KR102028821B1 - 공중 부유 미생물 측정 장치 및 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 제1실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치는, 공중 부유 미생물이 포함된 공기가 들어오는 유입구와 나가는 유출구를 포함하며, 공중 부유 미생물을 포집하는 포집 스왑이 상기 유입구와 유출구 사이의 공기 유로에 설치되는 포집 유닛; 및 상기 포집 유닛의 유입구 측에 설치되어 상기 포집 유닛에 습한 공기를 공급하는 가습 유닛;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치는, 공중 부유 미생물이 포함된 공기가 들어오는 유입구와 나가는 유출구를 포함하며, 공중 부유 미생물을 포집하는 포집 스왑이 상기 유입구와 유출구 사이의 공기 유로에 설치되는 포집 유닛; 상기 포집 유닛의 유입구 측에 설치되어 상기 유입구로 습한 공기를 공급하는 가습 유닛; 상기 포집 유닛 내로 공기가 유동하도록 압력차를 형성하는 공기 유동 장치; 및 상기 포집 스왑에 포집된 미생물의 ATP와 반응하는 ATP 측정 시약 유닛;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제3실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치는, 공중 부유 미생물이 포함된 공기가 들어오는 유입구와 나가는 유출구를 포함하며, 공중 부유 미생물을 포집하는 포집 스왑이 상기 유입구와 유출구 사이의 공기 유로에 설치되는 포집 유닛; 및 공중 부유 미생물의 세포를 용해하는 물질 및 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 물질 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 유기요소를 제조하는 제1제조부, 상기 유기요소와 결합하여 운반하는 캐리어인 무기요소를 제조하는 제2제조부, 상기 유기요소와 상기 무기요소를 결합(Conjugation)하여 유-무기 나노구조체를 제조하는 제3제조부를 포함하는 유-무기 나노구조체 제조 유닛을 포함하며, 상기 유-무기 나노구조체는 상기 제3제조부로부터 상기 유입구에 공급될 수 있다.

Description

공중 부유 미생물 측정 장치 및 측정 방법{DEVICE AND METHOD FOR DETECTING AIRBORNE MICROORGANISM}
이하의 설명은 공중 부유 미생물 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.
대기 중에는 공기 외에 다양한 미세물질들이 존재하며, 이 중에는 곰팡이, 박테리아 등과 같은 생물학적 기원의 입자, 즉 공중 부유 미생물이 포함되어 있다. 공중 부유 미생물은 실내외 환경의 다양한 발생원으로부터 배출된다.
공중 부유 미생물은 대기오염과 질병의 원인으로 지적되고 있으며, 인체에는 감염성 질병, 알레르기, 호흡기 질환, 암 등의 원인으로 작용하고 있다. 따라서 이러한 유해성 공중 부유 미생물을 신속하고 효과적으로 탐지하는 기술이 요구된다.
공중 부유 미생물을 탐지하는 방법으로는 대기 중의 미생물을 샘플링하여 배지에 도말한 후 배양시켜 콜로니 수를 측정하는 방법과 미생물들이 가지고 있는 자가형광(autofluorescence)을 측정하는 방법 등이 있다.
하지만, 기존방식으로는 식품이나 시료 등의 표면을 직접 샘플링하여 미생물의 존재 여부를 측정해야 하며, 기존에 출시되어 있는 휴대용 분석기기를 사용할 경우, 공중 부유 미생물을 탐지하기 위해 대기 중의 미생물을 장시간 직접 샘플링하여 배지의 표면 위에 도말하고 배양시킨 후, 확인되는 콜로니(colony) 수를 측정하는 방법을 사용한다. 즉 대기 중의 미생물을 샘플링하여 콜로니 수를 세는 방법은 실시간으로 공중 부유 미생물을 측정할 수 없다는 단점이 있다. 미생물들이 가지고 있는 자가형광을 측정하는 방법은 실시간 탐지가 가능한 반면 자가형광의 강도가 매우 낮아 검출효율이 낮다는 단점이 있다. 따라서 이러한 자가형광의 강도를 측정하기 위하여는 고가의 대형 레이저 장비를 사용하여야 하므로 측정장비가 커지고 고비용이 요구된다는 단점이 있다.
한국등록특허공보 제10-0549222호
본 발명은 공기 중에 부유하는 바이러스, 세균 및 곰팡이 등의 공중 부유 미생물의 샘플링 시간을 단축할 수 있으며, 고속 측정이 가능한 공중 부유 미생물 측정 장치 및 측정 방법을 제공하기 위함이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치는, 공중 부유 미생물이 포함된 공기가 들어오는 유입구와 나가는 유출구를 포함하며, 공중 부유 미생물을 포집하는 포집 스왑이 상기 유입구와 유출구 사이의 공기 유로에 설치되는 포집 유닛; 및 상기 포집 유닛의 유입구 측에 설치되어 상기 포집 유닛에 습한 공기를 공급하는 가습 유닛;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 포집 유닛 내로 공기가 유동하도록 압력차를 형성하는 공기 유동 장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 포집 스왑에 포집된 공중 부유 미생물의 ATP를 측정하는 ATP 측정 장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 포집 유닛은, 상기 유입구와 가습 유닛 결합부가 형성되는 유입 몸체; 상기 유입 몸체와 결합되며, 포집 스왑 고정부가 형성되는 포집 몸체; 및 상기 포집 몸체와 결합되며, 상기 유출구가 형성되는 유출 몸체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 포집 몸체의 상기 포집 스왑 고정부에는 방사상으로 관통 구멍이 설치되어 공기 유로를 형성할 수 있다.
또한, 상기 포집 몸체의 상기 포집 스왑 고정부의 상류측 유로는 상기 포집 스왑 고정부 측에 가까워질수록 유로의 단면적은 좁아질 수 있다.
또한, 상기 유입 몸체와 상기 포집 몸체 사이에는 하나 이상의 관통 구멍이 형성되는 오리피스부가 설치되어 상기 유입 몸체에서 상기 포집 몸체로 유동하는 공기의 유속을 증가시켜 상기 포집 몸체에 장착된 포집 스왑에 공중 부유 미생물의 충돌 속도를 높일 수 있다.
또한, 상기 포집 스왑 고정부는 복수개로 구비되며, 각각의 포집 스왑 고정부는 공기가 들어오는 입구의 크기 및 개수를 조절할 수 있는 노즐을 포함할 수 있다.
또한, 상기 노즐의 직경 W는 다음 수식1을 만족할 수 있다.
Figure 112018007609027-pat00001
… (수식1)
여기에서 Stk는 스톡스 수(Stokes number), ρ는 상기 포집 스왑 고정부로 들어오는 입자의 밀도, D는 상기 포집 스왑 고정부로 들어오는 입자의 직경, U는 상기 포집 스왑 고정부로 들어오는 공기의 유속, C는 미끄럼 보정계수(slip correction factor), μ는 상기 포집 스왑 고정부로 들어오는 공기의 동점성계수(dynamic viscosity)를 지칭함
또한, 상기 유출 몸체에는 상기 포집 스왑을 상기 포집 유닛 외부로부터 상기 포집 몸체의 포집 스왑 고정부에 장착하기 위한 관통 구멍이 설치되며, 상기 포집 유닛은, 상기 관통 구멍을 밀폐하고 상기 포집 스왑의 단부를 지지하는 몸체 커버를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유입 몸체, 포집 몸체 및 유출 몸체 중 어느 하나 이상은 광투과성 소재로 형성될 수 있다.
또한, 상기 유입 몸체와 상기 포집 몸체의 결합면 및 상기 포집 몸체와 상기 유출 몸체의 결합면 중 어느 하나 이상에는 실링부가 설치될 수 있다.
또한, 상기 가습 유닛은 세포 용해제 수용액을 무화(霧化)시켜 공급할 수 있다.
또한, 상기 포집 유닛에 설치된 상기 포집 스왑에 광선을 조사하는 광 조사 유닛; 및 상기 포집 스왑에 포집된 상기 공중 부유 미생물이 상기 광선에 노출되어 발산하는 반응광을 측정하는 광 측정 유닛;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광 조사 유닛은 파장인 200 내지 700nm인 광선을 조사할 수 있다.
또한, 상기 광 조사 유닛은 상기 공기 유로에서 상기 유입구 측에 설치되고, 상기 광 측정 유닛은 상기 공기 유로에서 상기 광 조사 유닛과 이격되어 상기 유입구 측에 설치될 수 있다.
또한, 상기 광 조사 유닛의 맞은편에 설치되어 상기 광 조사 유닛에서 조사되는 광선의 적어도 일부를 흡수하는 흡광 유닛; 및 상기 광 측정 유닛의 맞은편에 설치되어 상기 반응광의 적어도 일부를 반사함으로써 상기 반응광이 상기 광 측정 유닛으로 집중되도록 하는 반사 유닛;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 공기 유로에서 상기 유입구 측에 설치되며, 상기 포집 스왑에 포집된 세포 용해제 및 공중 부유 미생물을 포함하는 입자의 일부를 상기 포집 유닛의 외부로 배출하는 배출펌프;를 더 포함할 수 있다.
한편, 제2실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치는, 공중 부유 미생물이 포함된 공기가 들어오는 유입구와 나가는 유출구를 포함하며, 공중 부유 미생물을 포집하는 포집 스왑이 상기 유입구와 유출구 사이의 공기 유로에 설치되는 포집 유닛; 상기 포집 유닛의 유입구 측에 설치되어 상기 유입구로 습한 공기를 공급하는 가습 유닛; 상기 포집 유닛 내로 공기가 유동하도록 압력차를 형성하는 공기 유동 장치; 및 상기 포집 스왑에 포집된 미생물의 ATP와 반응하는 ATP 측정 시약 유닛;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 ATP 측정 시약 유닛에서 상기 포집 스왑에 포집된 공중 부유 미생물의 ATP와 ATP 측정 시약을 반응시켜 생성된 반응물에 광을 조사하는 광원부 및 상기 반응물을 이미지로 촬상하는 촬상부를 포함하는 단말에 상기 ATP 측정 시약 유닛을 고정하는 고정 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 ATP 측정 시약 유닛에서 상기 포집 스왑에 포집된 공중 부유 미생물의 ATP와 ATP 측정 시약을 반응시켜 생성된 반응물을 이미지로 촬상하는 촬상부; 상기 반응물에 광을 조사하는 광원부; 및 상기 이미지를 기초로 포집된 공중 부유 미생물의 농도를 산출하는 산출부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 포집 유닛의 공기 유로에 포집 스왑 고정부가 설치되어 있으며, 상기 유입구로부터 상기 유출구로 이어지는 공기 유로는 구부러져 형성되어 상기 유출구를 통해 상기 포집 스왑을 상기 포집 유닛 외부로부터 상기 포집 스왑 고정부에 장착할 수 있다.
또한, 상기 포집 스왑 고정부의 상기 유출구 대향측에 상기 ATP 측정 시약 유닛의 적어도 일부가 위치되고, 상기 포집 유닛은, 상기 포집 스왑이 상기 포집 스왑 고정부에서 상기 ATP 측정 시약 유닛을 향하여 이동 가능하도록 구성되고, 상기 ATP 측정 시약 유닛은, 상기 포집 스왑 고정부와 대응되는 위치에 상기 ATP 측정 시약 유닛 내로 상기 포집 스왑이 진입 가능한 진입구가 설치될 수 있다.
또한, 상기 ATP 측정 시약 유닛의 진입구는 상기 포집 스왑의 진입 압력으로 개방 가능하도록 밀폐될 수 있다.
