KR102164528B1 - Bio aerosol monitoring apparatus and method thereof - Google Patents

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KR102164528B1
KR102164528B1 KR1020190085849A KR20190085849A KR102164528B1 KR 102164528 B1 KR102164528 B1 KR 102164528B1 KR 1020190085849 A KR1020190085849 A KR 1020190085849A KR 20190085849 A KR20190085849 A KR 20190085849A KR 102164528 B1 KR102164528 B1 KR 102164528B1
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KR1020190085849A
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황정호
김형래
안상권
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연세대학교 산학협력단
재단법인 바이오나노헬스가드연구단
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Abstract

According to the disclosed present invention, a bioaerosol monitoring apparatus includes: a collection unit collecting bioaerosol particles in air into a collection liquid; a first droplet discharge unit electrostatically spraying the collected liquid, which is obtained by collecting the particles, as a first droplet; a second droplet discharge unit electrostatically spraying a reagent capable of reacting with the particles in the first droplet as a second droplet; a reaction unit making the particles react with the reagent by mixing the first and second droplets with each other; and a measurement unit measuring the particles reacted with the reagent. A size of the first droplet discharged from the first droplet discharge unit is controlled so that the particles are individually included in the first droplet. According to such a configuration, the individual particles react with the reagent, so that bioaerosol monitoring is accurately performed through a naked eye.

Description

바이오에어로졸 모니터링 장치 및 그 방법{BIO AEROSOL MONITORING APPARATUS AND METHOD THEREOF}Bio-aerosol monitoring device and its method TECHNICAL FIELD [BIO AEROSOL MONITORING APPARATUS AND METHOD THEREOF}

본 발명은 바이오에어로졸 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 테일러 콘(Taylor cone)을 이용하여 정전 분무 방식으로 공기 중 입자를 낱개의 액적으로 분무하여 시약과 반응시킴으로써 육안으로도 정확한 모니터링이 가능한 바이오에어로졸 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a bioaerosol monitoring device and method thereof, and more specifically, by spraying particles in the air into individual droplets by electrostatic spraying using a Taylor cone and reacting with reagents, accurate monitoring with the naked eye The present invention relates to a bioaerosol monitoring device and a method thereof.

일반적인 공기 중 부유 미생물 즉, 바이오에어로졸 측정 방법은 시료 기체 중에 부유하고 있는 생물 입자를 증식에 적합한 고체 또는 액체 표면에 포집하고, 일정기간 적당 온도 및 습도 환경에서 배양하여 포집 미생물을 측정하는 배양법과, 포집된 미생물을 염색하여 형광 현미경을 이용하여 측정하는 염색법이 주로 사용된다. In general, airborne microorganisms, that is, bioaerosol measurement methods, include a culture method in which biological particles suspended in a sample gas are collected on a solid or liquid surface suitable for proliferation, and cultured in an appropriate temperature and humidity environment for a certain period of time to measure the trapped microorganisms A staining method in which the collected microorganisms are stained and measured using a fluorescence microscope is mainly used.

근래에는 ATP(아데노신삼인삼, Adenosine triphosphate)와 루시페린(luciferin)/루시페라아제(luciferase)이 반응하여 빛을 내는 원리를 이용하는 ATP 생물 발광법에 의해, ATP 소거처리, ATP 추출, 발광량 측정까지 소요되는 일련의 과정을 30분 정도로 축소하여 신속한 측정 작업이 가능하게 되었다.In recent years, ATP bioluminescence method using the principle that ATP (adenosine triphosphate) and luciferin/luciferase react to emit light, a series that requires ATP scavenging, ATP extraction, and luminescence measurement. By reducing the process of the process to about 30 minutes, rapid measurement work became possible.

한편, 이러한 일반적인 바이오에어로졸 측정방법은 공기 중 부유 미생물의 실시간 측정이 어려우며, 각 측정 단계를 정밀하게 수행할 수 있는 측정자의 높은 숙련도가 요구된다. 뿐만 아니라, 부유 미생물 측정 장비는 매우 고가임에 따라, 일반 사용자가 쉽게 사용하기 어렵다. On the other hand, such a general bioaerosol measurement method is difficult to measure suspended microorganisms in the air in real time, and requires a high skill level of a measurer capable of accurately performing each measurement step. In addition, airborne microbial measurement equipment is very expensive, so it is difficult for general users to easily use it.

이에 따라, 근래에는 기존의 제한적인 바이오에어로졸 측정 방식을 벗어나, 다양한 장소에서 사용자가 쉽게 접근하여 실시간으로 정확한 측정을 가능케 하는 다양한 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 추세이다.Accordingly, in recent years, there is a trend that various studies that allow users to easily access and accurately measure in real time from various places, moving away from the existing limited bioaerosol measurement method, are continuously being conducted.

대한민국 등록특허공보 제10-1912521호Korean Patent Publication No. 10-1912521 일본 등록특허공보 제4797652호Japanese Patent Publication No. 4797652

본 발명의 목적은 바이오에어로졸 입자를 낱개로 정전 분무하여 시약과 반응시킴으로써 육안으로 바이오에어로졸의 정확한 모니터링이 가능한 바이오에어로졸 모니터링 장치를 제공하기 위한 것이다. An object of the present invention is to provide a bioaerosol monitoring device capable of accurately monitoring a bioaerosol with the naked eye by electrostatic spraying bioaerosol particles individually and reacting with a reagent.

본 발명의 다른 목적은 바이오에어로졸 입자를 낱개로 정전 분무시켜 시약과 반응시킴으로써 측정 정확도를 향상시킬 수 있는 바이오에어로졸 모니터링 방법을 제공하기 위한 것이다. Another object of the present invention is to provide a bioaerosol monitoring method capable of improving measurement accuracy by electrostatic spraying bioaerosol particles individually and reacting with reagents.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 바이오에어로졸 모니터링 장치는, 공기 중 바이오에어로졸 입자를 포집액으로 포집하는 포집부, 상기 입자가 포집된 상기 포집액을 제1액적으로 정전 분무시키는 제1액적 배출부, 상기 제1액적으로 상기 입자와 반응 가능한 시약을 제2액적으로 정전 분무시키는 제2액적 배출부, 상기 제1 및 제2액적을 상호 혼합하여, 상기 입자와 시약을 상호 반응시키는 반응부 및, 상기 시약과 반응한 상기 입자를 측정하는 측정부를 포함하며, 상기 제1액적에는 상기 입자가 낱개로 포함되도록 상기 제1액적 배출부에서 배출되는 상기 제1액적의 크기가 제어된다. The bioaerosol monitoring apparatus according to the present invention for achieving the above object includes a collection unit that collects bioaerosol particles in the air as a collection liquid, and discharges a first droplet electrostatically spraying the collection liquid in which the particles are collected as a first droplet. Part, a second droplet discharge unit electrostatically spraying a reagent capable of reacting with the particles as a second droplet as the first droplet, a reaction unit for mutually reacting the particles and the reagent by mixing the first and second droplets, and And a measuring unit for measuring the particles reacted with the reagent, and the size of the first droplet discharged from the first droplet discharge unit is controlled so that the particles are individually included in the first droplet.

또한, 상기 공기 중 미생물 입자를 공기 역학적으로 분류시키는 분류부를 포함하며, 상기 입자는 상기 분류부로부터 분류되어 상기 포집부로 유입될 수 있다. Further, it includes a classification unit for aerodynamically classifying the microbial particles in the air, and the particles may be classified from the classification unit and introduced into the collecting unit.

또한, 상기 제1액적 배출부는, 상기 입자가 포집된 상기 포집액이 유입되는 입자 유입구와, 상기 입자 유입구로부터 길이 방향으로 연장되어 상기 제1액적을 상기 반응부로 배출시키는 입자 배출구가 마련되는 제1배출몸체, 상기 입자 유입구와 상기 입자 배출구 사이에 마련되어, 상기 포집액을 정전 분무하여 낱개의 상기 입자를 포함하는 상기 제1액적으로 배출시키는 테일러 콘(Taylor cone) 형상을 가지는 제1배출콘, 상기 제1배출콘이 개방되도록 상기 포집액의 표면장력보다 큰 정전기력이 상기 제1배출콘에 인가되도록 제어하여, 상기 제1배출콘의 개폐를 제어하는 제1제어부 및, 상기 제1배출콘을 통해 배출된 상기 제1액적의 상태 유지를 위해 상기 제1액적으로 오일을 공급하는 제1오일 공급부를 포함할 수 있다. In addition, the first droplet discharge unit is provided with a particle inlet through which the collecting liquid in which the particles are collected is introduced, and a particle outlet extending in a longitudinal direction from the particle inlet to discharge the first droplet to the reaction unit. A first discharge cone having a shape of a Taylor cone, which is provided between the discharge body, the particle inlet and the particle discharge port, and discharges the collected liquid into the first droplet containing the individual particles by electrostatic spraying. A first control unit controlling opening and closing of the first discharge cone by controlling an electrostatic force greater than the surface tension of the collecting liquid to be applied to the first discharge cone to open the first discharge cone, and through the first discharge cone It may include a first oil supply unit supplying oil to the first droplet to maintain the state of the discharged first droplet.

