KR102373489B1 - 배추무름병균 진단용 마커 조성물과 진단장치 - Google Patents

배추무름병균 진단용 마커 조성물과 진단장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배추무름병균 진단장치는, 배추무름병균 대사물질을 포함하는 비표준화된 휘발성 냄새성분 데이터의 매핑을 수행하여 상기 휘발성 냄새성분 데이터를 표준화시키는 라이브러리; 배추 샘플로부터 가스상 물질을 분리하며, 상기 가스상 물질의 냄새분자 성분과 상기 휘발성 냄새성분 데이터의 비교를 통해 상기 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 판단하여 상기 배추 샘플의 배추무름병균 여부를 1차 진단하는 전자코; 및 상기 배추무름병균 대사물질과 특이적 결합되는 항체 또는 압타머를 구비한 센서가 기판에 접합되며, 상기 센서가 상기 전자코로부터 1차 진단된 가스상 물질의 냄새분자의 성분과 상기 휘발성 냄새성분 데이터의 비교를 통해 상기 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 판단하여 상기 배추 샘플의 배추무름병균 여부를 2차 진단하는 바이오센서;를 포함할 수 있다.

Description

배추무름병균 진단용 마커 조성물과 진단장치{Biomarker composition and diagnostic device for Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum}
본 발명은 배추무름병균 진단용 마커 조성물과 진단장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배추무름병균에 오염된 배추로부터 생성되는 휘발성 대사물질을 검출할 수 있도록 하는 바이오 마커 조성물과, 배추무름병균을 신속 및 정확하게 진단할 수 있는 진단장치에 관한 것이다.
김치의 주재료인 배추를 무르게 하는 배추무름병균(Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum, PCC)은 배추의 세포조직에 보균상태로 생존하다가 수확, 운송, 가공단계에서 물리적 압력을 받게될 때, 배추의 세포조직이 연부화 또는 수화되면서 배추의 부패를 초래한다.
배추무름병균을 진단하기 위한 종래기술로는 분자생물학적 분석 기반의 실시간 중합효소 연쇄반응(uantitative real time polymerase chain reaction, RT-qPCR) 기술이 주류를 이루고 있으나, 분자생물학적 분석기술은 분석용 검체를 위한 전처리과정이 필요하여 분석절차가 복잡해지며, 분석에 많은 시간이 소요(3시가 이상)되어 현장 진단이 불가능한 문제점이 있었다.
배추무름병균을 진단하기 위한 또 다른 종래기술인 배지배양법을 이용한 검출기술은 분자생물학적 분석기술과 마찬가지로 분석에 많은 시간(2일 이상)이 소요되어 현장 진단이 불가능하며, 현재까지 배추무름병균을 선택적으로 분리 배양할 수 있는 영양배지가 상용화되어 있지 못하여 분석결과에 대한 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 배추무름병균 분석장치는 다양한 분석수단을 구비해야만 하는 대형장비로 운영되므로, 휴대하기 불편한 문제점이 있었다.
한국등륵특허 제10-1166702호(2012.07.12) 한국등륵특허 제10-1498768호(2015.02.26)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배추무름에 의해 발생되는 휘발성 냄새성분을 측정 및 분석을 통해 얻은 연부병 진단용 바이오마커 조성물과 이 측정데이터를 기반으로 배추무름 정도를 표준화하여 배추 저장기간동안 실시간으로 배추무름을 추적 관리할 수 있게 하는 진단장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 배추무름에 의해 발생되는 휘발성 냄새성분을 감지할 수 있는 바이오센싱 기술을 통해 배추무름의 분석시간을 단축시켜 현장에서 배추무름을 진단할 수 있는 진단장치를 제공하는데 목적이 있다.
그리고 본 발명은 배추부름 분석장비를 소형화(30cm이하)시켜 휴대가 편리해진 진단장치를 제공하는데 목적이 있다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배추무름병균 진단장치는, 배추무름병균 대사물질을 포함하는 비표준화된 휘발성 냄새성분 데이터의 매핑을 수행하여 상기 휘발성 냄새성분 데이터를 표준화시키는 라이브러리; 배추 샘플로부터 가스상 물질을 분리하며, 상기 가스상 물질의 냄새분자 성분과 상기 휘발성 냄새성분 데이터의 비교를 통해 상기 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 판단하여 상기 배추 샘플의 배추무름병균 여부를 1차 진단하는 전자코; 및 상기 배추무름병균 대사물질과 특이적 결합되는 항체 또는 압타머를 구비한 센서가 기판에 접합되며, 상기 센서가 상기 전자코로부터 1차 진단된 가스상 물질의 냄새분자의 성분과 상기 휘발성 냄새성분 데이터의 비교를 통해 상기 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 판단하여 상기 배추 샘플의 배추무름병균 여부를 2차 진단하는 바이오센서;를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따라 배추무름병균 오염여부를 확인할 수 있는 2,3-butanediol을 포함하는 바이오 마커 조성물을 제공하여 배추무름병을 진단할 수 있다.
