출사광에서 형광을 검출하는 형광검출부;를 포함하며,
    상기 형광검출부는,
    광학밀도(optical density) 6보다 큰 값을 갖는 밴드패스 필터로 구현되어 형광 파장 이외의 광을 차단하고 상기 형광 파장의 출사광만을 통과시키는 형광필터부와 상기 형광필터부가 통과시킨 출사광을 집광하는 제2 집광렌즈부 및 상기 제2 집광렌즈부가 집광한 출사광에 포함된 광 노이즈를 제거하는 광조절부를 포함하는 반사경을 구비하지 않는 광학식 미생물 검출 장치.
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