또한, 상기 제2액적 배출부는, 상기 시약이 유입되는 시약 유입구와, 상기 시약 유입구로부터 길이 방향으로 연장되어 상기 제2액적을 상기 반응부로 배출시키는 시약 배출구가 마련되는 제2배출몸체, 상기 시약 유입구와 시약 배출구 사이에 마련되어, 상기 제2액적을 낱개로 정전 분무시키는 테일러 콘(Taylor cone) 형상을 가지는 제2배출콘, 상기 제2배출콘이 개방되도록 상기 시약의 표면장력보다 큰 정전기력이 상기 제2배출콘에 인가되도록 제어하여, 상기 제2배출콘의 개폐를 제어하는 제2제어부 및, 상기 제2배출콘을 통해 배출된 낱개의 상기 제2액적의 상태 유지를 위해 상기 제2액적으로 오일을 공급하는 제2오일 공급부를 포함할 수 있다. In addition, the second droplet discharge unit includes a reagent inlet through which the reagent is introduced, a second discharge body extending in a longitudinal direction from the reagent inlet to discharge the second droplet to the reaction unit, and the reagent inlet And a second discharge cone having a Taylor cone shape for electrostatic spraying of the second droplet individually, and an electrostatic force greater than the surface tension of the reagent so that the second discharge cone is opened. 2 A second control unit that controls to be applied to the discharge cone to control opening and closing of the second discharge cone, and oil as the second droplet to maintain the state of the individual second droplets discharged through the second discharge cone. It may include a second oil supply to supply.

또한, 상기 제1액적에 1㎛ 미만의 상기 입자가 낱개로 포함되도록, 상기 제1배출콘이 상기 제1제어부에 의해 1㎛ 미만의 크기로 개방되도록 제어될 수 있다. In addition, the first discharge cone may be controlled to be opened to a size of less than 1 μm by the first control unit so that the particles of less than 1 μm are individually included in the first droplet.

또한, 상기 입자가 포집된 상기 포집액의 유량 및 상기 오일의 유량이 5μL/Hour : 400μL/Hour의 비율로 상기 제1배출몸체로 공급되며, 상기 제1배출콘을 사이에 두고 각각 양극과 음극을 인가하는 제1양극 및 음극 인가체에 5500~6500V의 전압이 인가되고, 상기 오일에 3~7%의 계면활성제가 포함될 수 있다.In addition, the flow rate of the collection liquid in which the particles are collected and the flow rate of the oil are supplied to the first discharge body at a ratio of 5 μL/Hour: 400 μL/Hour, and a positive electrode and a negative electrode, respectively, with the first discharge cone interposed therebetween. A voltage of 5500 to 6500 V may be applied to the first positive electrode and negative electrode applying bodies to which are applied, and 3 to 7% of surfactant may be included in the oil.

또한, 상기 제2배출콘은 상기 제2제어부에 의해 1㎛ 미만의 크기로 개방 크기가 제어될 수 있다. In addition, the opening size of the second discharge cone may be controlled to a size of less than 1 μm by the second control unit.

또한, 상기 반응부는 상기 제1 및 제2액적이 상호 혼합되도록 복수회 절곡된 반응 경로를 제공할 수 있다. In addition, the reaction unit may provide a reaction path bent a plurality of times so that the first and second droplets are mixed with each other.

또한, 상기 시약은 미생물과 반응할 수 있는 형광액을 포함할 수 있다. In addition, the reagent may include a fluorescent solution capable of reacting with microorganisms.

또한, 상기 시약은 상기 입자와 반응하여 염색시키며, 상기 측정부는 포토센서 또는 형광 현미경을 통해 육안으로 염색된 상기 입자를 측정할 수 있다. In addition, the reagent is dyed by reacting with the particles, and the measuring unit may measure the stained particles with the naked eye through a photosensor or a fluorescence microscope.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 바이오에어로졸 모니터링 장치는, 포집액에 포집된 입자가 낱개 포함된 제1액적을 정전 분무시키는 제1테일러 콘(Taylor cone)을 포함하는 제1액적 배출부, 상기 제1액적으로 상기 입자와 반응 가능한 시약을 제2액적으로 정전 분무시키는 제2테일러 콘을 포함하는 제2액적 배출부, 상기 제1 및 제2액적으로 상호 반응시키는 반응부 및, 상기 시약과 반응한 상기 입자를 측정하는 측정부를 포함한다. The bioaerosol monitoring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes a first droplet discharge unit including a first Taylor cone electrostatically spraying a first droplet containing individual particles collected in a collection liquid, the A second droplet discharge unit including a second Taylor cone for electrostatically spraying a reagent capable of reacting with the particles as a first droplet as a second droplet, a reaction unit for mutually reacting with the first and second droplets, and a reaction with the reagent It includes a measuring unit for measuring one of the particles.

또한, 상기 제1액적 배출부는, 상기 제1테일러 콘이 마련되며, 상기 포집액이 유입되는 제1배출몸체, 상기 제1테일러 콘을 사이에 두고 전압을 인가하여, 상기 포집액의 표면장력보다 큰 정전기력을 발생시켜 상기 제1테일러 콘의 개폐를 제어하는 제1제어부 및, 상기 제1테일러 콘으로부터 배출된 상기 제1액적으로 오일을 공급하는 제1오일 공급부를 포함하며, 상기 제2액적 배출부는, 상기 제2테일러 콘이 마련되며, 상기 시약이 유입되는 제2배출몸체, 상기 제2테일러 콘을 사이에 두고 전압을 인가하여, 상기 시약의 표면장력보다 큰 정전기력을 발생시켜 상기 제2테일러 콘의 개폐를 제어하는 제2제어부 및, 상기 제2테일러 콘으로부터 배출된 상기 제2액적으로 오일을 공급하는 제2오일 공급부를 포함할 수 있다. In addition, the first droplet discharge unit is provided with the first tailor cone, the first discharge body through which the collecting liquid is introduced, and applying a voltage through the first tailor cone, so as to be less than the surface tension of the collecting liquid. A first control unit that generates a large electrostatic force to control opening and closing of the first tailor cone, and a first oil supply unit that supplies oil to the first droplet discharged from the first tailor cone, and discharges the second droplet The part is provided with the second tailor cone, a second discharge body through which the reagent is introduced, and a voltage is applied between the second tailor cone to generate an electrostatic force greater than the surface tension of the reagent, and the second tailor A second control unit for controlling opening and closing of the cone, and a second oil supply unit supplying oil to the second droplet discharged from the second tailor cone may be included.

또한, 상기 제1액적에 1㎛ 미만의 상기 입자가 낱개로 포함되도록, 상기 제1테일러 콘은 상기 제1제어부에 의해 1㎛ 미만의 크기로 개방되도록 제어될 수 있다. In addition, the first tailor cone may be controlled to be opened to a size of less than 1 μm by the first control unit so that the particles of less than 1 μm are individually included in the first droplet.

또한, 상기 입자가 포집된 상기 포집액의 유량 및 상기 오일의 유량이 5μL/Hour : 400μL/Hour의 비율로 상기 제1배출 몸체로 공급되며, 상기 제1테일러 콘을 사이에 두고 각각 양극과 음극을 인가하는 제1양극 및 음극 인가체에 5500~6500V의 전압이 인가되고, 상기 오일에 3~7%의 계면활성제가 포함될 수 있다. In addition, the flow rate of the collection liquid in which the particles are collected and the flow rate of the oil are supplied to the first discharge body at a ratio of 5 μL/Hour: 400 μL/Hour, and the positive electrode and the negative electrode, respectively, with the first tailor cone interposed therebetween. A voltage of 5500 to 6500 V may be applied to the first positive electrode and negative electrode applying bodies to which are applied, and 3 to 7% of surfactant may be included in the oil.

또한, 상기 반응부는 상기 제1 및 제2액적이 상호 혼합되어 상기 입자가 상기 시약에 의해 염색되도록 복수회 절곡된 반응 경로를 제공하며, 상기 측정부는 포토센서 또는 형광 현미경을 통해 육안으로 염색된 상기 입자를 측정할 수 있다. In addition, the reaction unit provides a reaction path in which the first and second droplets are mixed with each other so that the particles are stained by the reagent, and the measurement unit is stained with the naked eye through a photosensor or a fluorescence microscope. Particles can be measured.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 바이오에어로졸 모니터링 방법은, 포집액으로 포집된 바이오에어로졸 입자가 낱개로 포함된 제1액적으로 정전 분무 시키는 입자 배출단계, 상기 제1액적을 향해 상기 입자와 반응 가능한 시약을 제2액적으로 정전 분무 시키는 시약 배출단계, 상기 시약과 입자를 상호 혼합하여 반응시키는 반응단계 및, 상기 시약과 반응한 상기 입자를 측정하는 측정단계를 포함한다. The bioaerosol monitoring method according to a preferred embodiment of the present invention is a particle discharging step of electrostatically spraying the bioaerosol particles collected as a collection liquid into a first droplet individually included, and reacting with the particles toward the first droplet. A reagent discharge step of electrostatically spraying a reagent into a second droplet, a reaction step of mixing and reacting the reagent and particles, and a measurement step of measuring the particles reacted with the reagent.

