KR102450345B1

KR102450345B1 - 병원균의 탐지 및 살균 장치

Info

Publication number: KR102450345B1
Application number: KR1020200064705A
Authority: KR
Inventors: 이은숙
Original assignee: 동의대학교 산학협력단
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2022-09-30
Also published as: KR20210147457A

Abstract

본 발명은 병원균의 탐지 및 살균 장치에 관한 것으로, 초음파 센서를 이용하여 세균 및 바이러스의 유무를 감지하고, 세균 및 바이러스 살균에 용이한 마이크로파 및 항균 조성물을 분사시켜 병원균을 효과적으로 살균하도록 하는 병원균 탐지 및 살균 장치에 관한 것이다.

Description

병원균의 탐지 및 살균 장치{PATHOGEN DETECTION AND STERILIZATION EQUIPMENT}

본 발명은 병원균의 탐지 및 살균 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 초음파 센서를 이용하여 세균 및 바이러스의 유무를 실시간으로 감지하고, 세균 및 바이러스 살균에 용이한 마이크로파 및 항균 조성물을 분사시켜 병원균을 효과적으로 살균하도록 하는 병원균 탐지 및 살균 장치에 관한 것이다.

초음파는 일반적으로 사람의 귀가 들을 수 있는 가청 주파수의 범위를 넘어서는 주파수가 20KHz를 넘는 음파를 의미하는 것으로, 이러한 초음파는 대상체 내부의 영상을 얻는 초음파 영상 장치에 널리 이용되고 있다. 이와 같은 초음파 영상 장치는 소형이고, 저렴하며, 실시간으로 표시 가능하고, X선 등의 피폭이 없어 안정성이 높은 장점을 가지고 있어 CT(Computed Tomography), MRI(Magnetic Resonance Image) 및 핵의학 장치 등의 다른 영상 진단 장치와 함께 널리 이용되고 있다.

초음파 영상 장치와 함께 초음파 치료 시스템도 최근 기술개발이 활발한 분야이다. 초음파 치료 시스템은 의료용으로 사용되는 수 MHz의 주파수를 갖는 초음파를 신체에 조사함으로써, 신체 내부의 조직의 진동이나 열을 발생시켜 치료의 효과를 얻는 형태가 대다수이다. 이러한 초음파 치료 시스템의 대표적인 예는 고강도 집속 초음파 시스템(High Intensity Focused Ultrasound System)이며, 일반적으로 고강도 집속 초음파 시스템은 초음파를 방출하는 트랜스듀서를 내장하며, 방출된 초음파를 초점에 집속하여 열을 발생시킴에 따라 시술 부위에 급격한 온도 상승을 유발시킨다. 이러한 온열 기능을 통해 각종 환부에 부작용을 남기지 않고 목적한 의료 시술을 수행한다.

한편, 병원균(pathogen)은 질환 발생의 원인이 되는 미생물 또는 물질을 일컫는다. 예컨대, 박테리아 등의 병원균은 인체 질환을 유발시킨다던 지, 식품에 독소를 분비하여 식중독 등을 야기시키는 원인이 된다. 그래서 이러한 병원균의 검출은 의학 진단과 식품 안정성 평가 등에서 매우 중요한 문제로 인식되고 있다.

이처럼 인간이 생활하는 환경에 널리 서식하는 세균이나 바이러스 중 일부는 각종 질병을 일으키는 병원체이다. 특히, 일부 병원균은 음식물을 통해 식중독을 야기하고, 일부 병원균은 공기 중으로 전염되어 짧은 기간동안 많은 인명피해를 일으키기도 한다.

상기 예로, 노로 바이러스(Norovirus)는 음식물을 통해 전염되는 식중독의 원인균으로 감염되면 구토와 설사 및 탈수가 동반되며, 에볼라 바이러스(Ebola virus)는 사람의 체액, 분비물, 혈액 등과 직접 접촉하여 전염되며 에볼라 바이러스에 감염되면 갑작스러운 발열, 두통, 근육통이 발생한 후 전신 무력감과 피부 발진 및 전신성 출혈로 진행되며, 페스트균(Yersinia pestis)은 숙주 동물인 쥐에 기생하는 벼룩에 의해 사람에게 전염되며 감염되면 갑작스러운 발열과 함께 근육통, 두통 또는 구토, 설사 또는 기침, 흉통 등의 증상으로 진행된다.