본 발명은 2, 3-뷰테인다이올(2, 3-butanediol)을 부패 대사산물의 바이오마커로 활용하는 바이오센싱 기술을 적용하여 배추 저장기간동안 배추무름에 의한 배추의 부패 여부를 조속히(30분 미만) 판단할 수 있다.
또한, 본 발명은 전자코의 1차 진단 및 바이오센서의 2차 진단을 통해 배추무름에 의한 배추의 품질저하를 신속하게 예측 및 진단하여 정밀한 진단결과를 제공할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 휘발성 냄새성분 데이터를 오염된 배추 샘플과 신선한 배추 샘플로 구분하고 그룹화하여 나타낸 그림이다.
도 2는 2개 그룹으로 구분된 배추 샘플로부터 생성된 휘발성 냄새성분들을 2차 그룹화하여 나타낸 그림이다.
도 3은 2개 그룹으로 구분된 배추 샘플로부터 생성된 휘발성 냄새성분과 그룹화된 배추 샘플과 상관관계를 분석후 오염된 배추 그룹과 가장 상관관계가 높은 물질이 2, 3-뷰테인다이올(2, 3-butanediol)임을 VIP score로 확인하여 이에 대해나타낸 그림이다.
도 4는 실험을 통해 확보한 데이터를 기계학습 알고리즘 기반의 휘발성 냄새성분의 표준화 라이브러리 빅데이터 분석을 거쳐서, 2, 3-뷰테인다이올(2, 3-butanediol)이 표준화 과정에서 최상위 수준의 상관관계를 갖는 물질임을 확인하고 이에 대하여 나타낸 그림이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 배추무름병균 진단장치에 대한 개략적인 개념도이다.
도 6는 도 5에 도시된 바이오센서에 대한 개략적인 개념도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시예의 배추무름병균 진단장치(1)에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
도 5를 참조하면, 배추무름병균 진단장치(1)는 배추무름병균을 진단하기 위한 라이브러리(10), 전자코(20) 및 바이오센서(30)가 구비된다.
라이브러리(10)는 전자코(20) 및 바이오센서(30)가 배추무름병균을 진단하기 위해 배추무름병균 대사물질을 포함하는 비표준화된 휘발성 냄새성분 데이터를 표준화한다.
여기서, 배추무름병균 대사물질은 휘발성 냄새성분 데이터에 포함되는 2, 3-뷰테인다이올(2, 3-butanediol)일 수 있다. 다만, 배추무름병균 대사물질은 이로 한정되는 것은 아니며, 휘발성 냄새성분 데이터에 포함될 수 있는 물질 중 하나로 이루어질 수도 있다.
또한, 휘발성 냄새성분 데이터는 전자코(20) 및 바이오센서(30)가 배추무름병균 여부를 진단할 수 있도록 하기 위한 휘발성 냄새성분의 전기신호 패턴, 휘발성 냄새성분의 색상 데이터 및 휘발성 냄새성분에 따른 빛의 분포 등을 포함할 수 있다.
그리고 라이브러리(10)는 분석장비로부터 비표준화된 휘발성 냄새성분 데이터를 수신할 수 있다.
여기서, 분석장비는 고체상미량추출법(HS-SPME)과 기체크로마토그래피/질량분석법(GC/MS)을 연계하는 분석방법을 이용하여 배추무름병균 대사물질을 포함하는 비표준화된 냄새성분 데이터를 획득할 수 있다.
전자코(20)는 피진단물인 배추 샘플이 내부에 투입되며, 분리수단을 구비하여 상기 배추 샘플로부터 가스상 물질을 분리하고, 가스상 물질의 냄새분자로부터 배추무름병균 대사물질을 감지한다.
이러한 전자코(20)는 이하의 다양한 실시예를 통해 가스상 물질의 냄새분자의 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 판단하기 위한 정성분석을 수행하여 배추무름병균 여부를 1차 진단할 수 있다.