또한, 상기 입자 배출단계 및 시약 배출단계는 동시에 이루어질 수 있다. In addition, the particle discharging step and the reagent discharging step may be performed simultaneously.

또한, 상기 입자 배출단계 이전에, 공기 중 상기 입자를 전기 집진방식(Electrostatic precipitation), 임핀저(Impinger) 또는 습식 사이클론(Wet cyclone) 방식 중 적어도 어느 하나의 방식으로 상기 포집액으로 포집하는 포집단계를 포함할 수 있다. In addition, prior to the particle discharging step, a collecting step of collecting the particles in the air with the collecting liquid in at least one of an electrostatic precipitation method, an impinger method, or a wet cyclone method. It may include.

또한, 상기 입자 배출단계는, 상기 입자가 포집된 상기 포집액이 제1배출몸체로 유입되는 단계, 상기 제1배출몸체의 내부에 마련된 테일러 콘(Taylor cone) 형상을 가지는 제1배출콘으로부터 상기 입자를 낱개 포함하는 상기 제1액적을 정전 분무시키는 단계 및, 상기 제1액적으로 오일을 공급하는 제1오일 공급단계를 포함하며, 상기 제1배출콘은 상기 포집액의 표면장력보다 큰 정전기력이 인가되어 상기 제1액적을 분무할 수 있도록 개방이 제어될 수 있다. In addition, in the particle discharging step, the collecting liquid in which the particles are collected is introduced into the first discharging body, and the first discharging cone having a Taylor cone shape provided inside the first discharging body. Electrostatic spraying the first droplet containing particles individually, and a first oil supplying step of supplying oil to the first droplet, wherein the first discharge cone has an electrostatic force greater than the surface tension of the collecting solution. The opening can be controlled so that it can be applied and spray the first droplet.

또한, 상기 제1액적에 1㎛ 미만의 상기 입자가 낱개로 포함되도록, 상기 제1배출콘은 1㎛ 미만의 크기로 개방되도록 제어될 수 있다. In addition, the first discharge cone may be controlled to be opened to a size of less than 1 μm so that the particles less than 1 μm are individually included in the first droplet.

또한, 상기 시약 배출단계는, 상기 시약이 제2배출몸체로 유입되는 단계, 상기 제2배출몸체의 내부에 마련된 테일러 콘(Taylor cone) 형상을 가지는 제2배출콘으로부터 상기 제2액적을 정전 분무시키는 단계 및, 상기 제2액적으로 오일을 공급하는 제2오일 공급단계를 포함하며, 상기 제2배출콘은 상기 시약의 표면장력보다 큰 정전기력이 인가되어 상기 제2액적을 분무할 수 있도록 개방이 제어될 수 있다. In addition, in the reagent discharging step, the reagent is introduced into the second discharging body, and the second droplet is electrostatically sprayed from a second discharging cone having a Taylor cone shape provided inside the second discharging body. And a second oil supply step of supplying oil to the second droplet, wherein the second discharge cone is opened to spray the second droplet by applying an electrostatic force greater than the surface tension of the reagent. Can be controlled.

또한, 상기 반응단계에서 상기 시약은 상기 입자를 염색시키며, 상기 측정단계는 상기 시약에 의해 염색된 상기 입자를 포토센서 또는 형광 현미경을 통해 측정할 수 있다. In addition, in the reaction step, the reagent stains the particles, and in the measuring step, the particles stained by the reagent may be measured through a photosensor or a fluorescence microscope.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 공기 중 부유하는 박테리아와 같은 입자를 낱개로 정전 분무시켜 시약과 반응시킴으로써, 육안으로도 정확한 바이오에어로졸 측정이 가능해진다. According to the present invention having the above configuration, first, particles such as bacteria floating in the air are individually electrostatically sprayed to react with a reagent, thereby enabling accurate bioaerosol measurement even with the naked eye.

둘째, 바이오에어로졸의 정확한 측정이 가능함에 따른 실시간 모니터링이 가능해진다. Second, real-time monitoring becomes possible as accurate measurement of bioaerosol is possible.

셋째, 간단한 구조로 바이오에어로졸의 측정이 가능함에 따른, 제조 비용 저감에 유리하다. Third, it is advantageous in reducing manufacturing cost as it is possible to measure bioaerosol with a simple structure.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 바이오에어로졸 모니터링 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 포집부의 일 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1액적 배출부, 제2액적 배출부, 반응부 및 측정부를 개략적으로 도시한 구성도이다. 그리고,
도 4는 도 3의 Ⅴ영역을 개략적으로 확대 도시한 도면이다.
1 is a block diagram schematically showing a bioaerosol monitoring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a collecting unit illustrated in FIG. 1.
3 is a schematic configuration diagram illustrating a first droplet discharge unit, a second droplet discharge unit, a reaction unit, and a measurement unit shown in FIG. 1. And,
FIG. 4 is a schematic enlarged view of area V of FIG. 3.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to such an embodiment, and the spirit of the present invention may be proposed differently by addition, change and deletion of components constituting the embodiment, but this is also included in the spirit of the invention. It becomes.

도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 바이오에어로졸 모니터링 장치(1)는 분류부(10), 포집부(20), 제1액적 배출부(30), 제2액적 배출부(40), 반응부(50) 및 측정부(60)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a bioaerosol monitoring device 1 according to a preferred embodiment of the present invention includes a classification unit 10, a collection unit 20, a first droplet discharge unit 30, and a second droplet discharge unit ( 40), and a reaction unit 50 and a measurement unit 60.

분류부(10)는 공기(A) 중 미생물 입자(P)를 공기 역학적으로 분류시킨다. 이러한 분류부(10)는 유입된 공기(A)로부터 입자(P)를 크기에 따라 분류하는 미세채널(Micro channel)이 마련된 가상 임팩터(virtual impactor)를 이용할 수 있다. 이러한 가상 임팩터를 이용하는 분류부(10)의 입자(P) 분류 기술은 본 발명의 요지가 아니므로, 자세한 도시 및 설명은 생략한다. 또한, 분류부(10)가 마련되지 않고, 후술할 포집부(20)로 바로 공기(A) 중 미생물 입자(P)가 포집되는 변형예도 가능하다. The classification unit 10 aerodynamically classifies the microbial particles P in the air A. The classification unit 10 may use a virtual impactor provided with a micro channel for classifying particles P from the introduced air A according to their size. Since the particle (P) classification technology of the classification unit 10 using such a virtual impactor is not the gist of the present invention, detailed illustration and description will be omitted. In addition, a modified example in which the classification unit 10 is not provided and the microbial particles P in the air A are collected directly by the collecting unit 20 to be described later is also possible.

포집부(20)는 공기(A) 중 부유하는 입자(P)를 포집한다. 본 실시예에서는 공기(A) 중 미생물 입자(P)들 중에서 상대적으로 크기가 작은 박테리아, 바이러스와 같은 입자(P)를 포집하는 것으로 예시한다. 참고로, 본 발명에서는 분류부(10)를 통해 크기별로 분류된 입자(P)가 포집부(20)로 유입되는 것으로 예시하나, 꼭 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 포집부(20)가 분류부(10)를 경유하지 않고 공기(A) 중 입자(P)가 크기별로 분류되지 않은 상태로 유입되는 변형예도 가능하다. The collecting part 20 collects particles P floating in the air A. In this embodiment, it is exemplified that particles P such as bacteria and viruses having a relatively small size are collected among microbial particles P in the air A. For reference, in the present invention, the particles P classified by size through the classification unit 10 are exemplified as flowing into the collection unit 20, but are not limited thereto. That is, a modification in which the particles P in the air A are not classified according to the size is also possible without the collection unit 20 passing through the classification unit 10.