특히, 탄저균(탄저병)과 같은 생물 무기의 방출을 포함하는 도시 테러 공격은 현제 실제 관심사이다. 무기화가 된 탄저병 포자는 인간의 폐 내부를 통과할 수 있기 때문에 매우 위험하다. 인간에 대한 탄저병 포자의 치사 흡입 투입량인 LD50(노출된 사람의 50%를 사망시키기에 충분한 치사량)은 2,500 내지 50,000 포자(spores)로 추산된다. 다른 잠재적인 무기화된 생물-약제는 에르시니아 페스티스(흑사병), 보툴리뉴스균(보툴리늄독소종), 및 프란시셀라 툴라렌시스이다. 이러한 잠재적 위협의 관점에서, 그와 같은 공격을 탐지할 수 있는 경보 시스템에 대한 필요성이 존재한다.

따라서, 질병을 유발하는 세균 및 바이러스에 감염된 감염자가 발생하면, 그 감염자가 위치한 주변을 신속하게 통제하여 세균 및 바이러스가 주변으로 전염되는 것을 방지하는 동시에, 감염지역에 잔존하는 세균 및 바이러스를 신속하게 살균하도록 해야하나, 상기와 같이 감염자를 신속하게 적출하고, 세균 및 바이러스에 감염된 지역을 통제하고, 그 지역을 살균할 수 있는 구체적인 시스템이 구현되지 않아 세균 및 바이러스가 발생되면 대처가 늦거나 미비할 수밖에 없고, 이로 인해 큰 인명피해가 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.

더욱이, 세균 및 바이러스에 감염된 감염자를 적출하더라도 감염자가 감염된 세균 또는 바이러스의 종류를 생물적, 화학적 실험을 통해 규명하는데, 이러한 병원균을 검출하기 위한 기술로는 배양법과 PCR(Polymerase Chain Reaction) 등의 유전자 증폭 기술 등이 있으나, 전문 인력을 요구하며 분석 시간이 길어지게 된다. 그 밖에는 바이오센서가 최근에 연구되고 있으나, 이 또한 실용적인 측면에서 검출 한계가 높은 문제점을 가지고 있다. 이에 따라, ELISA(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)와 같은 면역 반응을 증폭시키기 위한 프로토콜(protocol)이 개발되어 왔으나, 결합 항체와 검출 항체 등의 2종 이상의 항체가 요구되는 등 비용 문제가 발생하고 있다.

그러나, 상기한 방식으로 세균 또는 바이러스의 종류를 알아내고 대처를 하게 되면 너무 많은 시간이 소요되므로 세균 및 바이러스의 전염 및 확산을 방지하기 곤란하다는 문제점이 있다.

따라서, 초음파를 이용한 병원균 탐지하는 방법에 대한 관심이 증가하면서 초음파를 이용한 다양한 병원균의 탐지 접근이 시도되고 있으며, 상기 탐지된 병원균의 살균을 위한 기술적 접근 또한 시도되고 있으나, 병원균 탐지 장치와 관련하여 그 개발 수준이 마땅치 않은 실정이다.

KR 10-1876127 B1

본 발명의 목적은 병원균의 탐지 및 살균 장치에 관한 것으로, 초음파 센서를 이용하여 세균 및 바이러스의 유무를 감지하고, 세균 및 바이러스 살균하기 위한 병원균 탐지 및 살균 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 감지된 세균 및 바이러스 살균에 용이한 마이크로파 및 항균 조성물을 분사시켜 병원균을 효과적으로 살균하도록 하는 병원균 탐지 및 살균 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 병원균 탐지 및 살균 장치는 음향 신호가 발생되는 초음파 센서부; 상기 음향 신호가 반사되는 수신 신호로부터 병원균의 유무가 측정되는 제어부; 배터리부; 통신부; 디스플레이부; 상기 측정된 병원균 유무에 따라 분사되는 마이크로파 분사부; 및 항균 조성물 분사부;를 포함한다.

상기 초음파 센서부는 초음파 음향 신호를 송신하는 송신부; 및 상기 초음파 음향 신호가 반사되는 수신 신호를 감지하는 수신부;를 포함하는 것이다.

상기 병원균은 세균(Bacteria), 바이러스(Virus), 프라이온(Prion) 및 기생충(Parasite)으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이다.