또한, 상기 ATP 측정 시약 유닛은 광투과성 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 가습 유닛은 상기 유입구의 상기 포집 스왑 설치측과 대향하는 측에 설치될 수 있다.
아울러, 제1실시예 및 제2실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치에 있어서, 상기 가습 유닛은 세포 용해제 수용액을 무화(霧化)시켜 공급할 수 있다.
또한, 공중 부유 미생물의 세포를 용해하는 물질 및 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 물질 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 유기요소를 제조하는 제1제조부, 상기 유기요소와 결합하여 운반하는 캐리어인 무기요소를 제조하는 제2제조부, 상기 유기요소와 상기 무기요소를 결합(Conjugation)하여 유-무기 나노구조체를 제조하는 제3제조부를 포함하는 유-무기 나노구조체 제조 유닛을 더 포함하고, 상기 가습 유닛은 상기 유-무기 나노구조체를 포함하는 수용액을 무화(霧化)시켜 공급할 수 있다.
또한, 상기 유기요소 중에서 공중 부유 미생물의 세포를 용해하는 물질은 비이온성 계면활성제를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기요소 중에서 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 물질은 아민계 양극성(Dipole) 생체적합성 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 아민계 양극성 생체적합성 물질은, N-(3-Triethoxysilylpropyl) Gluconamide, N-(3-Triethoxysilylpropyl) Maltonamide 및 키토산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기요소는, 전이금속, 전이금속 산화물, 실리카(SiO2) 및 탄산칼슘(CaCO3) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1제조부는 아토마이저(Atomizer) 및 진동 노즐(Vibrating Nozzle) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 유기요소를 미세 액적 형태로 생성할 수 있다.
또한, 상기 제2제조부는, 상기 무기요소에 전류를 가하는 방전 절제(Spark ablation) 공정 및 가열로(Furnace)에 의한 가열공정 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 무기요소를 입자 형태로 생성할 수 있다.
또한, 상기 제3제조부는, 상기 유기요소와 상기 무기요소를 결합(Conjugation)시키기 위하여 상기 무기요소에 자외선을 조사하는 광조사부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3제조부는, 상기 유-무기 나노구조체를 건조시키는 건조부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 제3실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치는, 공중 부유 미생물이 포함된 공기가 들어오는 유입구와 나가는 유출구를 포함하며, 공중 부유 미생물을 포집하는 포집 스왑이 상기 유입구와 유출구 사이의 공기 유로에 설치되는 포집 유닛; 및 공중 부유 미생물의 세포를 용해하는 물질 및 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 물질 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 유기요소를 제조하는 제1제조부, 상기 유기요소와 결합하여 운반하는 캐리어인 무기요소를 제조하는 제2제조부, 상기 유기요소와 상기 무기요소를 결합(Conjugation)하여 유-무기 나노구조체를 제조하는 제3제조부를 포함하는 유-무기 나노구조체 제조 유닛을 포함하며, 상기 유-무기 나노구조체는 상기 제3제조부로부터 상기 유입구에 공급될 수 있다.
또한, 상기 유기요소 중에서 공중 부유 미생물의 세포를 용해하는 물질은 비이온성 계면활성제를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기요소 중에서 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 물질은 아민계 양극성(Dipole) 생체적합성 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 아민계 양극성 생체적합성 물질은, N-(3-Triethoxysilylpropyl) Gluconamide, N-(3-Triethoxysilylpropyl) Maltonamide 및 키토산 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기요소는, 전이금속, 전이금속 산화물, 실리카(SiO2) 및 탄산칼슘(CaCO3) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1제조부는 아토마이저(Atomizer) 및 진동 노즐(Vibrating Nozzle) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 유기요소가 포함된 미세 액적을 생성할 수 있다.
또한, 상기 제2제조부는, 상기 무기요소에 전류를 가하는 방전 절제(Spark ablation) 공정 및 가열로(Furnace)에 의한 가열공정 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 무기요소가 포함된 입자를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제3제조부는, 상기 유기요소와 상기 무기요소를 결합(Conjugation)시키기 위하여 상기 무기요소에 자외선을 조사하는 광조사부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3제조부는, 상기 유-무기 나노구조체를 건조시키는 건조부를 포함할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 방법은, 공기를 흡입하여 공중 부유 입자를 흡입하고 상기 입자에 광선을 조사하여 상기 입자의 크기를 측정하는 제1측정단계; 및 공기를 흡입하여 공중 부유 입자를 흡입하고 상기 입자에 부착된 공중 부유 미생물의 ATP를 상기 입자의 크기 별로 측정하는 제2측정단계;를 포함하여, 상기 공중 부유 입자 가운데 공중 부유 미생물을 포함하는 입자의 크기를 도출할 수 있다.
또한, 상기 제1측정단계에서는 광학입자계수기를 이용하여 상기 입자의 크기를 측정할 수 있다.
또한, 상기 제2측정단계단계에서는 상기 공기가 들어오는 입구의 크기를 조절할 수 있는 복수개의 노즐을 통해 상기 공중 부유 입자의 크기 별로 상기 공중 부유 입자를 포집할 수 있다.
본 발명의 공중 부유 미생물 측정 장치는, 가습 유닛의 구성을 통해 종래 측정 장치보다 공중 부유 미생물의 농도를 더 빠르게 측정할 수 있다. 또한, 포집 유닛과 가습 유닛에 더해 ATP 측정 장치 또는 ATP 측정 시약 유닛을 더 포함하여 미생물의 포집과 농도 측정을 한 자리에서 수행함으로써, 공중 부유 미생물 측정 시간을 단축할 수 있다. 아울러, 포집 유닛, 가습 유닛, 공기 유동 장치, 및 ATP 측정 시약 유닛은 단말에 연결되어, 스마트폰과 같은 단말을 통해 공중 부유 미생물의 농도를 간편하게 측정할 수 있다.
또한, 세포를 용해하고 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 유기요소를 포함하는 유-무기 나노구조체를 통해 미생물 측정 감도를 더욱 향상시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 공중 부유 미생물 측정 장치는 고속-고감도(Ultra-Fast and Sensitive) ATP 측정을 구현하고, 공기 중 생물학적 오염도의 준실시간(Quasi Real-Time) 측정을 구현할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치는 광 조사 유닛과 광 측정 유닛을 통해 포집 스왑(S)에 포집된 공중 부유 입자가 광선에 노출되어 발산하는 반응광을 측정할 수 있으며, 상기 반응광의 파장에 따른 광도를 측정하여 반응광이 주로 어떤 물질로부터 발산되었는지 유추하고, 나아가 공중 부유 입자의 성분을 분석할 수 있다. 또한, 본 발명의 공중 부유 미생물 측정 방법은, 포집되는 공중 부유 입자의 크기 별 분포와 포집된 공중 부유 입자에 부착된 미생물의 ATP를 크기 별로 측정함으로써, 공중 부유 입자 중 미생물이 주로 부착되어 있는 입자의 크기를 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공중 부유 미생물 측정 장치의 종단면을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 공중 부유 미생물 측정 장치의 포집 몸체 주변을 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치의 포집 몸체를 도시한 도면이다.
도 5는 복수개의 포집 스왑 고정부를 포함하는 공중 부유 미생물 측정 장치의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 공중 부유 미생물 측정 장치의 종단면을 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치의 단면과 광 조사 유닛 및 광 측정 유닛의 설치 영역을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 광 조사 유닛 및 광 측정 유닛의 설치 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 광 측정 유닛을 이용하여 포집 스왑에 포집된 공중 부유 입자로부터 발산된 반응광의 측정 결과를 파장에 따른 광도로 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치의 측단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치의 분해사시도이다.
도 12는 도 10에 도시된 포집 스왑 고정부의 사시도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 유-무기 나노구조체 제조 유닛의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 방법 중 제1측정단계를 수행하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 노즐을 통해 공중 부유 입자를 포집하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 방법에 의해 측정된 공중 부유 입자의 크기별 개수(Count/s)와 미생물에서 추출된 ATP의 RLU 값 분포를 도시한 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들을 상세히 설명하도록 한다. 아울러, 관련된 공지 구성 또는 공지 기능에 대한 구체적인 설명이 상기 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적인 설명을 생략한다.
한편, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수만을 가리키는 것이 아닌 한 복수의 표현을 포함한다. 그리고 특정 부분이 특정 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 상기 특정 부분은 상기 특정 구성 외의 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 상기 다른 구성을 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명은 공기 중에 부유하는 바이러스, 세균 및 곰팡이 등의 공중 부유 미생물을 간편하면서도 빠르게 측정할 수 있는 공중 부유 미생물 측정 장치에 관한 것이다. 한편, 본 발명의 설명에서 공중 부유 미생물이란 공기 중에 부유하고 있는 세균(Bacteria), 진균(Mold), 화분(Pollen), 바이러스(Virus), 및 곰팡이(Fungus) 등의 미생물 또는 다양한 생명체에서 배출되는 파면이나 독소 및 입자상 물질 등을 포함할 수 있다. 그리고 포집 스왑(S)은 공중 부유 미생물 측정 장치에 삽입되어 대기 중의 미생물을 포집할 수 있는 도구로, 면봉, 필터 등을 사용할 수 있다. 또한, 이하에서 공중 부유 입자는 먼지와 같은 공기 중에 부유하는 입자를 의미하며, 공중 부유 입자에는 미생물이 부착되어 있을 수도 있고 부착되어 있지 않을 수도 있다.
이하 제1실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)의 종단면(도 1의 A-A'선과 평행하게 자른 단면)을 도시한 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)의 포집 몸체(120) 주변을 확대한 도면이다. 도 4는 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)의 포집 몸체(120)를 도시한 도면이다.
본 실시예에서 포집 스왑(S)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 막대(S1)와 그 말단에 부착되어 대기 중의 미생물이 부착될 수 있는 필터부(S2)로 구성된 면봉 형상일 수 있다.
공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 공기 유로가 형성되어 대기 중의 미생물을 포집할 수 있는 포집 유닛(100)과, 포집 유닛(100)에 습한 공기를 공급하는 가습 유닛(200)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 포집 유닛(100)은 유입 몸체(110), 포집 몸체(120), 및 유출 몸체(130)를 포함할 수 있다.
유입 몸체(110)는 포집 유닛(100) 내부로 공기를 들여보낼 수 있는 유입구(111)와, 가습 유닛(200)과 결합될 수 있는 가습 유닛 결합부(112)가 형성될 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 유입 몸체(110)는 포집 유닛(100)의 일단부에 위치하며, 그 측면에 하나 이상의 개구부가 형성된 형상일 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니고 이외의 다양한 형상을 취할 수 있다. 유입 몸체(110)에 형성된 개구부는 유입 몸체(110) 주변의 공기를 어느 한 측면에 편향되지 않게 골고루 포집 유닛(100) 내부로 들여보낼 수 있도록 할 수 있다.
유입구(111)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 유입 몸체(110)의 측면에 형성된 하나 이상의 개구부로 형성될 수 있다. 이외에도 다양한 위치에 형성되어 포집 유닛(100) 내부로 공기를 들여보낼 수 있다.
가습 유닛 결합부(112)는 도 2에 도시된 바와 같이, 유입 몸체(110)에서 유입구(111)가 형성된 위치 주변에 후술할 가습 유닛(200)의 일단부가 수용될 수 있도록 형성될 수 있다. 가습 유닛 결합부(112)와 가습 유닛(200)은 끼움 결합될 수 있고, 나사 등의 연결수단을 이용하여 결합될 수도 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 가습 유닛 결합부(112)는 유입 몸체(110)의 다양한 위치에서 형성될 수 있고, 다양한 방식으로 가습 유닛(200)과 결합되어 유입구(111)로부터 시작되는 유로에 무화된 공기를 공급할 수 있다.