도 2의 도시와 같이, 포집부(20)는 공기(A) 중 포함된 바이오에어로졸 입자(P)를 포집액(W)으로 포집한다. 이를 위해, 포집부(20)는 공기(A)가 유입되는 유입구(22)와, 유입구(22)로부터 길이 방향으로 연장되어 마주하는 배출구(23)가 관통 형성되는 포집관(21)을 가진다. 또한, 포집부(20)는 포집관(21)의 유입구(22)와 배출구(23) 사이에 상호 마주하도록 배치되어 전압이 인가되는 제1 및 제2전극(24)(25)을 포함하여, 전기 집진방식(Electrostatic precipitation)으로 입자(P)를 포집액(W)으로 포집하는 것으로 예시한다. 여기서, 제1전극(24)은 팁(Tip) 형상을 갖으며, 제1전극(24)와 마주하는 제2전극(25)은 판(Plate) 형상을 가지나, 꼭 이에 한정되지 않는다. As shown in FIG. 2, the collecting unit 20 collects the bioaerosol particles P contained in the air A as a collecting liquid W. To this end, the collecting part 20 has an inlet 22 through which air A is introduced, and a collecting pipe 21 extending from the inlet 22 in the longitudinal direction and facing the outlet 23 through which it is formed. In addition, the collecting unit 20 includes first and second electrodes 24 and 25 which are disposed to face each other between the inlet 22 and the outlet 23 of the collecting pipe 21 to which voltage is applied, It is exemplified that the particles (P) are collected with the collecting liquid (W) by electrostatic precipitation. Here, the first electrode 24 has a tip shape, and the second electrode 25 facing the first electrode 24 has a plate shape, but is not limited thereto.

포집관(21)의 유입구(22)로 유입된 공기(A) 중 입자(P)는 제1 및 제2전극(24)(25) 사이에서 발생되는 전기 집진력에 의해 제2전극(25) 측에 마련된 포집액(W)에 포집된다. 이때, 포집액(W)은 포집액 지지체(26)에 마련된 포집액 인렛(Inlet)(27)을 통해 유입된 후, 포집액 아웃렛(Outlet)(28)을 통해 배출된다. 참고로, 포집액(W)은 순수(DI-Water)를 포함하며, 포집액(W)에는 박테리아를 포함하는 에어로졸 입자(P)가 포집되는 것으로 예시한다. Particles (P) of the air (A) introduced into the inlet (22) of the collection tube (21) is generated between the first and second electrodes (24) (25), the second electrode (25) It is collected in the collection liquid (W) provided on the side. At this time, the collecting liquid W is introduced through the collecting liquid inlet 27 provided on the collecting liquid support 26 and then discharged through the collecting liquid outlet 28. For reference, it is exemplified that the collection liquid W contains pure water (DI-Water), and the aerosol particles P including bacteria are collected in the collection liquid W.

한편, 박테리아와 같은 미생물을 포함하는 공기(A) 중 입자(P)를 포집액(W)에 포집하는 방식은 도 2와 같은 전기 집진방식(Electrostatic precipitation)으로만 한정되지 않으며, 공기(A) 중 입자(P)를 액상의 포집액(W)에 포집할 수 있는 다양한 포집방식 중 어느 하나로 변형 가능하다. 예컨대, 포집부(20)가 임핀저(Impinger), 습식 사이클론(Wet cyclone) 등과 같은 다양한 포집 방식 중 어느 하나로 변형 가능함은 당연하다. On the other hand, the method of collecting particles (P) in the air (A) containing microorganisms such as bacteria in the collection liquid (W) is not limited to the electrostatic precipitation method as shown in Figure 2, air (A) It can be transformed into any one of various collection methods capable of collecting the medium particles (P) in the liquid collection liquid (W). For example, it is natural that the collection unit 20 can be modified in any one of various collection methods such as an impinger and a wet cyclone.

제1액적 배출부(30)는 포집액(W)에 포집된 입자(P)를 정전 분무(Electro-spraying)하여, 제1액적(D1)으로 낱개 배출시킨다. 이러한 제1액적 배출부(30)는 도 3의 도시와 같이, 제1배출몸체(31), 제1배출콘(34), 제1제어부(35) 및 제1오일 공급부(36)를 포함한다. The first droplet discharge unit 30 electro-sprays the particles P collected in the collection liquid W and discharges them individually as the first droplet D1. As shown in FIG. 3, the first droplet discharge part 30 includes a first discharge body 31, a first discharge cone 34, a first control part 35 and a first oil supply part 36. .

제1배출몸체(31)는 포집부(20)에 의해 포집액(W)에 포집된 입자(P)가 유입되는 입자 유입구(32)와, 입자 유입구(32)로부터 길이 방향으로 연장되어 입자(P)를 반응부(50)로 배출시키는 입자 배출구(33)가 마련된다. 이러한 제1배출몸체(31)에는 포집액(W)에 포집된 입자(P)가 유입된다. The first discharge body 31 extends in the longitudinal direction from the particle inlet 32 through which the particles P collected in the collecting liquid W by the collecting part 20 flow in, and the particles ( A particle discharge port 33 for discharging P) to the reaction unit 50 is provided. The particles P collected in the collecting liquid W are introduced into the first discharge body 31.

제1배출콘(34)은 입자 유입구(32)와 입자 배출구(33)의 사이에 마련되어, 입자 유입구(32)를 통해 포집액(W)에 포집된 입자(P)를 낱개의 제1액적(D1)으로 배출시키도록 테일러 콘(Taylor cone) 형상을 가진다. 제1배출콘(34)의 콘 형상을 가지는 단부는 일종의 노즐로써, 도 4의 도시와 같이, 표면 장력을 이기는 정전기력이 가해지면 개방되어 포집액(W)에 포집된 입자(P)를 제1액적(D1)으로 정전 분무시키게 된다. 여기서, 제1배출콘(34)의 개방되는 범위(G) 제어를 통해, 제1배출콘(34)으로부터 정전 분무되는 제1액적(D1)의 크기를 제어할 수 있다. The first discharge cone 34 is provided between the particle inlet 32 and the particle outlet 33, and collects the particles P collected in the collecting liquid W through the particle inlet 32 as a single first droplet ( D1) has a Taylor cone shape to discharge. The cone-shaped end of the first discharge cone 34 is a kind of nozzle, and as shown in FIG. 4, when an electrostatic force that overcomes the surface tension is applied, It is electrostatically sprayed with the droplet D1. Here, the size of the first droplet D1 electrostatically sprayed from the first discharge cone 34 may be controlled through the control of the open range G of the first discharge cone 34.

제1제어부(35)는 제1배출콘(34)에 인가되는 정전기력을 제어함으로써, 제1배출콘(34)의 개폐를 제어한다. 제1제어부(35)는 양극의 전압을 인가하는 제1양극 인가체(35a) 및 음극의 전압을 인가하는 제1음극 인가체(35b)가 제1배출콘(34)을 사이에 두고 제1배출몸체(31)에 마련된다. 이러한 제1제어부(35)에 의해 제1양극 및 음극 인가체(35a)(35b)에 인가되는 전압을 제어한다. 그로 인해, 제1제어부(35)에 의해 발생되는 정전기력이 입자(P)가 포집된 포집액(W)의 표면 장력 보다 크도록 제어될 경우, 제1배출콘(34)의 콘 단부가 개방되어 포집액(W)에 포집된 입자(PW)가 제1액적(D1)으로 정전 분무된다. The first controller 35 controls the opening and closing of the first discharge cone 34 by controlling the electrostatic force applied to the first discharge cone 34. The first control unit 35 includes a first positive electrode applying body 35a for applying a voltage of the positive electrode and a first negative electrode applying body 35b for applying a voltage of the negative electrode, with the first discharge cone 34 interposed therebetween. It is provided on the discharge body (31). The voltages applied to the first positive and negative electrodes 35a and 35b are controlled by the first control unit 35. Therefore, when the electrostatic force generated by the first control unit 35 is controlled to be greater than the surface tension of the collecting liquid W in which the particles P are collected, the cone end of the first discharge cone 34 is opened. The particles PW collected in the collection liquid W are electrostatically sprayed as the first droplet D1.

이때, 도 4의 도시와 같이, 제1배출콘(34) 단부의 개방 범위(G)를 제1제어부(35)에 의해 인가되는 정전기력을 제어하여 조절할 수 있음으로써, 제1배출콘(34)으로부터 정전 분무되는 제1액적(D1)의 크기를 제어할 수 있다. 또한, 제1제어부(35)는 제1배출콘(34)이 형성하는 경사 각도를 제어함으로써, 제1배출콘(34)으로부터 분무되는 제1액적(D1)의 크기를 제어할 수도 있다. At this time, as shown in FIG. 4, the open range G of the end of the first discharge cone 34 can be adjusted by controlling the electrostatic force applied by the first control unit 35, so that the first discharge cone 34 It is possible to control the size of the first droplet D1 electrostatically sprayed from. In addition, the first control unit 35 may control the size of the first droplet D1 sprayed from the first discharge cone 34 by controlling the inclination angle formed by the first discharge cone 34.