상기 음향 신호는 20khz 이상의 주파수인 것이며, 상기 마이크로파는 2000 MHz 내지 2500 MHz의 주파수인 것이다.

상기 항균 조성물은 실거리나무 잎 추출물, 닥나무 잎 추출물, 난티나무 잎 추출물 및 이들의 혼합물로 이루어지는 천연 추출물을 포함한다.

상기 천연 추출물은 물, C1 내지 C6의 저급 알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 추출 용매를 이용하여 추출하는 것이다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 병원균 탐지 및 살균 장치를 이용한 병원균 관리 시스템은 초음파 센서부; 제어부; 배터리부; 통신부; 디스플레이부; 마이크로파 분사부; 및 항균 조성물 분사부;를 포함하는 병원균 탐지 및 살균 장치로, 상기 센서부에 의해 감지된 병원균에 대한 수신 신호를 사용자 및 외부 모바일 어플리케이션으로 전달하여, 병원균을 탐지 및 살균하기 위한 것이다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 "항균(antimicrobial)"의 의미는 어떤 농도에서 미생물의 성장 또는 생존을 감소, 방지, 억제, 또는 제거하는 능력을 의미한다.

본 발명의 "항균용 조성물"은 세균과 같은 미생물의 생육을 저해하는 활성을 가진 조성물로서, 항미생물제를 총칭하는 의미인 항생제와 같은 의미일 수 있고, 항균 효과가 요구되는 다양한 분야에 사용되는 모든 형태가 포함될 수 있으며, 예를 들어, 의약품, 의약외품 등의 형태일 수 있다.

다음에 소개되는 실시 예들은 통상의 실시자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 장치는 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 병원균 탐지 및 살균 장치는 음향 신호가 발생되는 초음파 센서부; 상기 음향 신호가 반사되는 수신 신호로부터 병원균의 유무가 측정되는 제어부; 배터리부; 통신부; 디스플레이부; 상기 측정된 병원균 유무에 따라 분사되는 마이크로파 분사부; 및 항균 조성물 분사부;를 포함한다.

상기 음향 신호가 발생되는 초음파 센서부는 초음파 센서를 이용하는 것으로, 초음파 센서는 초음파 음향 신호를 송신하는 송신부; 및 상기 초음파 음향 신호가 반사되는 수신 신호를 감지하는 수신부;를 포함하는 것이다.

상기 송신부는 초음파 음향 신호를 발생시켜 쏘아 올리는 것이며, 상기 수신부는 상기 음향 신호가 세균 및 바이러스 등의 병원체에 반사되어 오는 초음파를 인식하는 것으로, 그 크기와 형태는 제한하지 않고, 센서의 개수가 한 개 또는 복수 개인 것으로 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 사용할 수 있는 범위를 포함하는 것으로 정의한다.

상기 음향 신호가 반사되는 수신 신호로부터 병원균의 유무가 측정되는 제어부는 상기 초음파 음향 신호를 쏘아 올린 시간과 반사되어 돌아오는 시간을 측정할 수 있다.

바람직하게 상기 초음파 센서는 이두이노 초음파 센서 HC-SR04일 수 있으며, 상기 초음파 센서의 전원 장치(power supply)는 +5V DC를 사용하고, 2 내지 400 cm에서 30도 각도까지 측정이 가능하나, 15도 이하에서 효과적인 측정이 가능하다.

상기 측정된 초음파 음향 신호를 쏘아 올린 시간과 반사되어 돌아오는 시간을 통해 병원균의 유무 및 병원균의 위치 정보가 측정되어, 병원균에 감염된 상황을 신속하게 인지할 수 있다.

본 발명의 배터리부는 본 발명의 병원균 탐지 및 살균 장치가 충전되는 것으로, 상기 병원균 탐지 및 살균 장치 일면에는 USB 커넥터가 형성되며, 상기 USB 커넥터는 외부 전원과 연결되어, 병원균 탐지 및 살균 장치를 충전할 수 있다.

상기 USB는 정보기기에 주변 장치를 연결하기 위한 직렬 버스 규격의 하나로 작은 가장 많이 보급되고 있는 범용 인터페이스 규격이다.

본 발명의 통신부는 상기 제어부를 통해 측정된 병원균의 유무를 전달받는 것으로, 상기 통신부는 전송된 정보를 외부 디스플레이부로 전송할 수 있다.