포집 몸체(120)는 유입 몸체(110)와 결합되며, 유입구(111)를 통해 들어온 공기가 흐를 수 있는 유로를 포함할 수 있다. 포집 몸체(120)의 일단부는 유입 몸체(110)와 연결될 수 있고, 포집 몸체(120)의 타단부는 포집 스왑(S)을 고정할 수 잇는 포집 스왑 고정부(121)가 형성될 수 있다. 여기서 포집 몸체(12)의 일단부로부터 포집 스왑 고정부(121)에 이르는 유로를 포집 스왑 고정부 상류측 유로(122)라고 한다.
포집 스왑 고정부(121)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 포집 몸체(120)의 타단부에 길이방향을 따라 형성된 중공(121a)을 포함할 수 있다. 상기 중공(121a)은 포집 스왑(S)의 적어도 일부를 수용하고, 일정량 이상의 힘이 가해지지 않으면 포집 스왑(S)이 포집 스왑 고정부(121)로부터 이탈되지 않도록 포집 스왑(S)을 고정할 수 있다. 예를 들어, 포집 스왑(S)은 필터부(S2)가 포집 스왑 고정부(121)에 끼워짐으로써 고정될 수 있다. 따라서, 포집 스왑 고정부(121)는 유입구(111)로부터 유입되는 공기가 지속적으로 포집 스왑(S)의 필터부(S2)에 집중되도록 할 수 있다. 또한, 포집 스왑 고정부(121)는 유입되는 공기로 인해 포집 스왑(S)이 흔들려서 공기의 흐름에 방해가 되지 않게 고정해주는 기능을 할 수 있다.
포집 스왑 고정부(121)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 포집 스왑(S)이 고정되는 중공(121a)을 중심으로 방사상으로 연장되게 형성되는 방사상 관통 구멍(121b)이 설치되어 공기 유로를 형성할 수 있다. 포집 몸체(120)에 유입된 공기는, 중공(121a)으로 유입되었다가 적어도 일부는 방사상 관통 구멍(121b)을 통해 후술할 유출 몸체(130)로 안내될 수 있다. 따라서, 중공(121a)을 통해 유출 몸체(130)로 안내되는 공기의 양이 줄어들기 때문에, 공기 흐름에 따른 포집 스왑(S)의 이탈 가능성은 더 줄어들 수 있다. 이때 포집 효율 향상을 위해 필터부(S2)가 유입되는 공기에 최대한 노출되도록, 방사상 관통 구멍(121b)은 그 일단부가 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 중공(121a)의 유출 몸체(130) 측(도면 기준 상측)과 연결되도록 형성될 수 있다.
포집 스왑 고정부 상류측 유로(122)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 포집 스왑 고정부(121) 측에 가까워질수록 유로의 단면적이 좁아지게 형성될 수 있다. 따라서, 유입구(111)를 통해 포집 몸체(120)에 들어온 공기는 포집 스왑 고정부(121)에 이르러 그 유속이 더 상승할 수 있다. 그 결과, 포집 스왑 고정부(121)에 고정된 포집 스왑(S)에 단위 시간 당 흐르는 공기의 양이 증가하여, 단시간에 대기 중의 미생물을 포집할 수 있어 포집 효율을 높일 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는 포집 스왑 고정부(121)가 복수개로 구비되며, 각각의 포집 스왑 고정부(121)는 공기가 들어오는 입구의 크기 및 개수를 조절할 수 있는 노즐을 포함할 수 있다.
도 5는 복수개의 포집 스왑 고정부(121)를 포함하는 공중 부유 미생물 측정 장치의 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)의 종단면(도 5의 B-B'선과 평행하게 자른 단면)을 도시한 도면이다.
복수개의 포집 스왑 고정부(121)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 포집 몸체(120)의 중심을 둘러싸도록 배치되는 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 각각의 포집 스왑 고정부(121)는 유입구(111)로부터 공기가 들어오는 포집 스왑 고정부 상류측 유로(122)를 유입 몸체(110) 측에 포함할 수 있다.
노즐은 공기가 들어오는 입구인 포집 스왑 고정부 상류측 유로(122)에 구비되어 그 직경을 조절할 수 있다. 이러한 노즐은 직경 조절을 통해 포집 스왑 고정부(121)로 들어오는 공기의 양 또는 입자의 크기를 조절할 수 있다. 노즐의 직경은, 노즐의 입구에 형성된 조리개와 같은 구성을 이용하거나, 다양한 직경 및 개수의 노즐이 포함된 포집 스왑 고정부(121)를 구비하고 이들을 필요에 따라 교체하는 등 다양한 방식을 통해 조절될 수 있다.
예를 들어, 노즐의 직경 W는 다음 수식1을 만족할 수 있다.
Figure 112018007609027-pat00002
… (수식1)
여기에서 Stk는 스톡스 수(Stokes number), ρ는 상기 포집 스왑 고정부(121)로 들어오는 입자의 밀도, D는 상기 포집 스왑 고정부(121)로 들어오는 입자의 직경, U는 상기 포집 스왑 고정부(121)로 들어오는 공기의 유속, C는 미끄럼 보정계수(slip correction factor), μ는 상기 포집 스왑 고정부(121)로 들어오는 공기의 동점성계수(dynamic viscosity)를 지칭한다.
미끄럼 보정계수 C는 공기 중의 입자가 이동하면서 받는 항력을 고려하는 보정계수로 입자의 크기에 의해 정해지며, 동점성계수 μ는 유체의 점성계수를 그 유체의 밀도로 나눈 값이고, 스톡스 수 Stk는 유체 상에서 부유하는 입자의 동향을 특징짓는 무차원의 숫자를 의미한다.
본 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는 수식1에 따라 노즐의 개수와 직경 W를 조절함으로써 원하는 크기의 입자만을 포집 스왑 고정부로 포집할 수 있다.
복수개의 포집 스왑 고정부(121)를 포함하는 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는 한 번의 공중 부유 미생물 측정 과정에서 여러 개의 포집 스왑(S)에 공중 부유 입자를 포집하므로, 측정 샘플을 획득함에 있어 높은 효율을 가질 수 있다. 또한, 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는 각각의 포집 스왑 고정부(121)에 구비된 노즐의 직경 및 개수를 서로 다르게 조절하여 한 번의 공중 부유 미생물 측정 과정에서 다양한 크기의 공중 부유 입자를 포집할 수 있다.
유입 몸체(110)와 포집 몸체(120) 사이에는 하나 이상의 관통 구멍이 형성되는 오리피스부(140)가 설치될 수 있다. 오리피스부(140)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 관통 구멍이 형성된 판 형상의 부재일 수 있다. 오리피스부(140)에 형성된 관통 구멍들의 단면적의 총 합은 적어도 유입구(111)의 단면적보다 작기 때문에 통과되는 공기의 유속을 증가시켜 포집 몸체(120)에 장착된 포집 스왑(S)에 공중 부유 미생물의 충돌 속도를 높임으로써, 포집 효율을 높일 수 있다. 오리피스부(140)는 이에 한정되지 않고, 포집 스왑 고정부(121)와 포집 스왑 고정부 상류측 유로(122) 사이 등 다양한 위치에 배치될 수 있다.
유출 몸체(130)는 포집 몸체(120)와 결합되며, 포집 유닛(100) 내부에 유입된 공기가 빠져나가는 유출구(131)가 형성될 수 있다. 유출 몸체(130)는 포집 몸체(120)로부터 유입된 공기를 유출구(131)까지 안내하는 공기 유로가 형성될 수 있다. 유출 몸체(130)의 형상은 그 단면이 원형, 타원형, 사각형 등의 다각형으로 형성된 관형 부재일 수 있다.
유출 몸체(130)에는 포집 스왑(S)을 포집 유닛(100) 외부로부터 유출 몸체(130) 내부로 삽입시키기 위한 관통 구멍이 형성될 수 있다. 유출 몸체(130)에 형성된 관통 구멍은 도 2에 도시된 바와 같이, 유출 몸체(130)의 일단부(도면 기준 상측)에 형성될 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 실시자는 포집 스왑(S)을 용이하게 유출 몸체(130) 내부로 삽입시켜 포집 스왑 고정부(121)에 필터부(S2)를 장착할 수 있다.
포집 유닛(100)은 유출 몸체(130)에 형성된 관통 구멍과 인접하게 유출 몸체(130)에 연결되는 몸체 커버(150)를 더 포함할 수 있다. 몸체 커버(150)는 도 1, 도 2, 도 5, 및 도 6에 도시된 바와 같이, 유출 몸체(130)의 일단부(도면 기준 상측)에 연결될 수 있다. 몸체 커버(150)에는 포집 스왑(S)의 단부가 수용될 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 따라서, 포집 스왑(S)이 포집 스왑 고정부(121)에 장착된 상태에서 포집 스왑(S)의 막대(S1) 단부가 유출 몸체(130) 밖으로 튀어나오더라도, 몸체 커버(150)는 포집 스왑(S)의 단부를 수용한 채 유출 몸체(130)와 연결될 수 있다. 이와 같이, 몸체 커버(150)가 유출 몸체(130)에 연결되면, 몸체 커버(150)는 포집 스왑(S)이 포집 스왑 고정부(121)에서 이탈되지 않도록 포집 스왑(S)을 지지할 수 있다.
유입 몸체(110), 포집 몸체(120), 및 유출 몸체(130) 중 어느 하나 이상은 광투과성 소재로 형성될 수 있다. 여기서 광투과성 소재는 포집 유닛(100) 내부의 적어도 일부를 외부에서 관측할 수 있는, 예를 들어 TPU 등 플라스틱 소재를 말하며, 반투명한 소재도 포함할 수 있다. 광투과성 소재를 통해 본 발명의 실시자는 포집 유닛(100)의 내부를 확인할 수 있기 때문에, 포집 스왑(S)을 용이하게 포집 스왑 고정부(121)에 장착할 수 있으며, 미생물 포집 상황을 직접 관측할 수 있다.
또한, 유입 몸체(110)와 포집 몸체(120)의 결합면, 포집 몸체(120)와 유출 몸체(130)의 결합면 중 적어도 어느 하나에는 실링부(160)가 설치될 수 있다. 실링부(160)는 상기 결합면의 틈을 최소화하여, 포집 유닛(100) 내부로 들어간 공기가 포집 스왑 고정부(121)와 같은 예정된 위치 이외의 곳으로 흘러나가는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어 실링부(160)는 고무 등의 재질로 형성된 가스킷(gasket)일 수 있다.
가습 유닛(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유입 몸체(110)의 포집 스왑(S) 설치측과 대향하는 측에 설치되어 포집 유닛(100)에 습한 공기를 공급할 수 있다. 그러나 가습 유닛(200)은 이러한 위치에 한정하지 않고 유입 몸체(110)의 측면 등 포집 유닛(100)의 다양한 위치에 설치될 수 있다. 가습 유닛(200)은 물을 수용하는 공간이 형성되고, 습한 공기를 공급하기 위해 열, 초음파, 자연기화, 진동 트랜스듀서(Vibrating Transducer) 등 공지의 수단을 포함할 수 있다. 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는 가습 유닛(200)에서 공급되는 습한 공기를 통해, 포집 유닛(100) 내부로 들어오는 공기에 포함된 미생물을 보다 잘 부착되게 할 수 있다. 그 결과, 포집 유닛(100)에 습한 공기를 공급하지 않는 경우보다 같은 시간에 더 많은 공중 부유 미생물을 포집할 수 있다. 이는 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)의 미생물 측정 시간을 단축할 수 있게 한다.