보다 구체적으로, 제1제어부(35)는 제1배출콘(34)의 개방 범위(G)가 1㎛ 미만으로 개방되도록 제어함으로써, 제1배출콘(34)을 통해 1㎛ 미만의 사이즈를 가지는 입자(P)이 제1액적(D1)으로 분무되게 된다. 이때, 제1배출콘(34)으로부터 배출되는 1㎛ 미만의 제1액적(D1)에는 대략 0.6 내지 0.8㎛ 크기를 가지는 박테리아와 같은 입자(P)가 낱개로 포함됨에 따라, 제1배출콘(34)을 통해 정전 분무되는 제1액적(D1)에는 낱개의 입자(P)만이 포함되게 된다. More specifically, the first control unit 35 controls the opening range G of the first discharge cone 34 to be opened to less than 1 μm, thereby having a size of less than 1 μm through the first discharge cone 34. Particles (P) are sprayed with the first droplet (D1). At this time, as the first droplet D1 of less than 1 μm discharged from the first discharge cone 34 contains particles P, such as bacteria having a size of approximately 0.6 to 0.8 μm, individually, the first discharge cone ( Only the individual particles P are included in the first droplet D1 electrostatically sprayed through 34).

즉, 제1배출콘(34)을 통해 분무되는 제1액적(D1)의 크기가 1㎛임에 따라, 1㎛ 이상의 미생물 입자는 제1액적(D1)에 포함될 수 있으며, 1㎛ 미만의 크기를 가지는 박테리아와 같은 바이오에어로졸 입자(P)만이 포집액(W)과 함께 제1액적(D1)으로 분무 가능한 것이다. 참고로, 제1배출콘(34)을 통해 배출되는 제1액적(D1)에는 입자(P)가 포함되지 않을 수도 있다. 즉, 제1배출콘(34)을 통과한 제1액적(D1)에 미생물 입자(P)가 포함되지 않고, 포집액(W)인 순수(DI Water)만이 제1액적(D1)으로 배출될 수도 있는 것이다. That is, as the size of the first droplet D1 sprayed through the first discharge cone 34 is 1 μm, microbial particles of 1 μm or more may be included in the first droplet D1, and a size of less than 1 μm Only bioaerosol particles (P), such as bacteria having a, can be sprayed with the first droplet (D1) together with the collection liquid (W). For reference, particles P may not be included in the first droplet D1 discharged through the first discharge cone 34. That is, microbial particles (P) are not included in the first droplet (D1) that has passed through the first discharge cone (34), and only pure water (DI Water), which is the collection liquid (W), will be discharged as the first droplet (D1). It could be.

제1오일 공급부(36)는 제1배출콘(34)을 통해 배출된 제1액적(D1)의 상태 유지를 위해 오일(O)을 공급한다. 즉, 제1오일 공급부(36)는 서로 녹지 않는 두 가지 액체의 한편이 다른 쪽의 작은 입자 상태로 분산된 상태인 에멀전(Emulsion)과 같이, 오일(O) 속에 순수를 포함하는 포집액(W)의 제1액적(D1) 형태가 유지되도록 오일(O)을 공급한다. 이러한 제1오일 공급부(36)는 제1배출콘(34)으로부터 분무된 제1액적(D1)에 바로 오일(O)을 공급할 수 있도록 제1배출콘(34)의 단부를 향해 오일(O)을 공급한다. The first oil supply unit 36 supplies oil (O) to maintain the state of the first droplet (D1) discharged through the first discharge cone (34). That is, the first oil supply unit 36 is a collection liquid (W) containing pure water in the oil (O), such as an emulsion in which one of two liquids that do not dissolve each other is dispersed in the state of small particles on the other. Oil (O) is supplied so that the shape of the first droplet (D1) of) is maintained. This first oil supply part 36 is directed toward the end of the first discharge cone 34 so that oil (O) can be directly supplied to the first droplet (D1) sprayed from the first discharge cone 34 Supply.

본 실시예에서는 제1오일 공급부(36)가 제1배출콘(34)의 단부를 향해 상호 마주하도록 한 쌍으로 마련되어 오일(O)을 공급하는 것으로 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않음은 당연하다. In this embodiment, the first oil supply unit 36 is provided in a pair so as to face each other toward the end of the first discharge cone 34 to supply the oil O, but it is natural that the first oil supply unit 36 is not limited thereto.

한편, 본 실시예에서 설명하는 제1액적 배출부(30)의 제1양극 및 음극 인가체(35a)(35b)은 ITO 전극을 포함하며, 제1양극 및 음극 인가체(35a)(35b) 사이의 이격된 거리(L)은 대략 4mm인 것으로 예시한다. 또한, 입자 유입구(32)의 직경(d)은 대략 0.1mm인 것으로 예시한다. Meanwhile, the first anode and cathode applying bodies 35a and 35b of the first droplet discharging unit 30 described in this embodiment include ITO electrodes, and the first anode and cathode applying bodies 35a and 35b The spaced distance L between them is illustrated as being approximately 4mm. In addition, the diameter d of the particle inlet 32 is illustrated as being approximately 0.1 mm.

아울러, 제1배출콘(34)을 통한 제1액적(D1) 배출을 위한 필요 인가 전압은 대략 4000V이며, 제1액적(D1)의 크기를 1㎛로 조절하기 위해 다음과 같은 조건이 적용될 수 있다. 즉, 입자 유입구(32)로 유입되는 입자(P)가 포집된 포집액(W)의 유량 및 오일(O)의 유량은 5μL/Hour : 400μL/Hour의 비율로 제1배출몸체(31)로 공급되며, 제1양극 및 음극 인가체(35a)(35b)에 인가되는 전압은 대략 6000V이고, 오일(O)에 포함될 수 있는 Span 80과 같은 계면활성제의 농도는 대략 3~7%일 수 있다. 이러한 조건을 통해, 제1배출콘(34)이 1㎛의 제1액적(D1)을 배출시킬 수 있게 된다. In addition, the required applied voltage for discharging the first droplet D1 through the first discharge cone 34 is approximately 4000V, and the following conditions can be applied to adjust the size of the first droplet D1 to 1㎛. have. That is, the flow rate of the collection liquid (W) in which the particles (P) flowing into the particle inlet 32 and the flow rate of the oil (O) are 5 μL/Hour: 400 μL/Hour to the first discharge body 31 It is supplied, and the voltage applied to the first positive and negative electrodes 35a and 35b is approximately 6000V, and the concentration of a surfactant such as Span 80 that may be included in the oil O may be approximately 3-7%. . Through these conditions, the first discharge cone 34 can discharge the first droplet D1 of 1 μm.

제2액적 배출부(40)는 제1액적 배출부(30)로부터 분무된 제1액적(D1)을 향해 입자(P)와 반응 가능한 시약(I)을 정전 분무시킨다. 이러한 제1액적 배출부(30)는 상술한 제1액적 배출부(30)와 마찬가지로 제2배출몸체(41), 제2배출콘(44), 제2제어부(45) 및 제2오일 공급부(46)를 포함한다. The second droplet discharge unit 40 electrostatically sprays the reagent I capable of reacting with the particles P toward the first droplet D1 sprayed from the first droplet discharge unit 30. Like the first droplet discharge unit 30 described above, the first droplet discharge unit 30 has a second discharge body 41, a second discharge cone 44, a second control unit 45, and a second oil supply unit ( 46).

참고로, 본 발명에서 설명하는 시약(I)은 루시페린(luciferin)/루시페라아제(luciferase)을 포함하여 ATP 방식으로 미생물과 형광 반응할 수 있는 형광액을 포함하는 것으로 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않음은 당연하다. For reference, the reagent (I) described in the present invention is exemplified as containing a fluorescent solution capable of fluorescently reacting with microorganisms in the ATP method, including luciferin/luciferase, but is not limited thereto. Of course.

제2배출몸체(41)는 시약(I)이 유입되는 시약 유입구(42)와, 시약 유입구(42)로부터 길이 방향으로 연장되어 시약(I)을 반응부(50)로 배출시키는 시약 배출구(43)가 마련된다. 이때, 제2배출몸체(41)의 시약 배출구(43)는 제1배출몸체(31)의 입자 배출구(33)와 연통되며, 제1 및 제2배출몸체(31)(41)의 상호 연통하는 입자 배출구(33) 및 시약 배출구(43)는 반응부(50)와 연결되게 된다. 그로 인해, 입자 배출구(33) 및 시약 배출구(43)는 반응부(50)에 대해 양 갈래 분리된 일종의 "Y"자 형상을 가진다. The second discharge body 41 includes a reagent inlet 42 through which the reagent I is introduced, and a reagent outlet 43 extending longitudinally from the reagent inlet 42 to discharge the reagent I to the reaction unit 50. ) Is provided. At this time, the reagent outlet 43 of the second discharge body 41 is in communication with the particle discharge port 33 of the first discharge body 31, and the first and second discharge bodies 31 and 41 communicate with each other. The particle outlet 33 and the reagent outlet 43 are connected to the reaction unit 50. Therefore, the particle discharge port 33 and the reagent discharge port 43 have a type of "Y" shape separated from each other with respect to the reaction unit 50.