또한, 상기 통신부는 사용자 및 외부 모바일 어플리케이션으로 외부 통신망을 통해 병원균 감염에 대한 정보를 전달하는 것을 포함한다.

상기 모바일은 이동 중 사용이 가능한 환경을 뜻하는 것으로 휴대가 가능한 휴대폰, 스마트 폰(Smart Phone), 스마트 패드(Smart Pad), 노트북 컴퓨터(Notebook Computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션(Navigation), 태블릿 PC 및 스마트 워치, 스마트 밴드와 같은 다양한 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 무선 통신이 가능한 통신 기능과, 상기 센서의 정보들을 제공할 수 있는 별도의 어플리케이션을 구동 가능한 다양한 형태의 장치일 수 있다.

본 발명의 디스플레이부는 상기 외부 통신망과 연결되어 전송되는 병원균의 유무를 기반으로 병원균이 감염된 위치 정보를 확인할 수 있도록 병원균이 감염된 위치를 지도 상에 출력할 수 있으며, 사용자가 병원균에 대한 감염 정보를 시각적으로 확인할 수 있는 장치를 의미한다. 그 크기와 형태는 제한하지 않고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 사용할 수 있는 범위를 포함하는 것으로 정의한다.

상기 마이크로파 분사부는 상기 측정된 병원균 유무에 따라 마이크로파를 분사시키는 것이며, 상기 항균 조성물 분사부는 마이크로파가 분사된 즉시, 항균 조성물을 분사시키는 것으로, 병원균에 감염된 상황을 신속하게 인지하는 동시에, 그 감염된 위치에 병원균을 용이하게 살균할 수 있으며, 병원균이 주변으로 전염(확산)되는 것을 안정적으로 차단할 수 있다.

세균(Bacteria)은 일반적으로 길이가 1~5μm(마이크로미터)이고, 이는 인간에게 무해하거나 이롭다. 그러나, 이 박테리아 중 상대적으로 적은 수의 병원성 박테리아가 전염병을 일으킬 수 있다. 질병 부담률이 가장 높은 박테리아 질병 중 하나는 주로 사하라 이남 아프리카에서 연간 2백만 명의 사망자를 내는 마이코박테리아 결핵(Mycobacterium tuberculosis)이다. 병원성 박테리아는 연쇄상구균과 슈도모나스와 같은 박테리아에 의해 발생할 수 있는 폐렴과 같은 세계적으로 중요한 질병과 이질균, 캄필로박터, 살모넬라 같은 세균에 의해 야기될 수 있는 식중독 질환에 관여한다. 또한, 병원성 박테리아는 파상풍, 장티푸스, 디프테리아, 매독, 한센병과 같은 감염 질병을 일으킨다. 박테리아는 보통 세포벽을 파괴하도록 만들어진 항생제에 의해 제거된다. 이 항생제는 병원체의 DNA를 추출하여 단백질 생산을 저해하고 박테리아를 없앤다. 세포벽이 없는 박테리아의 종류는 미코플라스마이다(이는 간 질환의 원인이다). 다른 세포 내에서 기생하는 박테리아의 종류는 세계적으로 성 감염(STI-sexually transmitted infection)을 일으키는 클라미디아다.

바이러스(Virus)는 일 반적으로 길이가 20~300nm(나노미터)에 이른다. 바이러스성 병원균에 의해 일어나는 질병으로는 천연두, 인플루엔자, 유행성 이하선염, 홍역, 수두, 에볼라, 그리고 풍진이 있다. 병원성 바이러스는 주로 아데노바이러스과(Adenoviridae),피코르나바이러스과(Picornaviridae),헤르페스바이러스과(Herpesviridae),헤파드나바이러스과(Hepadnaviridae),플라비바이러스과(Flaviviridae),레트로바이러스과(Retroviridae),오르토믹소바이러스과(Orthomyxoviridae),파라믹소바이러스과(ParAXyxoviridae),파포바바이러스과(Papovaviridae),폴리오마바이러스(Polyomavirus),랍도바이러스과(Rhabdoviridae),토가바이러스과(Togaviridae)등의 종족들이다.

프라이온(Prion)은 핵산이 없는 전염성 병원체로, 이비정상적인 단백질은 특징적으로 스크레피, 광우병 그리고 크리츠벨트-야콥병과 같은 질병에서 발견된다.