가습 유닛(200)은 습한 공기와 더불어 세포 용해제 수용액을 무화(霧化)시켜 포집 유닛(100)에 공급할 수 있다. 일 실시예에 따른 가습 유닛(200)은 세포 용해제로, NP-40 Lysis Buffer, SDS(Sodium Dodecyl Sulfate) Lysis Buffer, Bacterial Cell Lysis Buffer(Gold Biotechnology 社) 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. 또한, 가습 유닛(200)은 본 발명의 제3실시예에서 후술할 Triton계 계면활성제를 세포 용해제로 사용할 수도 있다. 세포 용해제는 공중 부유 미생물의 세포막을 용해하기 위한 것으로, 공중 부유 미생물은 세포 용해제에 의해 세포막이 파괴되어 ATP(Adenosine Triphosphate, 아데노신삼인산)가 외부로 용출될 수 있다. 이러한 ATP는 후술할 발광물질과 반응하여 빛을 발생하기 때문에 미생물의 농도 측정에 용이하게 이용된다. 즉, 본 실시예에 따른 가습 유닛(200)은 대기 중의 미생물을 포집하는 단계에서부터 세포 용해제와 미생물을 반응시킬 수 있기 때문에, 미생물로부터 ATP가 추출되는 시간을 단축할 수 있어 공중 부유 미생물 측정시간을 단축할 수 있다.
한편, 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는 ATP를 측정하는 ATP 측정 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, ATP 측정 장치(미도시)는 포집 스왑(S)이 삽입되고 포집된 미생물의 상대적 발광정도(Relative Luminescence Unit, 이하 RLU라고 한다)를 측정할 수 있는 RLU 리더를 포함할 수 있다.
미생물을 광학적으로 측정하는 방법은 미생물로부터 용출된 ATP와 발광물질을 이용할 수 있다. 발광물질은 루시페린(Luciferin) 및 루시페라아제(Luciferase)를 포함한다. 루시페린은 용해된 세포 내에 존재하는 ATP에 의해 활성화되어 활성 루시페린으로 변화되고, 활성 루시페린이 발광효소인 루시페라아제의 작용에 의하여 산화되어 산화 루시페린으로 되면서 화학 에너지를 빛 에너지로 전환시켜 빛을 발하게 된다. 포집 스왑(S)에 포집된 미생물의 세포로부터 추출된 ATP가 발광물질과 반응하여 발하는 빛을 RLU 리더로 측정하여 미생물의 농도를 산출할 수 있다. 이때 측정을 더욱 용이하게 하기 위해, ATP 측정 장치(미도시)는 빛을 조사하는 광원부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.
ATP 측정 장치(미도시)를 포함하는 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는 포집 스왑(S)에 포집된 미생물을 바로 측정할 수 있기 때문에 측정시간을 단축할 수 있다.
공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는 포집 유닛(100) 내부에 공기를 유입시키기 위하여 압력차를 형성하는 펌프나 팬 등의 공기 유동 장치(미도시)를 사용할 수 있다. 이때 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는 유출구(131)에 상용화된 공기 유동 장치(미도시)를 연결하여 포집 유닛(100) 내부로 공기를 유입시킬 수 있고, 공기 유동 장치(미도시)를 하나의 구성으로 포함할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는 광 조사 유닛(910); 및 광 측정 유닛(920);을 더 포함할 수 있다. 이하 도 7 내지 도 9를 참조하여 광 조사 유닛(910) 및 광 측정 유닛(920)을 설명한다.
도 7은 일 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)의 단면과 광 조사 유닛(910) 및 광 측정 유닛(920)의 설치 영역을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 8은 일 실시예에 따른 광 조사 유닛(910) 및 광 측정 유닛(920)의 설치 형태를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 9는 일 실시예에 따른 광 측정 유닛(920)을 이용하여 포집 스왑(S)에 포집된 공중 부유 입자로부터 발산된 반응광의 측정 결과를 파장에 따른 광도로 나타낸 그래프이다.
공중 부유 입자는 도 7에 도시된 바와 같이, 가습 유닛(200)에서 Lysis buffer 등의 세포 용해제와 함께 공급된 물 입자에 부착되어 일 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(1000) 내부의 공기 유로에 흡입될 수 있다. 공기 유로 내부에 흡입된 공중 부유 입자는 포집 스왑 고정부(121)에 고정된 포집 스왑(S)에 포집될 수 있다. 이러한 공중 부유 입자에 포함된 미생물이 상기 세포 용해제와 반응하여 ATP가 추출되면서 포집 스왑(S)의 하단부(도 7 기준)에는 거품이 형성될 수 있다. 광 조사 유닛(910) 및 광 측정 유닛(920)은 이렇게 거품이 형성되는 영역 X에 설치될 수 있다. 영역 X는 공중 부유 미생물 측정 장치(1000) 내부의 공기 유로에서 포집 스왑 고정부(121)와 인접한 영역을 의미할 수 있다. 이러한 영역 X에 광 조사 유닛(910) 및 광 측정 유닛(920)은 도 8에 도시된 바와 같은 형태로 설치될 수 있다.
광 조사 유닛(910)은 포집 유닛(100)에 설치된 포집 스왑(S)에 광선을 조사하는 수단으로, 레이저와 같은 광원을 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 광 조사 유닛(910)은 UV-APS(TSI 社)와 같은 장비일 수 있다.
일 실시예에 따른 광 조사 유닛(910)은 상기 공기 유로에서 유입구(111) 측에 설치되어 공중 부유 입자가 포함된 거품(Bubble)에 광선을 조사할 수 있다. 일 실시예에 따른 광 조사 유닛(910)은 파장인 200 내지 700nm인 광선을 조사할 수 있다. 파장이 200 내지 700nm인 광선은 공중 부유 미생물로부터 반응광이 발산되도록 하기에 적절한 에너지를 가질 수 있다.
광 측정 유닛(920)은 포집 스왑(S)에 포집된 공중 부유 미생물이 상기 광선에 노출되어 발산하는 반응광을 측정할 수 있다. 이때 공중 부유 미생물은 포집 스왑(S)에 포집된 공중 부유 입자 중 적어도 일부에 부착되어 있을 수 있으며, 반응광은 미생물을 포함할 수 있는 공중 부유 입자로부터 발산될 수 있다. 광 측정 유닛(920)은 반응광의 파장에 따라 광도를 측정하여 도 9에 도시된 바와 같이, 이에 관한 그래프 등의 데이터를 제공할 수 있다. 이러한 데이터를 통해 반응광이 주로 어떤 물질로부터 발산되었는지 유추할 수 있으며, 나아가 공중 부유 입자의 성분을 분석할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 측정 결과 도 9와 같은 그래프를 얻은 경우, 해당 공중 부유 입자에는 페닐알라닌(phenylalanine), 타이로신(tyrosine), 트립토판(tryptophan), NADH(nicotinamide adenine dinucleotide), 및 리보플라빈(riboflavin)이 포함되어 있음을 알 수 있다. 이들은 모두 유기물질이므로 포집된 공중 부유 입자는 미생물을 포함하고 있음을 확인할 수 있다.
일 실시예에 따른 광 측정 유닛(920)은 상기 공기 유로에서 광 조사 유닛(910)과 이격되어 유입구(111) 측에 설치될 수 있다. 예를 들어, 광 측정 유닛(920)은 광 조사 유닛(910)에서 조사된 광선의 경로와 수직하게 배치될 수 있다. 이러한 배치에 의해 광 조사 유닛(920)에서 조사된 광선이 직접적으로 광 측정 유닛(920)에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 광 측정 유닛(920)은 상기 반응광을 통해 공중 부유 입자의 성분을 보다 정밀하게 분석할 수 있다.
또한, 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는 광 조사 유닛(910)의 맞은편에 설치되어 광 조사 유닛(910)에서 조사되는 광선의 적어도 일부를 흡수하는 흡광 유닛(930); 및 광 측정 유닛(920)의 맞은편에 설치되어 반응광의 적어도 일부를 반사함으로써 상기 반응광이 광 측정 유닛(920)으로 집중되도록 하는 반사 유닛(940);을 더 포함할 수 있다.
흡광 유닛(930)은 광 조사 유닛(910)의 광선을 흡수할 수 있다. 이때 흡광 유닛(930)은 광 조사 유닛(910)의 맞은편에 위치하므로, 공중 부유 입자가 포집된 거품이 있는 위치를 통과한 광선을 흡수할 수 있다. 따라서, 흡광 유닛(930)은 광 측정 유닛(920)에 반응광이 아닌 광 조사 유닛(910)의 광선이 도달하는 것을 방지하여 공중 부유 입자의 성분 분석에 있어 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한, 흡광 유닛(930)은 광 측정 유닛(920)과 유사하게 파장에 따른 광도를 측정하는 수단을 포함할 수 있다. 이를 통해 광 조사 유닛(10)에서 조사된 광선의 파장을 파악하여 광 측정 유닛(920)의 측정 결과를 분석하는 경우에 광선의 파장에 해당하는 데이터는 반응광이 아닌 것으로 판단될 수 있다.
반사 유닛(940)은 거울과 같이 빛을 반사할 수 있는 물체로, 광 측정 유닛(920)의 맞은편에서 광 측정 유닛(920)을 향해 오목한 형상 등으로 형성될 수 있다. 이러한 반사 유닛(940)은 공중 부유 입자로부터 발산된 반응광 중 광 측정 유닛(920)을 향하지 않는 반응광을 반사시켜 광 측정 유닛(920)으로 유도할 수 있다. 이러한 반사 유닛(940)을 통해 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는 반응광 측정 과정에서 누락되는 반응광을 줄임으로써 공중 부유 입자의 성분 분석에 사용되는 데이터의 양을 보다 충분하게 확보할 수 있다.
다른 변형예에서, 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는 반사 유닛(940)을 구성하지 않고 서로 마주보는 두 개의 광 측정 유닛(920)을 통해 상기한 반사 유닛(940)의 효과를 달성할 수 있다.
한편, 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)는 공기 유로에서 유입구(111) 측에 설치되며, 포집 스왑(S)에 포집된 세포 용해제 및 공중 부유 미생물을 포함하는 입자의 일부를 포집 유닛(100)의 외부로 배출하는 배출펌프(950)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 배출펌프(950) 상기 영역 X와 인접한 위치에 형성된 관통공을 통해 영역 X에 위치한 거품의 적어도 일부를 외부로 배출함으로써 세포 용해제 및 공중 부유 미생물을 포함하는 입자의 일부를 포집 유닛(100)의 외부로 배출할 수 있다. 이러한 배출펌프(950)는 영역 X에 거품이 너무 많이 형성되어 광 조사 유닛(910)이 광선을 조사하고, 광 측정 유닛(920)의 반응광을 측정하기 어려워지는 것을 방지할 수 있다.
이하 도 10 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(2000)에 관하여 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(2000)의 측단면도이다. 도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(2000)의 분해사시도이다. 도 12는 도 10에 도시된 포집 스왑 고정부(121)의 사시도이다.
본 실시예에서 포집 스왑(S)은 막대(S1)와 막대의 말단에 형성된 관통 구멍에 설치되어 대기 중의 미생물이 부착될 수 있는 부직포와 같은 필터부(S2)로 구성될 수 있다.