제2배출콘(44)은 시약 유입구(42)와 시약 배출구(43) 사이에 마련되어, 시약 유입구(42)를 통해 유입된 시약(I)을 정전 분무하여 낱개의 시약(I)을 포함하는 제2액적(D2)으로 배출시키는 테일러 콘 형상을 가진다. The second discharge cone 44 is provided between the reagent inlet 42 and the reagent outlet 43, and electrostatically sprays the reagent (I) introduced through the reagent inlet 42 to provide a product containing individual reagents (I). It has a Taylor cone shape that discharges as two droplets (D2).

제2제어부(45)는 제2배출콘(44)을 통해 배출되는 시약(I)을 포함하는 제2액적(D2)의 분무를 제어하도록, 제2배출콘(44)의 개폐를 제어한다. 즉, 제2제어부(45)는 상술한 제1제어부(35)와 마찬가지로 시약(I)의 표면 장력보다 큰 정전기력이 가해지도록 제2양극 및 음극 인가체(45a)(45b)를 포함한다. 제2양극 및 음극 인가체(45a)(45b)는 제2배출콘(44)을 사이에 두고 제2배출몸체(41)에 마련되어, 전압 인가로 발생되는 정전기력이 시약(I)의 표면 장력보다 크거나 작도록 제어하여, 제2배출콘(44)을 개방 또는 폐쇄시키게 된다. The second control unit 45 controls the opening and closing of the second discharge cone 44 to control spraying of the second droplet D2 including the reagent I discharged through the second discharge cone 44. That is, the second control unit 45 includes the second positive electrode and negative electrode applying bodies 45a and 45b so that an electrostatic force greater than the surface tension of the reagent I is applied, like the first control unit 35 described above. The second anode and cathode applying bodies 45a and 45b are provided on the second discharge body 41 with the second discharge cone 44 interposed therebetween, so that the electrostatic force generated by the application of voltage is greater than the surface tension of the reagent I. By controlling to be large or small, the second discharge cone 44 is opened or closed.

여기서, 제2제어부(45)는 제1제어부(35)와 마찬가지로 1㎛ 미만으로 제2배출콘(44)이 개방되어 제2액적(D2)으로 시약(I)을 정전 분무하도록 제어한다. 그러나, 꼭 이에 한정되는 것은 아니며, 제2배출콘(44)의 개방 범위 및 조건은 다양하게 변경 가능함은 당연하다. Here, the second control unit 45 controls to electrostatically spray the reagent I with the second droplet D2 by opening the second discharge cone 44 to less than 1 μm, like the first control unit 35. However, it is not necessarily limited thereto, and it is natural that the open range and conditions of the second discharge cone 44 can be variously changed.

제2오일 공급부(46)는 제2배출콘(44)을 통해 배출된 제2액적(D2)의 상태 유지를 위해 오일(O)을 공급한다. 이러한 제2오일 공급부(46)는 제1오일 공급부(36)와 마찬가지로, 제2배출콘(44)으로부터 분무된 제2액적(D2)에 바로 오일(O)을 공급할 수 있도록 제2배출콘(44)의 단부를 향해 오일(O)을 공급한다. 아울러, 제2오일 공급부(46)는 제2배출콘(44)의 단부를 향해 상호 마주하도록 한 쌍으로 마련되어 오일(O)을 공급하는 것으로 도시 및 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않음은 당연하다. The second oil supply unit 46 supplies oil O to maintain the state of the second droplet D2 discharged through the second discharge cone 44. Like the first oil supply unit 36, the second oil supply unit 46 can directly supply the oil O to the second droplet D2 sprayed from the second discharge cone 44. Supply oil (O) toward the end of 44). In addition, the second oil supply unit 46 is provided in a pair so as to face each other toward the end of the second discharge cone 44 and is illustrated and illustrated as supplying the oil O, but is not necessarily limited thereto.

참고로, 제2액적 배출부(40) 또한, 상술한 제1액적 배출부(40)와 동일한 조건으로 제어됨으로써, 대략 1㎛ 크기의 제2액적(D2)을 제2배출콘(44)이 배출시킴이 좋다. For reference, the second droplet discharging unit 40 is also controlled under the same conditions as the first droplet discharging unit 40 described above, so that the second discharging cone 44 is It is good to discharge.

반응부(50)는 제1액적 배출부(30) 및 제2액적 배출부(40)를 통해 낱개로 정전 분무된 제1 및 제2액적(D1)(D2)에 포함된 입자(P)와 시약(I)을 상호 혼합하여 반응시킨다. 이러한 반응부(50)는 도 3의 도시와 같이, 복수회 절곡된 반응 경로(51)를 가진다. 여기서, 반응부(50)의 반응 경로(51)로 제1 및 제2액적(D1)(D2)이 혼합 유입구(52)를 통해 유입되어 반응 경로(51)를 거쳐 혼합되어 반응된 후, 혼합 배출구(53)를 통해 배출되게 된다. The reaction unit 50 includes particles (P) included in the first and second droplets (D1) (D2) electrostatically sprayed individually through the first droplet discharge unit 30 and the second droplet discharge unit 40 Reagent (I) is mixed and reacted. This reaction unit 50 has a reaction path 51 bent a plurality of times, as shown in FIG. 3. Here, the first and second droplets D1 and D2 are introduced into the reaction path 51 of the reaction unit 50 through the mixing inlet 52 and mixed through the reaction path 51 to be reacted, followed by mixing. It is discharged through the discharge port 53.

참고로, 반응 경로(51)를 거쳐 제1액적(D1) 중 입자(P)는 시약(I)을 포함하는 제2액적(D2)과 반응하여 반응 액적(ID) 상태로 염색된다. 또한, 입자(P)가 포함되지 않은 제1액적(D1)은 제2액적(D2)과 반응하지 않음으로써, 제1액적(D1) 상태를 유지하게 된다. For reference, the particles P in the first droplet D1 through the reaction path 51 react with the second droplet D2 including the reagent I to be dyed in the reaction droplet ID state. In addition, the first droplet D1 that does not contain the particles P does not react with the second droplet D2, thereby maintaining the state of the first droplet D1.

측정부(60)는 시약(I)과 반응한 입자(P)를 측정한다. 즉, 측정부(60)는 제1액적(D1) 중 입자(P)가 포함된 제1액적(D1)과 시약(I)을 포함하는 제2액적(D2)이 반응부(50)에서 상호 혼합되어 염색된 반응 액적(ID)을 측정한다. 이러한 측정부(60)는 도 3의 도시와 같이, 반응 액적(ID)과 제1액적(D1)이 반응부(50)로부터 배출되어 수거되는 수집통(61)과, 수집통(61)에 수집된 반응 액적(ID)을 측정하는 검출수단(62)을 포함한다. The measurement unit 60 measures the particles P reacted with the reagent I. That is, in the measurement unit 60, the first droplet D1 containing the particles P among the first droplet D1 and the second droplet D2 containing the reagent I are mutually The mixed and dyed reaction droplet (ID) is measured. This measuring unit 60, as shown in Figure 3, the reaction droplet (ID) and the first droplet (D1) is discharged from the reaction unit 50 and collected in the collection container 61 and the collection container 61 It includes a detecting means 62 for measuring the collected reaction droplet (ID).

수집통(61)은 반응부(50)의 혼합 배출구(53)와 연통한다. 이러한 수집통(61)에는 시약(I)과 반응하여 염색된 반응 액적(ID)과, 입자(P)를 구비하지 않아 시약(I)과 반응하지 않은 제1액적(D1)이 수거된다. 또한, 수집통(61)에는 제1 및 제2오일 공급부(36)(46)으로부터 배출되어 액적 형상을 유지시키는 오일(O)도 함께 수거된다. The collection container 61 communicates with the mixing outlet 53 of the reaction unit 50. In the collection container 61, a reaction droplet ID that is dyed by reacting with the reagent I and a first droplet D1 that has not reacted with the reagent I because it does not contain particles P are collected. In addition, the oil (O) discharged from the first and second oil supply units 36 and 46 to maintain the droplet shape is also collected in the collection container 61.

검출수단(62)은 포토센서 또는 형광 현미경과 같은 육안으로 반응 액적(ID)을 검출할 수 있는 장비 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것으로 예시한다. 본 실시예에서는 시약(I)이 루시페린/루시페라아제를 포함하는 것으로 예시함에 따라, 검출수단(62)은 시약(I)과 형광 반응하는 입자(P)를 형광 현미경인 것으로 예시한다. The detection means 62 is exemplified as including at least one of equipment capable of detecting the reaction droplet ID with the naked eye such as a photosensor or a fluorescence microscope. In the present embodiment, as the reagent (I) is exemplified as containing luciferin/luciferase, the detection means 62 exemplifies the particles P that react with the reagent (I) in fluorescence as a fluorescence microscope.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 바이오에어로졸 모니터링 장치(1)를 이용한 바이오에어로졸 모니터링 방법을 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한다. A bioaerosol monitoring method using the bioaerosol monitoring device 1 according to the present invention having the above configuration will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

바이오에어로졸 모니터링 방법은 포집단계, 입자 배출단계, 시약 배출단계, 반응단계 및 측정단계를 포함한다. The bioaerosol monitoring method includes a collection step, a particle discharge step, a reagent discharge step, a reaction step and a measurement step.