기생충(Parasite)은 다른 생물에 기생하는 생물을 말하며, 박테리아나 바이러스를 제외한 다수의 원생동물과 유충을 포함한 몇몇의 진행생물로 인간의 기생충이 있다.

초음파(ultrasonic wave)는 인간이 들을 수 있는 가청 최대 한계 범위인 20khz 이상의 부파수를 갖는 주기적인 '음압'으로, 20khz 이상의 초음파 음향 신호인 것이다.

상기 마이크로파(Microwave)는 라디오파와 적외선 사이의 파장과 주파수를 가지고 있는 전자기파로, 보통 파장이 1 mm와 10 cm사이의 전자기 방사이다.

마이크로파는 의료 환경에서 소프트 콘텍트렌즈, 치과 기구, 틀니, 우유, 간헐적 도뇨관 소독에 사용되고 있으며, 마이크로파는 무선 주파수에 해당되어 2000 MHz 내지 2500 MHz의 주파수가 사용된다.

상기 2000 MHz 내지 2500 MHz의 주파수 범위에 의하는 경우, 세균, 결핵균, 바이러스, 아포 사멸에 대한 효과가 우수하며, 그 밖의 바이러스, 프라이온 및 기생충 등의 병원균에 대한 살균 효과를 나타낼 수 있다.

그러나, 상기 마이크로파는 적용 기능 물질에 제한이 있으며, 수분의 정도나 물품의 마이크로파 흡수 성질에 따라 사멸력이 달라진다.

따라서, 본원 발명의 병원균을 살균하는 마이크로파 분사부 및 항균 조성물 분사부는 측정된 병원균 유무에 따라 마이크로파 및 항균 조성물을 분사시키는 것으로, 항균 조성물이 흡수 성질에 따른 마이크로파 사멸력을 보완시킬 수 있어, 마이크로파만을 이용하는 것보다 병원균에 대해 더욱 우수한 살균 효과를 나타낼 수 있다.

상기 실거리나무(Caesalpinia decapetala)는 쌍떡잎식물 장미목 콩과에 속하는 덩굴성 낙엽관목으로 띠거리나무, 살거리나무라고도 불린다. 산기슭 양지에서 자라며, 한국, 일본, 중국 남부, 인도 등에 널리 분포한다. 길이는 약 4m로 전체에 밑으로 굽은 가시가 있으며, 잎은 어긋나고 2회 깃꼴겹잎으로 잎겨드랑이에 중생부아가 있다. 작은 잎은 5 내지 10쌍씩이고 타원형이며 길이는 약 1 내지 2cm이다. 열매는 협과로서 납작한 타원형이고 길이 약 9cm, 나비 약 2.7cm로서 벌어지지 않는다. 실거리나무는 주로 열매로 민간에서 두통 또는 근육통 등에 효과 나타내는 약재로 쓰이고 있다.

본 발명에서 사용되는 닥나무속에는 닥나무(Broussonetia kazinoki Sieb), 꾸지나무(Broussonetia papyrifera Vent), 애기닥나무(Broussonetia kazinoki var. humilis) 등이 있으며, 낙엽활엽성의 관목으로 한국의 대부분 지역(주로 남부에 많이 분포됨), 중국, 대만, 일본 등에 분포하며 지리적으로 산기슭 양지쪽, 밭둑 등에 난다. 닥나무는 그 인피섬유가 제지의 원료로 사용되어 오고 있으며 또한 여러 가지 약효를 갖고 있어 강장, 명목(明目)작용, 음위, 수종, 익기, 이뇨 등에 효과가 있고 풍을 제거하며, 피를 맑게 하고 시력감퇴 등에 효능이 있는 것으로 알려지고 있다.