공중 부유 미생물 측정 장치(2000)는 포집 스왑(S)이 설치되는 포집 유닛(100), 가습 유닛(200), 포집 유닛 내로 공기가 유동하도록 압력차를 형성하는 공기 유동 장치(500), 포집 스왑(S)에 포집된 공중 부유 미생물의 ATP와 반응하는 ATP 측정 시약 유닛(600)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 포집 유닛(100)은 공중 부유 미생물이 포함된 공기가 들어오는 유입구(111)와 나가는 유출구(131), 그리고 유입구(111)와 유출구(131) 사이에 공기 유로를 포함할 수 있다. 포집 유닛(100)은 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 후술할 가습 유닛(200) 및 ATP 측정 시약 유닛(600)과 인접하게 설치될 수 있고, 유입구(111)에서 유출구(131)로 이어지는 공기 유로는 꺾인 형상으로 형성될 수 있다.
포집 유닛(100)은 유출구(131)의 대향측에 개구부(170)를 형성할 수 있다. 다시 말해, 개구부(170)는 도 10에 도시된 바와 같이, 포집 유닛(100)에서 유출구(131)가 형성된 면과 대향되는 면에 형성될 수 있다. 포집 스왑(S)은 개구부(170)를 통해 후술할 ATP 측정 시약 유닛(600)으로 이동할 수 있다.
또한, 포집 유닛(100)의 공기 유로에는 포집 스왑(S)을 고정시킬 수 있는 포집 스왑 고정부(121)가 설치될 수 있다. 포집 스왑 고정부(121)는 도 10에 도시된 바와 같이, 유입구(111)와 대향하는 포집 유닛(100) 내부의 일 측면, 또는 공기 유로의 꺾인 부분의 일면에 설치될 수 있다. 본 실시예에 따른 포집 스왑 고정부(121)는 도 12에 도시된 바와 같이 유입구(111) 측을 향해 개구된 사각링 형태로 형성될 수 있고, 한 쌍의 평행한 측면은 포집 스왑(S)이 삽입될 수 있도록 관통 구멍을 포함할 수 있다. 그러나 이러한 형상에 한정하지 않으며, 포집 스왑 고정부(121)는 사각형 이외의 다각형 프레임 등 다양한 형상을 취할 수 있다.
포집 스왑(S)은 포집 유닛(100) 외부로부터 포집 유닛(100)의 공기 유로로 삽입되어 포집 스왑 고정부(121)에 장착될 수 있다. 예를 들어, 포집 스왑(S)은 유출구(131)로 삽입되어 포집 스왑 고정부(121)의 상기 관통 구멍에 삽입됨으로써 고정될 수 있다. 이를 통해, 포집 스왑(S)의 필터부(S2)는 유입구(111)로부터 들어오는 공기에 직접 노출될 수 있고, 공기가 들어오는 경우 포집 스왑(S)을 포집 스왑 고정부(121)로부터 이탈되지 않도록 고정할 수 있다.
가습 유닛(200)은 유입구(111)의 포집 스왑(S)이 설치되는 측과 대향하는 측에 설치될 수 있다. 도 10 및 도 11에 의하면, 가습 유닛(200)은 유입구(111)가 형성된 포집 유닛(100)의 좌측(도면 기준)에 설치될 수 있다. 본 실시예에 따른 가습 유닛(200)은 외부의 공기가 흐를 수 있는 개구면이 형성된 사각링 형태일 수 있다. 다만, 이러한 형상에 한정하지 않으며, 가습 유닛(200)은 사각형 이외의 다각형 프레임 등 다양한 형상을 취할 수 있다.
가습 유닛(200)은, 습한 공기를 유입구(111)로 공급하기 위하여, 그 내부에 액체를 수용할 수 있는 공간과, 가습 유닛(200)의 개구면 외각을 이루는 측면 중 적어도 일부에 설치되어 습한 공기를 생성하는 분무부(210)를 포함할 수 있다. 분무부(210)는 가습 유닛(200) 내부에 수용된 액체를 연무화하여 가습 유닛(200)의 개구면으로 분무하는 부재로, 초음파 진동판 등 공지된 구성을 포함할 수 있다.
또한, 가습 유닛(200)은 세포 용해제 수용액을 무화(霧化)시켜 공급할 수 있다.
본 실시예에 따른 가습 유닛(200)의 효과 및 세포 용해제에 대한 설명은 제1실시예에 따른 가습 유닛(200) 및 세포 용해제와 같으므로 그 설명을 생략한다.
공기 유동 장치(500)는 가습 유닛(200)에서 포집 유닛(100) 측의 반대측과 인접하게 설치되어 가습 유닛(200)의 개구면 및 포집 유닛(100) 내부로 공기를 유동시킬 수 있다. 다만, 이에 한정하지 않고 공기 유동 장치(500)는 포집 유닛(100)과 가습 유닛(200) 사이에 설치될 수도 있다. 공기 유동 장치(500)는 압전 소자를 이용하여 내부의 기압 변화를 일으킴으로써 일정 방향의 공기흐름을 생성하는 압전 마이크로 블로어, 팬 등 공기 유동을 위한 공지의 장치를 포함한다. 도면에 도시되지는 않았지만, 공중 부유 미생물 측정 장치(2000)는 공기 유동 장치(500)를 작동시키기 위한 회로나 전원 장치 등을 포함할 수 있다. 이러한 공기 유동 장치(500)는 통상적인 공기 펌프보다 크기가 작기 때문에, 본 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(2000)를 후술할 단말(M)에 장착할 경우 유리할 수 있다.
ATP 측정 시약 유닛(600)은 포집 스왑(S)에 포집된 미생물의 ATP와 반응하는 시약을 내부에 수용할 수 있다. 상기 시약은 미생물의 ATP와 반응하여 빛을 발하는 발광물질일 수 있다. 상기 발광물질은 제1실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)의 ATP 측정 장치(미도시)와 함께 설명한 바와 같으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
ATP 측정 시약 유닛(600)은 포집 유닛(100)의 적어도 일부를 둘러싸는 형태 등 포집 유닛(100)과 인접하게 설치될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, ATP 측정 시약 유닛(600)은 포집 유닛(100)의 두 측면과 인접하게 설치될 수 있다. 이를 통해, 공중 부유 미생물이 포집된 포집 스왑(S)을 ATP 측정 시약 유닛(600)에 바로 제공할 수 있기 때문에, 공중 부유 미생물 측정 시간을 단축할 수 있다.
또한, ATP 측정 시약 유닛(600)은, 그 적어도 일부가 포집 스왑 고정부(121)의 유출구(131) 대향측에 위치하고, 포집 스왑 고정부(121)와 대응되는 위치에 포집 스왑(S)이 진입 가능한 진입구(610)가 설치될 수 있다. 즉, ATP 측정 시약 유닛(600)의 적어도 일부는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 포집 유닛(100)의 개구부(170)가 형성된 부분과 인접하게 위치할 수 있고, 포집 유닛(100)의 개구부(170)와 대응되는 지점에 진입구(610)가 설치될 수 있다. 이러한 진입구(610)를 통해, 포집 스왑(S)은 포집 스왑 고정부(121)에 삽입된 상태에서 ATP 측정 시약 유닛(600) 내부로 간편하게 이동할 수 있다. 따라서, 공중 부유 미생물 측정 시간을 단축할 수 있다.
진입구(610)는 포집 스왑(S)의 진입 압력으로 개방 가능하도록 밀폐될 수 있다. 이를 위해 진입구(610)는 은박지, 필름 등의 밀폐 부재를 통해 열융착 등의 방법으로 밀폐될 수 있다. 진입구(610)가 평소에 밀폐됨으로써, 외부의 미생물이 ATP 측정 시약 유닛(600) 내부에 침투할 수 없기 때문에, 진입구(610)를 통해 들어온 포집 스왑(S)에 부착된 미생물만의 농도를 정확하게 측정할 수 있다.
아울러, ATP 측정 시약 유닛(600)은 광투과성 소재로 이루어질 수 있다. 광투과성 소재는 반투명한 소재를 포함할 수 있다. ATP 측정 시약 유닛(600)이 광투과성 소재로 이루어지면, ATP 측정 시약 유닛(600) 외부에서 공중 부유 미생물의 ATP가 수용된 ATP 측정 시약 유닛(600) 내부에 빛을 조사하고 이를 촬상함으로써, 미생물을 용이하게 측정할 수 있다.
한편, 상술한 포집 유닛(100), 가습 유닛(200), 공기 유동 장치(500), 및 ATP 측정 시약 유닛(600)을 포함하는 공중 부유 미생물 측정 장치(2000)는, 광원부(L) 및 촬상부(I)를 포함하는 단말(M)에 장착될 수 있다.
여기서 단말(M)은 스마트폰, 개인 디지털 보조기(PDA), 또는 태블릿 PC 등의 휴대용 디지털 장치일 수 있다. 또한, 광원부(L)는 ATP 측정 시약 유닛(600)에서 포집 스왑(S)에 포집된 공중 부유 미생물의 ATP와 ATP 측정 시약을 반응시켜 생성된 반응물에 광을 조사할 수 있다. 촬상부(I)는 상기 반응물을 이미지로 촬상할 수 있다. 스마트폰과 같은 단말(M)의 광원부(L)는 파장이 500~600nm인 빛을 조사할 수 있는데, 이는 상기 반응물의 농도를 효과적으로 측정할 수 있는 560nm의 파장을 포함하므로, 공중 부유 미생물 측정 장치(2000)는 단말(M)을 통해서도 공중 부유 미생물의 농도를 측정할 수 있다. 또한, 단말(M)은 애플리케이션과 같은 다양한 프로그램을 실행할 수 있기 때문에, 본 발명의 실시자에게 공중 부유 미생물을 측정하기에 최적의 인터페이스를 제공할 수도 있다.
단말(M)은 촬상부(I)로 촬상한 반응물의 이미지를 기초로 포집된 공중 부유 미생물의 농도를 산출하는 산출부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 산출부(미도시)는 회로기판, 집적회로칩, 하드웨어에 탑재된 일련의 컴퓨터 프로그램, 펌웨어, 소프트웨어 등의 다양한 모습으로 구현되어 상기 반응물의 이미지를 기초로 미생물의 농도를 산출할 수 있다.
또한, 단말(M)은 가습 유닛(200)이나 공기 유동 장치(500)에 전원을 공급하기 위해 가습 유닛(200)이나 공기 유동 장치(500)와 전선 등을 통해 연결될 수 있다.
공중 부유 미생물 측정 장치(2000)는 단말(M)에 고정되기 위하여 고정 유닛(700)을 더 포함할 수 있다. 고정 유닛(700)은 도 11에 도시된 바와 같이, ATP 측정 시약 유닛(600)의 일측과 단말(M)에 연결됨으로써, 공중 부유 미생물 측정 장치(2000)를 단말(M)에 고정시킬 수 있다. 다만, 이에 한정하지 않고, 고정 유닛(700)은 포집 유닛(100)이나 가습 유닛(200) 등 다양한 위치에서 공중 부유 미생물 측정 장치(2000)와 연결될 수 있다.
이와 달리, 공중 부유 미생물 측정 장치(2000)는 단말(M)의 촬상부(I), 광원부(L), 및 산출부(미도시)와 대응되는 구성을 더 포함하여 공중 부유 미생물의 농도를 측정할 수 있다.