포집단계는 공기(A) 중 박테리아와 같은 바이오에어로졸 입자(P)를 포집액(W)으로 포집한다. 이러한 포집단계는 분류부(10)를 이용하여 입자(P)를 공기 역학적으로 분리한 후, 도 2와 같이 입자(P)를 포집액(W)으로 포집시킨다. In the collection step, bioaerosol particles (P) such as bacteria in the air (A) are collected as a collection liquid (W). In this collecting step, after aerodynamically separating the particles (P) using the fractionating unit 10, the particles (P) are collected as a collecting liquid (W) as shown in FIG. 2.

입자 배출단계는 포집액(W)으로 포집된 입자(P)를 낱개의 제1액적(D1)으로 정전 분무시킨다. 이러한 입자 배출단계는 도 3 및 도 4의 도시와 같이, 제1배출몸체(31)로 유입된 입자(P)를 포함하는 포집액(W)을 테일러 콘 형상을 가지는 제1배출콘(34)으로부터 제1액적(D1)으로 정전 분무시키게 된다. 이때, 제1배출콘(34)에 인가되는 정전기력은 제1제어부(35)에 의해 제어되며, 제1액적(D1)은 배출과 동시에 제1오일 공급부(36)로부터 공급된 오일(O)에 의해 액적 형상을 유지한 채 반응부(50) 측으로 유입되게 된다. In the particle discharging step, the particles P collected with the collection liquid W are electrostatically sprayed into a single first droplet D1. In this particle discharging step, as shown in FIGS. 3 and 4, the first discharging cone 34 having the shape of a tailor cone is applied to the collecting liquid (W) including the particles P introduced into the first discharging body 31. Electrostatic spraying is performed from the to the first droplet D1. At this time, the electrostatic force applied to the first discharge cone 34 is controlled by the first control unit 35, and the first droplet D1 is discharged to the oil O supplied from the first oil supply unit 36 at the same time. As a result, it flows into the reaction unit 50 while maintaining the droplet shape.

시약 배출단계는 도 3와 같이, 시약(I)을 테일러 콘 형상을 가지는 제2배출콘(44)으로 인가되는 정전기력이 제2제어부(45)에 의해 제어됨으로써, 제2액적(D2)과 같은 액적 형태로 정전 분무된다. 이때, 제2액적(D2)은 배출과 동시에 제2오일 공급부(46)로부터 공급되는 오일(O)에 의해 액적 형상을 유지한 채 반응부(50)로 유입된다. In the reagent discharge step, the electrostatic force applied to the reagent (I) to the second discharge cone 44 having a tailor cone shape is controlled by the second control unit 45, as shown in FIG. 3, so that the same as the second droplet D2. It is electrostatically sprayed in the form of droplets. At this time, the second droplet D2 is discharged and introduced into the reaction unit 50 while maintaining the droplet shape by the oil O supplied from the second oil supply unit 46.

참고로, 입자 배출단계 및 시약 배출단계는 동시에 이루어져 오일(O)에 의해 액적 형상을 유지한 채, 동시에 반응부(50)로 유입됨이 좋다. 그러나, 꼭 이에 한정되지 않으며, 입자 배출단계 이후에 시약 배출단계가 이루어지거나, 시약(I)을 포함한 제2액적(D2)을 먼저 시약 배출단계에서 정전 분무시킨 후 입자 배출단계에서 제1액적(D1)을 정전 분무시키는 변형예도 가능하다. For reference, it is preferable that the particle discharging step and the reagent discharging step are performed simultaneously, while maintaining the droplet shape by the oil (O), and flowing into the reaction unit 50 at the same time. However, the present invention is not limited thereto, and the reagent discharge step is performed after the particle discharge step, or the second droplet (D2) including the reagent (I) is electrostatically sprayed first in the reagent discharge step, and then the first drop ( A variant of electrostatic spraying D1) is also possible.

반응단계는 도 3과 같이, 제1 및 제2액적(D1)(D2)을 복수회 절곡된 반응 경로(51)로 유입시켜, 반응 경로(51)를 경유하면서 상호 혼합하여 반응시킨다. 이때, 제1액적(D1) 중 입자(P)가 포함된 제1액적(D1)은 제2액적(D2)의 시약(I)과 반응하여 반응 액적(ID)으로 염색되며, 입자(P)가 포함되지 않은 제1액적(D1)에는 포집액(W)인 순수 성분만이 함유됨에 따라 제2액적(D2)과 비 반응하여 제1액적(D1) 상태를 유지하게 된다. In the reaction step, as shown in FIG. 3, the first and second droplets D1 and D2 are introduced into the reaction path 51 bent a plurality of times, and are mixed and reacted while passing through the reaction path 51. At this time, the first droplet (D1) containing the particles (P) of the first droplet (D1) reacts with the reagent (I) of the second droplet (D2) and is dyed with the reaction droplet (ID), and the particles (P) As only the pure component, which is the collection liquid W, is contained in the first droplet D1 that does not contain, it does not react with the second droplet D2 and maintains the state of the first droplet D1.

측정단계는 반응단계를 거친 반응액적(ID)이 측정부(60)의 수집통(61)에 수집된 후, 포토센서, 광학 현미경과 같은 검출수단(62)에 의해 측정된다. 그로 인해, 최종적으로 공기(A) 중 포함된 바이오에어로졸 입자(P)의 분포, 개수, 용량 등이 검출되어, 실시간 모니터링된다. In the measuring step, the reaction droplet (ID) that has undergone the reaction step is collected in the collecting container 61 of the measuring unit 60, and then measured by a detection means 62 such as a photosensor and an optical microscope. Accordingly, the distribution, number, and volume of the bioaerosol particles P contained in the air (A) are finally detected and monitored in real time.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although it has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can do it.

1: 바이오에어로졸 모니터링 장치 10: 분류부
20: 포집부 30: 제1액적 배출부
31: 제1배출몸체 34: 제1배출콘
35: 제1제어부 36: 제1오일 공급부
40: 제2액적 배출부 41: 제2배출몸체
44: 제2배출콘 45: 제2제어부
46: 제2제어부 50: 반응부
51: 반응경로 60: 측정부
P: 입자 D1: 제1액적
D2: 제2액적 ID: 반응액적
1: bioaerosol monitoring device 10: classification unit
20: collection unit 30: first droplet discharge unit
31: first discharge body 34: first discharge cone
35: first control unit 36: first oil supply unit
40: second droplet discharge unit 41: second discharge body
44: second discharge cone 45: second control unit
46: second control unit 50: reaction unit
51: reaction path 60: measurement unit
P: Particle D1: First droplet
D2: second droplet ID: reaction droplet