구체적인 일례로, 전자코(20)는 복수의 후각센서가 구비되며, 상기 복수의 후각센서 중 적어도 하나의 후각센서에 가스상 물질의 냄새분자가 결합될 때 발생되는 전기저항의 변화에 따라 전기신호를 생성하고, 상기 전기신호의 패턴과 휘발성 냄새성분의 전기신호 패턴을 비교하여 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 여부를 판단할 수 있다.
구체적인 다른예로, 전자코(20)는 가스상 물질의 냄새분자가 결합될 때 색변화가 발생되는 색변화 물질을 센서로 이용함으로써, 색변화가 이루어진 색변화 물질의 색상과 휘발성 냄새성분의 색상 데이터를 비교하여 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 여부를 판단할 수 있다.
구체적인 또 다른예로, 전자코(20)는 가스상 물질의 냄새분자가 결합될 때 탈피되는 형광물질에 의해 둘러싸진 나노 금 입자를 복수로 구비하며, 상기 형광물질의 탈피에 의해 나노 금 입자에서 발생되는 빛의 분포와 휘발성 냄새성분에 따른 빛의 분포를 비교하여 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 전자코(20)의 다양한 실시예는 하나로만 적용되는 것으로 한정하는 것은 아니며, 복수의 후각센서와 색변화 물질을 동시에 구비하는 것과 같이 복수의 실시예를 결합하는 것이 가능하다. 휘발성물질을 측정하기 위한 전자코는 공지된 기술에 해당되므로 구체적인 구성과 원리에 관해서는 생략하기로 한다.
도 6를 참조하면, 바이오센서(30)는 기판(31)을 구비하며, 상기 기판(31)에는 배추 샘플의 배추무름병균 여부를 2차 진단하기 위한 센서(32)가 접합된다.
센서(32)는 전자코(20)로부터 정성분석된 가스상 물질이 내부로 유입되며, 상기 가스상 물질의 냄새분자에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 감지하기 위한 항체(33) 또는 압타머(34)를 구비한다.
항체(33)는 배추무름병균 대사물질과 특이적 결합이 이루어지는 물질이며, 배추무름병균 대사물질과 특이적 결합이 가능한 diacetyl reductase ((S)-acetoin forming)로써 E. Coli 또는 이스트(Yeast) 또는 Baculovirus 또는 Mammalian Cell을 숙주 기반으로 제작된 재조합단백질일 수 있다.
압타머(34)는 항체(33)와 비교될 수 있는 만큼 결합력(nM-pM)을 가지는 항체(33)의 대체물질로서, 항체(33)와 마찬가지로 배추무름병균 대사물질과 특이적 결합이 이루어지는 물질이며, 배추무름병균 대사물질과 특이적 결합이 가능한 재조합단백질일 수 있다.
항체(33) 또는 압타머(34)는 배추무름병균 대사물질을 감지하기 위해 센서(32) 기판에 흡착 및 고정시킴으로써 검체 시료의 대사물질과 반응할 경우 항체(33) 또는 압타머(34)와 접합된 형광 나노입자가 반응하여 빛을 발산하여 대사물질을 검출하도록 할 수 있다.
한편, 센서(32)는 복수로 마련되어 기판(31)에 접합되며, 적어도 하나의 센서(32)가 항체(33) 또는 압타머(34)를 통해 배추무름병균 대사물질을 감지하는 경우에 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함된 것으로 판단할 수 있다.
이러한 센서(32)는 이하의 다양한 실시예를 통해 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 감지하여 배추무름병균 여부를 2차 진단할 수 있다.
구체적인 일례로, 센서(32)는 항체(33) 또는 압타머(34)가 전극에 각각 고정되며, 항체(33) 및/또는 압타머(34)에 가스상 물질의 냄새분자가 결합될 때 발생되는 전기저항의 변화에 따라 전기신호를 생성하고, 상기 전기신호의 패턴과 휘발성 냄새성분의 전기신호 패턴을 비교하여 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 여부를 판단할 수 있다.
구체적인 다른예로, 센서(32)는 항체(33) 또는 압타머(34)가 가스상 물질의 냄새분자와 결합될 때 색변화가 발생되는 색변화 물질을 포함함으로써, 색변화가 이루어진 항체(33) 및/또는 압타머(34)의 색상과 휘발성 냄새성분의 색상 데이터를 비교하여 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 여부를 판단할 수 있다.