이와 같은 공중 부유 미생물 측정 장치(2000)는 휴대가 가능한 정도의 크기로 소형화하여 구현할 수 있기 때문에, 본 발명의 실시자는 공간의 제약 없이 자신이 위치한 지역의 공중 부유 미생물의 농도를 측정할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(2000)는, 상술한 가습 유닛(200) 및 ATP 측정 시약 유닛(600)의 구성에 의하여 종래기술에 비해 빠른 속도로 공중 부유 미생물의 농도를 측정할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(1000, 2000)를 이용하여 실제로 공중 부유 미생물을 측정한 결과에 대하여 설명한다.
본 발명의 공중 부유 미생물 측정의 유효도를 확인하기 위하여, 가습 유닛(200) 유무에 따른 공중 부유 미생물의 농도를 두 가지 측정 장치(Kikkoman 및 Charm)를 이용하여 네 지역에서 동일한 시간 동안 반복적으로 측정하였다. 본 측정과정에서 세포 용해제는 Bacterial Cell Lysis Buffer(Gold Biotechnology 사 제조) 용액을 증류수로 5배 희석하여 사용하였고, 공기 포집은 10L/min의 유입량으로 3분동안 진행하였다.
가습 유닛 미사용 Relative Luminescence Unit(RLU)
Kikkoman(일본) Charm(미국)


측

정

지

역		 파스쿠찌
(대구영남대점)		 1 513
2 2808
7 1669
영남대학교 병원
(호흡기센터 로비)		 11 559
4 1121
9 893
영남대학교 병원
(로비)		 13 167
10 143
4 175
영남대학교 강의실
(기계관 254호)		 4 1750
4 1757
6 1694
상기 표 1은 가습 유닛(200)을 사용하지 않고 본 발명의 공중 부유 미생물 측정 장치(1000, 2000)를 이용하여 공중 부유 미생물을 측정한 결과이다. 여기서 RLU가 높을수록 미생물의 농도는 높다.
가습 유닛 사용 Relative Luminescence Unit(RLU)
Kikkoman(일본) Charm(미국)


측

정

지

역		 파스쿠찌
(대구영남대점)		 188 195457
135 138537
92 141751
영남대학교 병원
(호흡기센터 로비)		 1584 86744
1629 87957
1010 86744
영남대학교 병원
(로비)		 1596 304703
1063 396637
660
영남대학교 강의실
(기계관 254호)		 205 24207
61 36401
266 54967
상기 표 2는 가습 유닛(200)을 사용하고 공중 부유 미생물 측정 장치(1000, 2000)를 이용하여 공중 부유 미생물을 측정한 결과이다. 이때, 가습 유닛(200)은 진동 트랜스듀서(Vibrating Transducer)를 사용하였다.
표 1과 표 2를 비교하면, 동일한 시간에 가습 유닛(200)을 사용하지 않은 경우보다 가습 유닛(200)을 사용한 경우에 공중 부유 미생물의 농도가 높게 측정되었음을 확인할 수 있다. 따라서, 가습 유닛(200)이 습한 공기를 유입구(111)로 공급함에 따라 공중 부유 미생물 측정 속도를 효과적으로 상승시킬 수 있음을 알 수 있다.
이하 도 13을 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치에 관하여 상세히 설명한다. 도 13은 일 실시예에 따른 유-무기 나노구조체 제조 유닛(800)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
공중 부유 미생물 측정 장치는 포집 유닛과 함께, 세포를 용해하고 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 유-무기 나노구조체를 제조하는 유-무기 나노구조체 제조 유닛(800)을 포함할 수 있다.
포집 유닛은 공중 부유 미생물이 포함된 공기가 들어오는 유입구와 나가는 유출구를 포함할 수 있다. 이때, 공중 부유 미생물을 포집하는 포집 스왑은 유입구와 유출구 사이의 공기 유로에 설치될 수 있다. 포집 유닛에 관한 나머지 설명은 제1실시예에서 상술한 바와 같으므로 생략한다.
유-무기 나노구조체 제조 유닛(800)은 공중 부유 미생물의 세포를 용해하는 물질 및 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 물질 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 유기요소를 제조하는 제1제조부(810), 상기 유기요소와 결합하여 운반하는 캐리어인 무기요소를 제조하는 제2제조부(820), 상기 유기요소와 상기 무기요소를 결합(Conjugation)하여 유-무기 나노구조체를 제조하는 제3제조부(830)를 포함할 수 있다.
제1제조부(810)에서 제조되는 유기요소 중에서 공중 부유 미생물의 세포를 용해하는 물질은 비이온성 계면활성제를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 비이온성 계면활성제의 일종으로 트리톤(Triton)계 계면활성제를 사용할 수 있으며, 일례로 Polyethylene P-T-Octyl Phenyl Ether류의 화합물인 Triton X-100(다우 케미컬 社)을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에서는 Polyethylene Glycol P-(1,1,3,3-Tetramethylbutyl)-Phenyl Ether, Octyl Phenol Ethoxylate, Polyoxyethylene Octyl Phenyl Ether, 4-Octylphenol Polyethoxylate, T-Octylphenoxypolyethoxyethanol, 및 Octoxynol-9 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
이러한 유기요소는 세포를 용해(Cell Lysis)할 수 있어 공중 부유 미생물과 접촉하면 그 미생물의 세포막을 용해하여 ATP를 추출할 수 있다.
유기요소 중에서 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 물질은 아민계 양극성(Dipole) 생체적합성 물질을 포함할 수 있다.
아민계 양극성 생체적합성 물질은 미생물에서 추출된 ATP를 고정(ATP Immobilization)할 수 있다. 또한, 아민계 양극성 생체적합성 물질은 N-(3-Triethoxysilylpropyl) Gluconamide, N-(3-Triethoxysilylpropyl) Maltonamide, 및 키토산 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 다만, 유기요소는 이에 한정되지 않고 미생물에서 추출된 ATP를 고정하기 위한 다른 물질을 포함할 수도 있다. 아민계 양극성 생체적합성 물질을 포함하는 유기요소는 미생물로부터 추출된 ATP를 고정함에 따라, 미생물 측정 과정에서 ATP가 유실되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 미생물로부터 추출된 ATP는 대부분이 안정적으로 포집 스왑에 포집된 채로 고정될 수 있다.
제1제조부(810)는 아토마이저(Atomizer, 이하 811) 및 진동 노즐(Vibrating Nozzle) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 유기요소를 미세 액적(Droplet) 형태로 생성할 수 있다. 예를 들어, 유기요소는 수용액 공급 시스템(812)을 통해 수용액 형태로 제1제조부(810)에 공급될 수 있고, 아토마이저(811)는 공급된 유기요소를 미세 액적 상태로 만들 수 있다. 여기서 미세 액적은 액상의 물질을 무화(霧化)시킨 에어로졸과 같이 미세한 크기의 액상 입자를 의미할 수 있다.
아토마이저(811)는 액체를 안개 모양으로 공중에 뿜는 기구나 장치를 의미할 수 있다. 아토마이저(811)는 액체에 압력을 가함으로써 분사를 하는 가압 노즐, 회전판에 의해 액체에 원심력을 주어 분사를 하는 회전 노즐, 또는 고속 분류 가스에 의해 분사를 하는 가스 분사 노즐을 통하여 액체를 무화(霧化)시켜 분사할 수 있다.
진동 노즐은 하나 이상의 관통구멍이 형성된 다공성 판을 포함하며, 인접한 액체를 무화(霧化)시키는 노즐의 진동을 통해 유기요소를 미세 액적 형태로 생성할 수 있다.
제1제조부(810)는 유기요소를 미세 액적 형태로 제조함으로써, 유기요소가 나노 스케일의 유-무기 나노구조체를 형성하기 위해 후술할 무기요소와 결합하는 것을 용이하게 할 수 있다. 제1제조부(810)에서 제조된 유기요소는 무기요소와 결합되기 위해 후술할 제3제조부(830)에 제공될 수 있다.
제2제조부(820)에서 제조되는 무기요소는 전이금속, 전이금속 산화물, 실리카(SiO2) 및 탄산칼슘(CaCO3) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 전이금속은 4s 오비탈의 전자를 잃어 양이온이 되기 쉬우므로, 전이금속을 포함하는 무기요소는 전자 손실에 따른 양전하를 통해 전술한 유기요소와 용이하게 결합될 수 있다. 무기요소와 유기요소의 결합에 대한 설명은 제3제조부(830)에 대한 설명과 함께 후술하기로 한다.
무기요소는, 예를 들어 전이금속 중 금(Au)을 포함할 수 있다. 금은 화학적으로 안정적인 원소이고, 비교적 용이하게 마련할 수 있으며, 생체에 거부 반응이 없어 생체적합성이 뛰어나며, 광학적 특성을 조절할 수 있다. 이러한 금의 특성 때문에, 금은 유-무기 나노구조체를 형성에 있어 적합한 물질일 수 있다.
또한, 금은 파장이 500nm 이상인 전자기파를 상당한 비율로 반사할 수 있어 500nm~600nm 파장의 광선을 상기 유-무기 나노구조체에 조사하면 RLU 리더로 미생물의 농도를 측정하는 데에 도움이 될 수 있다.
무기요소는 유기요소와 결합되어 유-무기 나노구조체를 형성하고, 유기요소를 운반하는 운반체 역할을 할 수 있다. 따라서, 무기요소는 각기 다른 기능 또는 효과를 가진 유기요소와 결합함으로써, 여러 가지 기능을 수행하거나 효과를 발휘하는 유-무기 나노구조체를 형성할 수 있다. 즉, 무기요소는 세포를 용해하는 유기요소와 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 유기요소를 하나의 유-무기 나노구조체에 결합시켜 함께 이동하도록 할 수 있다. 유-무기 나노구조체 형성에 관한 설명은 제3제조부(830)에 대한 설명과 함께 후술하기로 한다.
제2제조부(820)는, 상기 무기요소에 전류를 가하는 방전 절제(Spark Ablation) 공정 및 가열로(Furnace)에 의한 가열공정 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 무기요소를 입자 형태로 생성할 수 있다.
방전 절제(Spark Ablation) 공정은 무기요소에 전류를 가하여 무기요소를 입자화할 수 있다. 예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 금을 포함하는 로드에 전류를 가하면 금 원자의 일부는 나노 입자로 분리되어 로드로부터 떨어져 나올 수 있다. 이때, 금을 포함하는 로드가 위치하는 공간에는 캐리어 가스(Carrier Gas)로 질소 가스가 공급될 수 있다. 캐리어 가스는 가스 크로마토그래피에서 용리제로서 사용되는 가스로, 가능한 고정상에 대해 친화도가 작은 수소, 헬륨, 질소, 공기 등이 사용될 수 있다.
제2제조부(820)에서 제조된 무기요소는 후술할 제3제조부(830)로 공급될 수 있다.
제3제조부(830)는 제1제조부(810)에서 제조된 유기요소와 제2제조부(820)에서 제조된 무기요소를 결합(Conjugation)하여 유-무기 나노구조체를 제조할 수 있다. 제3제조부(830)는 유기요소와 무기요소를 결합(Conjugation)시키기 위하여 무기요소에 자외선을 조사하는 광조사부(831)를 포함할 수 있다.
광조사부(831)가 무기요소의 일 실시예인 금에 자외선을 조사하면, 금은 하나 이상의 원자가 전자를 잃어버려 양전하를 띌 수 있다. 본 실시예에 따른 금은 광이온화에너지가 5.1eV이므로, 6.2eV의 광자에너지를 가지는 185nm의 자외선이 조사되면 금은 하나 이상의 원자가 전자를 잃어버릴 수 있는 것이다. 이와 같이 무기요소에 소정의 광선을 조사하여 전자를 잃게 만드는 기법은 일함수 기반 광물리화학적 표면처리라고 할 수 있다.