Claims (22)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 포집액에 포집된 입자가 낱개 포함된 제1액적을 낱개로 정전 분무시키는 제1테일러 콘(Taylor cone)을 포함하는 제1액적 배출부;
상기 제1액적으로 상기 입자와 반응 가능한 시약을 제2액적으로 정전 분무시키는 제2테일러 콘을 포함하는 제2액적 배출부;
상기 제1 및 제2액적으로 상호 반응시키는 반응부; 및
상기 시약과 반응한 상기 입자를 측정하는 측정부;
를 포함하며,
상기 제1 및 제2액적 배출부는 배출된 상기 제1 및 제2액적으로 오일을 공급하되, 상기 입자가 포함된 상기 포집액의 유량 및 상기 오일의 유량이 5μL/Hour : 400μL/Hour의 비율로 상기 제1액적 배출부로 공급되고,
상기 오일에 계면활성제가 포함되는 바이오에어로졸 모니터링 장치.
A first droplet discharging unit including a first Taylor cone for electrostatic spraying individually the first droplets each of which particles are collected in the collection liquid;
A second droplet discharge unit including a second tailor cone electrostatically spraying a reagent capable of reacting with the particles as a second droplet as the first droplet;
A reaction unit for mutually reacting with the first and second droplets; And
A measuring unit for measuring the particles reacted with the reagent;
Including,
The first and second droplet discharge units supply oil to the discharged first and second droplets, and the flow rate of the collection liquid containing the particles and the flow rate of the oil are 5 μL/Hour: 400 μL/Hour. Supplied to the first droplet discharge unit,
Bioaerosol monitoring device containing a surfactant in the oil.
제11항에 있어서,
상기 제1액적 배출부는,
상기 제1테일러 콘이 마련되며, 상기 포집액이 유입되는 제1배출몸체;
상기 제1테일러 콘을 사이에 두고 전압을 인가하여, 상기 포집액의 표면장력보다 큰 정전기력을 발생시켜 상기 제1테일러 콘의 개폐를 제어하는 제1제어부; 및
상기 제1테일러 콘으로부터 배출된 상기 제1액적으로 상기 오일을 공급하는 제1오일 공급부;
를 포함하며,
상기 제2액적 배출부는,
상기 제2테일러 콘이 마련되며, 상기 시약이 유입되는 제2배출몸체;
상기 제2테일러 콘을 사이에 두고 전압을 인가하여, 상기 시약의 표면장력보다 큰 정전기력을 발생시켜 상기 제2테일러 콘의 개폐를 제어하는 제2제어부; 및
상기 제2테일러 콘으로부터 배출된 상기 제2액적으로 상기 오일을 공급하는 제2오일 공급부;
를 포함하는 바이오에어로졸 모니터링 장치.
The method of claim 11,
The first droplet discharge unit,
A first discharge body provided with the first tailor cone and into which the collecting liquid flows;
A first controller configured to control opening/closing of the first tailor cone by applying a voltage across the first tailor cone to generate an electrostatic force greater than the surface tension of the collecting liquid; And
A first oil supply unit supplying the oil to the first droplet discharged from the first tailor cone;
Including,
The second droplet discharge unit,
A second discharge body provided with the second tailor cone and into which the reagent is introduced;
A second controller configured to control opening/closing of the second tailor cone by applying a voltage across the second tailor cone to generate an electrostatic force greater than the surface tension of the reagent; And
A second oil supply unit supplying the oil to the second droplet discharged from the second tailor cone;
Bioaerosol monitoring device comprising a.
제12항에 있어서,
상기 제1액적에 1㎛ 미만의 상기 입자가 낱개로 포함되도록, 상기 제1테일러 콘은 상기 제1제어부에 의해 1㎛ 미만의 크기로 개방되도록 제어되는 바이오에어로졸 모니터링 장치.
The method of claim 12,
The bioaerosol monitoring device is controlled to be opened to a size of less than 1 μm by the first controller so that the particles of less than 1 μm are individually included in the first droplet.
제13항에 있어서,
상기 제1테일러 콘을 사이에 두고 각각 양극과 음극을 인가하는 제1양극 및 음극 인가체에 5500~6500V의 전압이 인가되고,
상기 오일에 3~7%의 상기 계면활성제가 포함되는 바이오에어로졸 모니터링 장치.
The method of claim 13,
A voltage of 5500 ~ 6500V is applied to the first positive electrode and the negative electrode applicator for applying the positive and negative electrodes, respectively, with the first Taylor cone interposed therebetween,
Bioaerosol monitoring device containing 3 to 7% of the surfactant in the oil.
제11항에 있어서,
상기 반응부는 상기 제1 및 제2액적이 상호 혼합되어 상기 입자가 상기 시약에 의해 염색되도록 복수회 절곡된 반응 경로를 제공하며,
상기 측정부는 포토센서 또는 형광 현미경을 통해 육안으로 염색된 상기 입자를 측정하는 바이오에어로졸 모니터링 장치.
The method of claim 11,
The reaction unit provides a reaction path bent a plurality of times so that the first and second droplets are mixed with each other so that the particles are dyed by the reagent,
The measuring unit bioaerosol monitoring device for measuring the particles dyed with the naked eye through a photosensor or a fluorescence microscope.
포집액으로 포집된 바이오에어로졸 입자가 낱개로 포함된 낱개의 제1액적으로 정전 분무 시키는 입자 배출단계;
상기 제1액적을 향해 상기 입자와 반응 가능한 시약을 제2액적으로 정전 분무 시키는 시약 배출단계;
상기 시약과 입자를 상호 혼합하여 반응시키는 반응단계; 및
상기 시약과 반응한 상기 입자를 측정하는 측정단계;
를 포함하며,
상기 입자 배출단계 및 시약 배출단계는 각각 상기 제1 및 제2액적으로 오일을 공급하되, 상기 입자가 포함된 상기 포집액의 유량 및 상기 오일의 유량이 5μL/Hour : 400μL/Hour의 비율로 공급되고, 상기 오일에 계면활성제가 포함되는 바이오에어로졸 모니터링 방법.
Particle discharging step of electrostatically spraying the bioaerosol particles collected by the collection liquid into individual first droplets individually included;
A reagent discharge step of electrostatically spraying a reagent capable of reacting with the particles toward the first droplet as a second droplet;
A reaction step of mixing and reacting the reagent and the particles; And
A measuring step of measuring the particles reacted with the reagent;
Including,
In the particle discharging step and the reagent discharging step, oil is supplied to the first and second droplets, respectively, and the flow rate of the collection liquid containing the particles and the flow rate of the oil are supplied in a ratio of 5 μL/Hour: 400 μL/Hour. And, a bioaerosol monitoring method comprising a surfactant in the oil.
제16항에 있어서,
상기 입자 배출단계 및 시약 배출단계는 동시에 이루어지는 바이오에어로졸 모니터링 방법.
The method of claim 16,
Bioaerosol monitoring method in which the particle discharge step and the reagent discharge step are performed simultaneously.
제16항에 있어서,
상기 입자 배출단계 이전에, 공기 중 상기 입자를 전기 집진방식(Electrostatic precipitation), 임핀저(Impinger) 또는 습식 사이클론(Wet cyclone) 방식 중 적어도 어느 하나의 방식으로 상기 포집액에 포집하는 포집단계;
를 포함하는 바이오에어로졸 모니터링 방법.
The method of claim 16,
Prior to the particle discharging step, a collecting step of collecting the particles in the air in the collecting liquid by at least one of an electrostatic precipitation method, an impinger method, or a wet cyclone method;
Bioaerosol monitoring method comprising a.
제16항에 있어서,
상기 입자 배출단계는,
상기 입자가 포집된 상기 포집액이 제1배출몸체로 유입되는 단계;
상기 제1배출몸체의 내부에 마련된 테일러 콘(Taylor cone) 형상을 가지는 제1배출콘으로부터 상기 입자를 낱개 포함하는 상기 제1액적을 정전 분무시키는 단계; 및
상기 제1액적으로 상기 오일을 공급하는 제1오일 공급단계;
를 포함하며,
상기 제1배출콘은 상기 포집액의 표면장력보다 큰 정전기력이 인가되어 상기 제1액적을 분무할 수 있도록 개방이 제어되는 바이오에어로졸 모니터링 방법.
The method of claim 16,
The particle discharge step,
Introducing the collection liquid in which the particles are collected into a first discharge body;
Electrostatically spraying the first droplet including the particles individually from a first discharge cone having a Taylor cone shape provided inside the first discharge body; And
A first oil supply step of supplying the oil with the first droplet;
Including,
The bioaerosol monitoring method in which the opening of the first discharge cone is controlled to spray the first droplet by applying an electrostatic force greater than the surface tension of the collecting liquid.
제19항에 있어서,
상기 제1액적에 1㎛ 미만의 상기 입자가 낱개로 포함되도록, 상기 제1배출콘은 1㎛ 미만의 크기로 개방되도록 제어되는 바이오에어로졸 모니터링 방법.
The method of claim 19,
Bioaerosol monitoring method in which the first discharge cone is controlled to open to a size of less than 1 μm so that the particles of less than 1 μm are individually included in the first droplet.
제16항에 있어서,
상기 시약 배출단계는,
상기 시약이 제2배출몸체로 유입되는 단계;
상기 제2배출몸체의 내부에 마련된 테일러 콘(Taylor cone) 형상을 가지는 제2배출콘으로부터 상기 제2액적을 정전 분무시키는 단계; 및
상기 제2액적으로 상기 오일을 공급하는 제2오일 공급단계;
를 포함하며,
상기 제2배출콘은 상기 시약의 표면장력보다 큰 정전기력이 인가되어 상기 제2액적을 분무할 수 있도록 개방이 제어되는 바이오에어로졸 모니터링 방법.
The method of claim 16,
The reagent discharge step,
Introducing the reagent into a second discharge body;
Electrostatically spraying the second droplet from a second discharge cone having a Taylor cone shape provided inside the second discharge body; And
A second oil supply step of supplying the oil to the second droplet;
Including,
Bioaerosol monitoring method in which the opening of the second discharge cone is controlled to spray the second droplet by applying an electrostatic force greater than the surface tension of the reagent.
제16항에 있어서,
상기 반응단계에서 상기 시약은 상기 입자를 염색시키며,
상기 측정단계는 상기 시약에 의해 염색된 상기 입자를 포토센서 또는 형광 현미경을 통해 측정하는 바이오에어로졸 모니터링 방법.
The method of claim 16,
In the reaction step, the reagent stains the particles,
The measuring step is a bioaerosol monitoring method for measuring the particles stained by the reagent through a photosensor or a fluorescence microscope.
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