난티나무 (Ulmus laciniata(Trautv.) mayr)는 쌍떡잎식물 이판화군 쐐기풀목 느릅나무과 낙엽활엽 교목으로, 산허리 밑의 골짜기에서 자란다. 높이는 20m, 지름 1m 정도이고 작은가지는 연한 갈색이다. 잎은 어긋나고 긴 타원형 또는 거꾸로 세운 달걀 모양으로 넓으며 가장자리가 3군데 깊이 패였으며 급히 뾰족해진다. 또한 길이 10∼20cm이고 가장자리에 예리한 겹톱니가 있으며 표면은 거칠고 털이 있으며 뒷면은 연한 녹색이다. 꽃은 양성(兩性)으로 4∼5월에 피는데, 화피(花被)가 5∼6개로 갈라진다. 5∼6개의 수술은 자홍색이며 암술대가 두 개로 갈라진다. 열매는 시과(翅果)이고 편평하며 길이 1.5cm로 넓은 달걀 모양이고 5∼6월에 익는다. 기구재나 땔감 등으로 사용되고, 나무껍질은 약용재료로 사용한다.

상기 항균 조성물에 실거리나무 잎 추출물, 닥나무 잎 추출물, 난티나무 잎 추출물 및 이들의 혼합물로 이루어지는 천연 추출물을 포함하는 경우, 병원균에 대한 살균 효과가 우수하며, 특히, 오염에 의한 냄새를 탈취하는 효과를 나타내어, 병원균 및 냄새 등의 오염원의 제거를 통하여 보다 위생적인 사용환경을 구현하게 할 수 있다.

구체적으로, 추출물을 제조하기 위해서는 천연물을 세척하는 단계; 세척 후 건조시키는 단계; 건조 후 천연물을 분쇄하는 단계; 유기 용매를 사용하여 상기 분쇄물을 침출시키는 단계; 시료를 침출 후 건조시키는 단계; 물을 이용하여 침출시키는 단계; 및 침출하는 단계를 포함하여, 천연 추출물을 획득할 수 있다.

상기 유기 용매를 사용하여 추출한 천연 추출물은 유기 용매를 사용하여 분획을 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 추출물을 제조하는 장치는 초음파 추출법, 침출법 및 환류 추출법 등 당업계의 통상적인 추출 장치일 수 있다. 구체적으로 세척 및 건조로 이물질이 제거된 천연물을 물, 탄소수 1 내지 6의 알코올 또는 이들의 혼합 용매로 추출한 추출물일 수 있으며, 상기 용매들을 순차적으로 시료에 적용하여 추출한 추출물일 수 있다.

상기 환류 추출법은 물, 탄소수 1 내지 6의 알코올 100 mL기준으로, 천연물의 분쇄물 10 내지 30g, 환류 시간 1 내지 3시간 및 50 내지 100%의 탄소수 1 내지 6의 알코올 또는 물에 의한다. 보다 구체적으로, 탄소수 1 내지 6의 알코올 100 mL 또는 물 100 mL 기준으로, 천연물의 분쇄물 10 내지 20g, 환류 시간 1 내지 2시간 및 70 내지 90%의 탄소수 1 내지 4의 알코올 또는 물에 의한 것이다.

상기 침출법은 15 내지 30℃, 24 내지 72시간 동안 진행하며, 추출 용매로 물 또는 50 내지 100%의 탄소수 1 내지 6의 알코올을 이용한다. 보다 구체적으로는 20 내지 25℃, 30 내지 54시간 동안 진행하며, 추출 용매는 물 또는 70 내지 80%의 탄소수 1 내지 6의 알코올에 의한 것이다.

상기 초음파 추출법은 30 내지 50℃, 0.5 내지 2.5시간 동안 반응을 진행하며, 추출용매는 물 또는 50 내지 100%의 탄소수 1 내지 6의 알코올에 의한 것이다. 구체적으로는 40 내지 50℃, 1 내지 2.5시간 동안 추출하며, 추출용매로 물 또는 70 내지 80%의 탄소수 1 내지 6의 알코올에 의한 것이다.

상기 추출 용매는 시료의 중량 기준으로 2 내지 50배를 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 2 내지 20배이다. 추출을 위해 시료는 추출 용매에서 침출을 위해 1 내지 72시간 동안 방치될 수 있으며, 보다 구체적으로 24 내지 48시간 동안 방치될 수 있다.

추출 후, 추출물은 새로운 분획 용매를 순차적으로 적용하여 분획할 수 있다. 분획시 사용하는 분획 용매는 상기 용매는 물, 헥산, 부탄올, 에틸아세트산, 에틸 아세테이트, 메틸렌클로라이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이며, 바람직하게는 에틸아세테이트 또는 메틸렌클로라이드이다.