광물리화학적 표면처리에 의해 전자를 잃은 금의 표면은, 양전하에따른 입자간의 반발력에 의해 갭 스페이스(Gap Spaces)의 재배열이 일어날 수 있다.
자외선에 의해 전자를 잃어 양전하를 띄게 된 무기요소는 전기적 인력에 의해 유기요소와 용이하게 결합될 수 있다. 이때 아민계 양극성 물질과 같이 음전하 및 양전하를 가지는 유기요소는 그 음전하를 통해 양전하를 포함하는 무기요소와 전기적으로 결합될 수 있다. 이와 같이 결합된 유기요소와 무기요소는 유-무기 나노구조체를 형성할 수 있다.
한편, 제3제조부(830)는 유-무기 나노구조체를 건조시키는 건조부(832)를 포함할 수 있다. 건조부(832)는, 예를 들어 실리카겔과 같은 제습제가 포함된 통로를 형성하여 유-무기 나노구조체를 건조시킬 수 있다. 이를 통해 건조부(832)는 미세 액적 형태로 제조된 유기요소의 수분을 제거(Solvent Extraction)할 수 있다.
유-무기 나노구조체 제조 유닛(100)은 앞서 설명한 제1제조부(810), 제2제조부(820), 및 제3제조부(830) 중 적어도 어느 하나 이상을 서로 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다. 연결부는 튜브나 파이프와 같은 관형부재 등 다양한 실시예로 구현할 수 있다.
유-무기 나노구조체 제조 유닛(800)은 제3제조부(830)에서 제조된 유-무기 나노구조체를 포집 유닛의 유입구 측으로 공급할 수 있다. 이러한 유-무기 나노구조체는 공중 부유 미생물과 접촉하면, 세포를 용해하여 미생물 내부의 ATP를 추출하고 추출된 ATP를 고정할 수 있다. 이를 통해, 공중 부유 미생물 측정 장치는 공기를 흡입하는 과정에서부터 미생물의 ATP를 추출할 수 있으므로, 측정 시간을 단축시키고 측정감도를 높일 수 있다. 또한, 유-무기 나노구조체가 미생물로부터 추출된 ATP를 고정하므로 공중 부유 미생물 측정 장치는 ATP를 고정하지 않는 경우보다 정밀하게 측정 당시의 공중 부유 미생물을 측정할 수 있다. 따라서, 세포를 용해하고 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 유기요소를 포함하는 유-무기 나노구조체를 통해, 공중 부유 미생물 측정 장치는 고속-고감도(Ultra-Fast and Sensitive) ATP 측정을 구현하고, 공기 중 생물학적 오염도의 준실시간(Quasi Real-Time) 측정을 구현할 수 있다.
위에서 설명한 유-무기 나노구조체 제조 유닛(800)은 제1실시예 및 제2실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(1000, 2000)에도 포함될 수 있다. 이때 유-무기 나노구조체는 가습 유닛(200) 내부에 수용액 형태로 공급될 수 있다.
유-무기 나노구조체 수용액을 포함하는 가습 유닛(200)은 유-무기 나노구조체를 무화(霧化)시켜 공급할 수 있다. 또한, 가습 유닛(200)은 내부에 포함된 수용액 형태의 유-무기 나노구조체가 응집되거나 바닥에 가라앉지 않도록 분산제 등을 더 포함할 수 있다.
이하 도 14 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 방법에 관하여 상세히 설명한다.
도 14는 일 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 방법 중 제1측정단계를 수행하는 과정을 나타낸 개략도이며, 도 15는 일 실시예에 따른 노즐을 통해 공중 부유 입자를 포집하는 과정을 나타낸 개략도이고, 도 16은 일 실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 방법에 의해 측정된 공중 부유 입자의 크기별 개수(Count/s)와 미생물에서 추출된 ATP의 RLU 값 분포를 도시한 그래프이다. 도 16에서 공중 부유 입자의 크기 별 개수는 파란색 막대로, ATP의 RLU 값은 초록색 막대로 표현되어 있다.
본 발명에 따른 공중 부유 미생물 측정 방법은 제1측정단계; 및 제2측정단계;를 포함하여 공중 부유 입자 가운데 공중 부유 미생물을 포함하는 입자의 크기를 도출할 수 있다. 제1측정단계 및 제2측정단계에서는 전술한 공중 부유 미생물 측정 장치(1000, 2000, 3000)를 이용하여 공기를 흡입함으로써 공중 부유 미생물이 포함된 입자를 포집할 수 있다.
제1측정단계는 공기를 흡입하여 공중 부유 입자를 흡입하고 그 입자에 광선을 조사하여 상기 입자의 크기를 측정하는 단계이다. 제1측정단계에서는 도 14에 도시된 바와 같이, 공기 흡입에 의해 이동하는 입자에 레이저와 같은 광 조사 수단을 이용하여 광선을 조사할 수 있다. 상기 광선은 입자에 조사되어 산란되며, 광선의 산란무늬는 입자의 이동 경로를 사이에 두고 광 조사 수단의 맞은편에 위치하는 광 감지 수단을 통해 관찰할 수 있다. 이때, 입자의 크기 또는 직경은 광 감지 수단에서 관찰되는 광선의 산란무늬로부터 도출될 수 있다. 일 실시예에 따른 제1측정단계는 이러한 방식으로 포집되는 입자의 크기를 측정하고 그 분포를 확인할 수 있다. 이러한 제1측정단계는 광학입자계수기를 이용하여 상기 입자의 크기를 측정할 수 있다.
제2측정단계는 공기를 흡입하여 공중 부유 입자를 흡입하고 그 입자에 부착된 공중 부유 미생물의 ATP를 입자의 크기 별로 측정하는 단계이다. 공중 부유 미생물의 ATP를 측정하는 과정은 미생물이 포함된 입자에 Lysis buffer와 같은 세포 용해제를 첨가하여 ATP를 추출함으로써 수행될 수 있다. 이때, 제2측정단계에서는 제1실시예에 따른 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)의 구성 중 하나인 ATP 측정 장치 및 RLU 리더와 같은 장비와 ATP의 발광작용을 돕는 발광물질이 이용될 수 있다. 이외에 ATP를 측정하는 과정에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같으므로 생략하고, 아래에서는 공중 부유 미생물의 ATP를 입자의 크기 별로 측정하는 과정에 대하여 설명하기로 한다.
일 실시예에 따른 제2측정단계에서는 공기가 들어오는 입구의 크기를 조절할 수 있는 복수개의 노즐을 통해 상기 공중 부유 입자의 크기 별로 상기 공중 부유 입자를 포집할 수 있다. 제2측정단계는 이렇게 크기 별로 포집된 공중 부유 입자의 ATP를 측정함으로써, 공중 부유 미생물의 ATP를 공중 부유 입자의 크기 별로 측정할 수 있다.
예를 들어, 제2측정단계에서는 도 15에 도시된 바와 같은 노즐의 직경을 조절함으로써 공중 부유 입자의 크기 별로 공중 부유 입자를 포집할 수 있다. 이러한 노즐은 도 5 및 도 6에 도시된 공중 부유 미생물 측정 장치(1000)의 포집 스왑 고정부(121)에 구비될 수 있다. 노즐을 통해 흡입되는 입자는 도 15에 도시된 바와 같이 선회하면서 이동할 수 있는데, 선회시의 반경은 입자의 크기에 따라 다를 수 있다. 이렇게 흡입된 입자 중 일부는 포집 스왑(S)의 필터부(S2)에 충돌하는 방식으로 포집될 수 있다. 이때, 필터부(S2)에 충돌하는 입자의 크기는 전술한 수식1에 의해 정해질 수 있다.
Figure 112018007609027-pat00003
… (수식1)
제1측정단계 및 제2측정단계를 포함하는 공중 부유 미생물 측정 방법은 상기한 바와 같이 포집되는 공중 부유 입자의 크기 별 분포와 포집된 공중 부유 입자에 부착된 미생물의 ATP를 크기 별로 측정함으로써, 도 16에 도시된 바와 같이 공중 부유 입자 중 미생물이 주로 부착되어 있는 입자의 크기를 확인할 수 있다. 이를 통해 공중 부유 미생물을 차단하기 위해 필터링해야 하는 입자의 크기에 맞추어 마스크 또는 필터 등을 설계할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 기술 사상의 일부 예를 설명한 것에 불과하고, 본 기술 사상의 범위는 설명된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 본 기술 사상의 범위 내에서의 다양한 변경, 변형 또는 치환이 있을 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서 함께 설명된 구성들 내지는 특징들은 서로 분산되어 실시될 수 있고, 서로 다른 실시예 각각에서 설명된 구성들 내지는 특징들은 서로 결합된 형태로 실시될 수 있다. 마찬가지로, 각 청구항에 기재된 구성들 내지는 특징들도 서로 분산되어 실시되거나 결합되어 실시될 수 있다. 그리고 위와 같은 실시는 모두 본 기술 사상의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
1000: 공중 부유 미생물 측정 장치
100: 포집 유닛 110: 유입 몸체
111: 유입구 112: 가습 유닛 결합부
120: 포집 몸체 121: 포집 스왑 고정부
122: 포집 스왑 고정부 상류측 유로
130: 유출 몸체 131: 유출구
132: 관통 구멍 140: 오리피스부
150: 몸체 커버 160: 실링부
200: 가습 유닛 300: 공기 유동 장치
400: ATP 측정 장치 910: 광 조사 유닛
920: 광 측정 유닛 930: 흡광 유닛
940: 반사 유닛 950: 배출펌프
2000: 공중 부유 미생물 측정 장치
100: 포집 유닛 111: 유입구
121: 포집 스왑 고정부 131: 유출구
170: 개구부 200: 가습 유닛
210: 분무부 500: 공기 유동 장치
600: ATP 측정 시약 유닛 610: 진입구
700: 고정부 S: 포집 스왑
S1: 막대 S2: 필터부
I: 촬상부 L: 광원부
3000: 공중 부유 미생물 측정 장치
800: 유-무기 나노구조체 제조 유닛 810: 제1제조부
820: 제2제조부 830: 제3제조부

Claims (48)

  1. 공중 부유 미생물이 포함된 공기가 들어오는 유입구와 나가는 유출구를 포함하며, 공중 부유 미생물을 포집하는 포집 스왑이 상기 유입구와 유출구 사이의 공기 유로에 설치되는 포집 유닛; 및
    상기 포집 유닛의 유입구 측에 설치되어 상기 포집 유닛에 습한 공기를 공급하는 가습 유닛;을 포함하되,
    상기 포집 유닛은,
    상기 유입구와 가습 유닛 결합부가 형성되는 유입 몸체;
    상기 유입 몸체와 결합되며, 포집 스왑 고정부가 형성되는 포집 몸체; 및
    상기 포집 몸체와 결합되며, 상기 유출구가 형성되는 유출 몸체를 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포집 유닛 내로 공기가 유동하도록 압력차를 형성하는 공기 유동 장치를 더 포함하는 공중 부유 미생물 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 포집 스왑에 포집된 공중 부유 미생물의 ATP를 측정하는 ATP 측정 장치를 더 포함하는 공중 부유 미생물 측정 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포집 몸체의 상기 포집 스왑 고정부에는 방사상으로 관통 구멍이 설치되어 공기 유로를 형성하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 포집 몸체의 상기 포집 스왑 고정부의 상류측 유로는 상기 포집 스왑 고정부 측에 가까워질수록 유로의 단면적은 좁아지는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유입 몸체와 상기 포집 몸체 사이에는 하나 이상의 관통 구멍이 형성되는 오리피스부가 설치되어 상기 유입 몸체에서 상기 포집 몸체로 유동하는 공기의 유속을 증가시켜 상기 포집 몸체에 장착된 포집 스왑에 공중 부유 미생물의 충돌 속도를 높이는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 포집 스왑 고정부는 복수개로 구비되며,
    각각의 포집 스왑 고정부는 공기가 들어오는 입구의 크기 및 개수를 조절할 수 있는 노즐을 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 노즐의 직경 W는 다음 수식1을 만족하는 것을 특징으로 하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
    Figure 112018007609027-pat00004
    … (수식1)
    여기에서 Stk는 스톡스 수(Stokes number), ρ는 상기 포집 스왑 고정부로 들어오는 입자의 밀도, D는 상기 포집 스왑 고정부로 들어오는 입자의 직경, U는 상기 포집 스왑 고정부로 들어오는 공기의 유속, C는 미끄럼 보정계수(slip correction factor), μ는 상기 포집 스왑 고정부로 들어오는 공기의 동점성계수(dynamic viscosity)를 지칭함
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유출 몸체에는 상기 포집 스왑을 상기 포집 유닛 외부로부터 상기 포집 몸체의 포집 스왑 고정부에 장착하기 위한 관통 구멍이 설치되며,