구체적인 또 다른예로, 센서(32)는 항체(33) 또는 압타머(34)가 가스상 물질의 냄새분자가 결합될 때 탈피되는 형광물에 의해 둘러싸진 나노 금 입자를 포함함에 따라, 상기 형광물질의 탈피에 의해 발생되는 빛의 분포와 휘발성 냄새성분에 따른 빛의 분포를 비교하여 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 바이오센서(30)의 다양한 실시예는 하나로만 적용되는 것으로 한정하는 것은 아니며, 항체(33) 또는 압타머(34)가 전극에 고정되어 전기신호를 생성하는 것과 동시에 전기저항의 변화가 이루어질 때 색변화가 이루어지는 것과 같이 복수의 실시예를 결합하는 것이 가능하다.
또한, 상기 바이오센서(30)의 다양한 실시예는 항체(33)가 전극에 고정되되, 압타머(34)는 색변화 물질로 이루어지는 것과 같이, 항체(33)와 압타머(34)가 서로 다른 방식으로 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 여부를 판단할 수 있다.
그리고 상기 바이오센서(30)의 다양한 실시예는 전자코(20)가 전기신호의 패턴과 휘발성 냄새성분의 전기신호 패턴을 비교하여 배추무름병균 여부를 판단할 때, 이와 다르게 형광물질의 탈피에 의해 발생되는 빛의 분포와 휘발성 냄새성분에 따른 빛의 분포를 비교하여 배추무름병균 여부를 판단하는 것과 같이, 전자코(20)와 다른 방식으로 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 여부를 판단할 수 있다.
상기의 구성을 통해, 배추무름병균 진단장치(1)는 라이브러리(10)를 구축하는 표준화된 휘발성 냄새성분 데이터를 기반으로 전자코(20)에서 배추 샘플로부터 분리되는 가스상 물질의 냄새분자에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 여부를 판단하는 배추 샘플의 1차 진단이 이루어지며, 바이오센서(30)에서 가스상 물질의 냄새분자에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 여부를 판단하는 배추 샘플의 2차 진단이 이루어지는 효과가 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 연부병 진단장치는 종래의 연부병 진단을 위한 RT-qPCR 또는 배지배양법과 비교하여 전자코, 항체 또는 압타머를 이용한 바이오센서에 의하여 측정이 이루어지기 때문에, 소형으로 휴대가 간편하게 고안될 수 있어, 유통 및 저장 등 현장에서의 적용이 편리하다는 장점이 있다.
이하 에서는 실시예를 통하여 바이오 마커로 이용될 수 있는 휘발성 대사물질을 찾게 된 실험 과정에 대하여 설명한다.
휘발성 냄새성분 데이터의 수집 및 그룹화
휘발성 냄새성분 데이터를 기반으로 오염된 배추 샘플과 신선한 배추 샘플로 구분하고 그룹화하여 도면 1에 도시하였다.
2개 그룹으로 구분된 배추 샘플로부터 생성된 휘발성 냄새성분들을 2차 그룹화하여 도면 2에 도시하였다.
라이브러리의 휘발성 냄새성분 데이터 표준화 과정
실시예 2에서는, 라이브러리(10)가 비표준화된 휘발성 냄새성분 데이터를 표준화하는 과정에 대해 설명하도록 한다.
2개 그룹으로 구분된 배추 샘플로부터 생성된 휘발성 냄새성분과 그룹화된 배추 샘플과 상관관계를 분석하였고, 오염된 배추 그룹과 가장 상관관계가 높은 물질이 2, 3-뷰테인다이올(2, 3-butanediol)을 Variable Importance in Projection (VIP) score로 확인되어 도 3에 도시하였다.
실험을 통해 확보한 데이터를 기계학습 알고리즘 기반의 휘발성 냄새성분의 표준화 라이브러리 빅데이터 분석을 거쳐서, 2, 3-뷰테인다이올(2, 3-butanediol)이 표준화 과정에서 최상위 수준의 상관관계를 갖는 물질임을 도4에 도시하였다.
1: 배추무름병균 진단장치,
10: 라이브러리,
20: 전자코,
30: 바이오센서,
31: 기판,
32: 센서,
33: 항체,
34: 압타머.