    상기 포집 유닛은, 상기 관통 구멍을 밀폐하고 상기 포집 스왑의 단부를 지지하는 몸체 커버를 더 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유입 몸체, 포집 몸체 및 유출 몸체 중 어느 하나 이상은 광투과성 소재로 형성되는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 유입 몸체와 상기 포집 몸체의 결합면 및 상기 포집 몸체와 상기 유출 몸체의 결합면 중 어느 하나 이상에는 실링부가 설치되는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 가습 유닛은 세포 용해제 수용액을 무화(霧化)시켜 공급하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 포집 유닛에 설치된 상기 포집 스왑에 광선을 조사하는 광 조사 유닛; 및
    상기 포집 스왑에 포집된 상기 공중 부유 미생물이 상기 광선에 노출되어 발산하는 반응광을 측정하는 광 측정 유닛;을 더 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 광 조사 유닛은 파장인 200 내지 700nm인 광선을 조사하는 것을 특징으로 하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 광 조사 유닛은 상기 공기 유로에서 상기 유입구 측에 설치되고,
    상기 광 측정 유닛은 상기 공기 유로에서 상기 광 조사 유닛과 이격되어 상기 유입구 측에 설치되는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 광 조사 유닛의 맞은편에 설치되어 상기 광 조사 유닛에서 조사되는 광선의 적어도 일부를 흡수하는 흡광 유닛; 및
    상기 광 측정 유닛의 맞은편에 설치되어 상기 반응광의 적어도 일부를 반사함으로써 상기 반응광이 상기 광 측정 유닛으로 집중되도록 하는 반사 유닛;을 더 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 공기 유로에서 상기 유입구 측에 설치되며, 상기 포집 스왑에 포집된 세포 용해제 및 공중 부유 미생물을 포함하는 입자의 일부를 상기 포집 유닛의 외부로 배출하는 배출펌프;를 더 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  19. 공중 부유 미생물이 포함된 공기가 들어오는 유입구와 나가는 유출구를 포함하며, 공중 부유 미생물을 포집하는 포집 스왑이 상기 유입구와 유출구 사이의 공기 유로에 설치되는 포집 유닛;
    상기 포집 유닛의 유입구 측에 설치되어 상기 유입구로 습한 공기를 공급하는 가습 유닛;
    상기 포집 유닛 내로 공기가 유동하도록 압력차를 형성하는 공기 유동 장치; 및
    상기 포집 스왑에 포집된 미생물의 ATP와 반응하는 ATP 측정 시약 유닛;을 포함하되,
    상기 포집 유닛의 공기 유로에 포집 스왑 고정부가 설치되어 있으며, 상기 유입구로부터 상기 유출구로 이어지는 공기 유로는 구부러져 형성되어 상기 유출구를 통해 상기 포집 스왑을 상기 포집 유닛 외부로부터 상기 포집 스왑 고정부에 장착할 수 있는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 ATP 측정 시약 유닛에서 상기 포집 스왑에 포집된 공중 부유 미생물의 ATP와 ATP 측정 시약을 반응시켜 생성된 반응물에 광을 조사하는 광원부 및 상기 반응물을 이미지로 촬상하는 촬상부를 포함하는 단말에 상기 ATP 측정 시약 유닛을 고정하는 고정 유닛을 더 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 ATP 측정 시약 유닛에서 상기 포집 스왑에 포집된 공중 부유 미생물의 ATP와 ATP 측정 시약을 반응시켜 생성된 반응물을 이미지로 촬상하는 촬상부;
    상기 반응물에 광을 조사하는 광원부; 및
    상기 이미지를 기초로 포집된 공중 부유 미생물의 농도를 산출하는 산출부;
    를 더 포함하는 공중 부유 미생물 측정 장치.
  22. 삭제
  23. 제19항에 있어서,
    상기 포집 스왑 고정부의 상기 유출구 대향측에 상기 ATP 측정 시약 유닛의 적어도 일부가 위치되고,
    상기 포집 유닛은, 상기 포집 스왑이 상기 포집 스왑 고정부에서 상기 ATP 측정 시약 유닛을 향하여 이동 가능하도록 구성되고,
    상기 ATP 측정 시약 유닛은, 상기 포집 스왑 고정부와 대응되는 위치에 상기 ATP 측정 시약 유닛 내로 상기 포집 스왑이 진입 가능한 진입구가 설치되어 있는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 ATP 측정 시약 유닛의 진입구는 상기 포집 스왑의 진입 압력으로 개방 가능하도록 밀폐되어 있는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 ATP 측정 시약 유닛은 광투과성 소재로 이루어지는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  26. 제1항 또는 제19항에 있어서,
    상기 가습 유닛은 상기 유입구의 상기 포집 스왑 설치측과 대향하는 측에 설치되는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  27. 제19항에 있어서,
    상기 가습 유닛은 세포 용해제 수용액을 무화(霧化)시켜 공급하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  28. 제1항 및 제19항 중 어느 한 항에서,
    공중 부유 미생물의 세포를 용해하는 물질 및 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 물질 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 유기요소를 제조하는 제1제조부, 상기 유기요소와 결합하여 운반하는 캐리어인 무기요소를 제조하는 제2제조부, 상기 유기요소와 상기 무기요소를 결합(Conjugation)하여 유-무기 나노구조체를 제조하는 제3제조부를 포함하는 유-무기 나노구조체 제조 유닛을 더 포함하고,
    상기 가습 유닛은 상기 유-무기 나노구조체를 포함하는 수용액을 무화(霧化)시켜 공급하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 유기요소 중에서 공중 부유 미생물의 세포를 용해하는 물질은 비이온성 계면활성제를 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 유기요소 중에서 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 물질은 아민계 양극성(Dipole) 생체적합성 물질을 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 아민계 양극성 생체적합성 물질은, N-(3-Triethoxysilylpropyl) Gluconamide, N-(3-Triethoxysilylpropyl) Maltonamide 및 키토산 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 무기요소는, 전이금속, 전이금속 산화물, 실리카(SiO2) 및 탄산칼슘(CaCO3) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  33. 제28항에 있어서,
    상기 제1제조부는 아토마이저(Atomizer) 및 진동 노즐(Vibrating Nozzle) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 유기요소를 미세 액적 형태로 생성하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  34. 제28항에 있어서,
    상기 제2제조부는, 상기 무기요소에 전류를 가하는 방전 절제(Spark ablation) 공정 및 가열로(Furnace)에 의한 가열공정 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 무기요소를 입자 형태로 생성하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  35. 제28항에 있어서,
    상기 제3제조부는, 상기 유기요소와 상기 무기요소를 결합(Conjugation)시키기 위하여 상기 무기요소에 자외선을 조사하는 광조사부를 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  36. 제28항에 있어서,
    상기 제3제조부는, 상기 유-무기 나노구조체를 건조시키는 건조부를 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  37. 공중 부유 미생물이 포함된 공기가 들어오는 유입구와 나가는 유출구를 포함하며, 공중 부유 미생물을 포집하는 포집 스왑이 상기 유입구와 유출구 사이의 공기 유로에 설치되는 포집 유닛; 및
    공중 부유 미생물의 세포를 용해하는 물질 및 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 물질 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 유기요소를 제조하는 제1제조부, 상기 유기요소와 결합하여 운반하는 캐리어인 무기요소를 제조하는 제2제조부, 상기 유기요소와 상기 무기요소를 결합(Conjugation)하여 유-무기 나노구조체를 제조하는 제3제조부를 포함하는 유-무기 나노구조체 제조 유닛을 포함하고,
    상기 유-무기 나노구조체는 상기 제3제조부로부터 상기 유입구에 공급되는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 유기요소 중에서 공중 부유 미생물의 세포를 용해하는 물질은 비이온성 계면활성제를 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 유기요소 중에서 공중 부유 미생물의 ATP를 고정하는 물질은 아민계 양극성(Dipole) 생체적합성 물질을 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 아민계 양극성 생체적합성 물질은, N-(3-Triethoxysilylpropyl) Gluconamide, N-(3-Triethoxysilylpropyl) Maltonamide 및 키토산 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  41. 제37항에 있어서,
    상기 무기요소는, 전이금속, 전이금속 산화물, 실리카(SiO2) 및 탄산칼슘(CaCO3) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  42. 제37항에 있어서,
    상기 제1제조부는 아토마이저(Atomizer) 및 진동 노즐(Vibrating Nozzle) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 유기요소가 포함된 미세 액적을 생성하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  43. 제37항에 있어서,
    상기 제2제조부는, 상기 무기요소에 전류를 가하는 방전 절제(Spark ablation) 공정 및 가열로(Furnace)에 의한 가열공정 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 무기요소가 포함된 입자를 생성하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  44. 제37항에 있어서,
    상기 제3제조부는, 상기 유기요소와 상기 무기요소를 결합(Conjugation)시키기 위하여 상기 무기요소에 자외선을 조사하는 광조사부를 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  45. 제37항에 있어서,
    상기 제3제조부는, 상기 유-무기 나노구조체를 건조시키는 건조부를 포함하는, 공중 부유 미생물 측정 장치.
  46. 제1항, 제19항, 제37항 중 어느 하나의 공중 부유 미생물 측정 장치를 이용한 공중 부유 미생물 측정 방법에 있어서,
    공기를 흡입하여 공중 부유 입자를 흡입하고 상기 입자에 광선을 조사하여 상기 입자의 크기를 측정하는 제1측정단계; 및
    공기를 흡입하여 공중 부유 입자를 흡입하고 상기 입자에 부착된 공중 부유 미생물의 ATP를 상기 입자의 크기 별로 측정하는 제2측정단계;를 포함하여,
    상기 공중 부유 입자 가운데 공중 부유 미생물을 포함하는 입자의 크기를 도출하는, 공중 부유 미생물 측정 방법.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 제1측정단계에서는 광학입자계수기를 이용하여 상기 입자의 크기를 측정하는, 공중 부유 미생물 측정 방법.
  48. 제46항에 있어서,
    상기 제2측정단계에서는 상기 공기가 들어오는 입구의 크기를 조절할 수 있는 복수개의 노즐을 통해 상기 공중 부유 입자의 크기 별로 상기 공중 부유 입자를 포집하는, 공중 부유 미생물 측정 방법.
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