Claims (9)

  1. 배추무름병균 대사물질을 포함하는 비표준화된 휘발성 냄새성분 데이터의 매핑을 수행하여 상기 휘발성 냄새성분 데이터를 표준화시키는 라이브러리;
    배추 샘플로부터 가스상 물질을 분리하며, 상기 가스상 물질의 냄새분자 성분과 상기 휘발성 냄새성분 데이터의 비교를 통해 상기 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 판단하여 상기 배추 샘플의 배추무름병균 여부를 1차 진단하는 전자코; 및
    상기 배추무름병균 대사물질과 특이적 결합되는 항체 또는 압타머를 구비한 센서가 기판에 접합되며, 상기 센서가 상기 전자코로부터 1차 진단된 가스상 물질의 냄새분자의 성분과 상기 휘발성 냄새성분 데이터의 비교를 통해 상기 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 판단하여 상기 배추 샘플의 배추무름병균 여부를 2차 진단하는 바이오센서;를 포함하며,
    상기 배추무름병균 대사물질은,
    배추무름병균에 의해 생성되는 2, 3-뷰테인다이올(2, 3-butanediol)인 것을 특징으로 하는 배추무름병균 진단장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이브러리는,
    고체상미량추출법(HS-SPME)과 기체크로마토그래피/질량분석법(GC/MS)을 연계하는 분석장비로부터 비표준화된 휘발성 냄새성분 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 배추무름병균 진단장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 휘발성 냄새성분 데이터는,
    휘발성 냄새성분의 전기신호 패턴, 휘발성 냄새성분의 색상 데이터 및 휘발성 냄새성분에 따른 빛의 분포를 포함하는 것을 특징으로 하는 배추무름병균 진단장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전자코 및 상기 바이오센서는,
    가스상 물질의 냄새분자가 결합될 때 발생되는 전기저항의 변화에 따라 전기신호를 생성하며, 상기 전기신호의 패턴과 상기 휘발성 냄새성분의 전기신호 패턴을 비교하여 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배추무름병균 진단장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전자코 및 상기 바이오센서는,
    가스상 물질의 냄새분자가 결합될 때 색변화가 발생되는 색변화 물질을 포함하며, 색변화가 이루어진 색변화 물질의 색상과 휘발성 냄새성분의 색상 데이터를 비교하여 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배추무름병균 진단장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 전자코 및 상기 바이오센서는,
    가스상 물질의 냄새분자가 결합될 때 탈피되는 형광물질에 의해 둘러싸진 나노 금 입자를 포함하며, 상기 형광물질의 탈피에 의해 상기 나노 금 입자에서 발생되는 빛의 분포와 휘발성 냄새성분에 따른 빛의 분포를 비교하여 가스상 물질의 냄새분자 성분에 배추무름병균 대사물질이 포함되는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배추무름병균 진단장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 항체(33)는 배추무름병균 대사물질과 특이적 결합이 이루어지는 물질이며, 배추무름병균 대사물질과 특이적 결합이 가능한 diacetyl reductase ((S)-acetoin forming)로써 E. Coli 또는 이스트(Yeast) 또는 Baculovirus 또는 Mammalian Cell을 숙주 기반으로 제작된 재조합단백질인 것을 특징으로 하는 배추무름병균 진단장치.
  9. 배추무름병균 오염여부를 확인할 수 있는 2,3-butanediol을 포함하는 바이오 마커 조성물.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093559A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Kyushu Univ 特定分子構造により化学物質を検出、分類するセンサ
KR101166702B1 (ko) 2009-11-26 2012-07-27 대한민국 배추무름병균 검출용 dna 올리고뉴클레오티드 및 그 검출방법
KR101498768B1 (ko) 2012-11-20 2015-03-05 대한민국(농촌진흥청장) 배추무름병균 검출용 pcr 프라이머 및 이를 이용한 초고속 배추무름병균 검출 방법
KR20160071000A (ko) * 2014-12-11 2016-06-21 현대자동차주식회사 냄새 감성 판정 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093559A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Kyushu Univ 特定分子構造により化学物質を検出、分類するセンサ
KR101166702B1 (ko) 2009-11-26 2012-07-27 대한민국 배추무름병균 검출용 dna 올리고뉴클레오티드 및 그 검출방법
KR101498768B1 (ko) 2012-11-20 2015-03-05 대한민국(농촌진흥청장) 배추무름병균 검출용 pcr 프라이머 및 이를 이용한 초고속 배추무름병균 검출 방법
KR20160071000A (ko) * 2014-12-11 2016-06-21 현대자동차주식회사 냄새 감성 판정 장치 및 방법

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
I.Concina et al., Food Control, Vol. 20, 2009, pp. 873-880. *
I.Concina et al., Food Control, Vol. 20, 2009, pp. 873-880.*
Z.Li et al., Nanoscale Advances, Vol. 2, 2020, pp. 3083-3094. *
Z.Li et al., Nanoscale Advances, Vol. 2, 2020, pp. 3083-3094.*

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