추출물 또는 분획물을 얻은 후에는 농축 또는 동결건조 등의 장치를 추가적으로 사용할 수 있다.

바람직하게 상기 항균 조성물은 상기 실거리나무 잎 추출물 100 중량부에 대하여, 닥나무 잎 추출물 40 내지 60 중량부 및 난티나무 잎 추출물 40 내지 60 중량부를 포함한다.

상기 범위에 의하는 경우, 각 추출물의 상호 작용에 의하여 단순 혼합에 비해 높은 항균활성을 나타나게 할 수 있다. 특히, 상기 범위에 의하는 경우 항균효과 내지 탈취효과를 잃지 않고 오래 지속할 수 있어, 추가적인 오염에 의한 항균 활성을 나타낸다.

상기 항균 조성물은 버들취(Saussurea AXurensis) 추출물 및 갯금불초(Wedelia prostrata Hemsley) 추출물을 더 포함하는 것일 수 있다.

버들취(Saussurea AXurensis) 추출물은 쌍떡잎식물 초롱꽃목 국화과의 여러해살이풀로, 근경은 짧고 가늘며 가로 뻗는다. 줄기는 곧추 자라며 높이는 30~100cm 정도이고 거미줄모양의 털이 덮여 있거나 거의 없고 때로는 날개가 있는 것도 있다. 잎은 약간 혁질(革質)이며 잎 앞면은 거의 털이 없고 녹색이며 뒷면은 거미줄모양의 흰털이 덮여 있거나 청백색을 띤다. 꽃은 관상화(管狀花)이며 자주색이고 길이는 1~1.2cm 정도이며 화상(花床)에는 인편(鱗片)이 있다. 관모(冠毛)는 2줄로 붙는데 바깥쪽의 것은 길이 2~3mm 정도이고 안쪽의 것은 길이 10mm 정도이다. 여름과 가을에 꽃이 피고 열매를 맺는다. 민간에서 전초(全草)를 다려 해열약으로 쓴다. 씨앗으로 번식한다. 함경남도 함흥시, 부전군(문암), 장진군 등 지역의 깊은 산, 누기 진 풀밭에서 많이 자란다.

갯금불초(Wedelia prostrata Hemsley) 추출물은 쌍떡잎식물 초롱꽃목 국화과의 여러해살이풀로, 바닷가의 모래땅에서 무리를 지어 자란다. 높이는 30∼60cm로 자라고, 땅을 기면서마디에서 뿌리를 내리며 가지가 갈라져 비스듬히 선다. 잎은 마주나고 달걀모양으로 짧으며 억센 털이 있다. 잎 표면은 짙은 녹색이고 뒷면은 연두색이며, 길이는 1.3∼3.7cm, 나비는 4∼14mm이다. 잎자루는 길이 2∼8mm이다. 8∼10월에 노란 꽃이 피고 두화(頭花)는 지름이 2cm 정도이며 꽃자루의 길이는 1∼7cm이다. 총포는 반구형이고 포조각은 1줄로 배열하며 달걀 모양 또는 달걀 모양 타원형으로 뒷면에 털이 많고 녹색이다. 설상화는 암꽃이고 화관 뒤쪽에 털이 약간 있다. 열매는 수과로서 길이는 3.5∼4mm, 지름은 2 mm이며 세모나거나 네모나 있다. 수과에는 관모가 있는데 관모는 끝이 관처럼 돋아 있으며 짧다. 제주도에 분포한다.

보다 바람직하게 상기 항균 조성물은 실거리나무 잎 추출물 100 중량부에 대하여, 닥나무 잎 추출물 40 내지 60 중량부, 난티나무 잎 추출물 40 내지 60 중량부, 버들취 추출물 20 내지 30 중량부 및 갯금불초 추출물 20 내지 30 중량부로 포함하는 것이다.

상기 범위에 의하는 경우, 각 추출물의 상호 작용에 의하여 단순 혼합에 비해 높은 항균활성을 나타나게 할 수 있다.

특히 상기 범위에 의하는 경우 상기 무기분말을 담체로 무기분말의 기공에 상기 천연 추출물이 포함되어도 항균효과 내지 탈취효과를 잃지 않을 수 있어 오랜 기간 항균활성이 지속되도록 하고, 추가적인 오염에 대한 항균활성을 나타나게 할 수 있게 된다.

본 발명은 병원균의 탐지 및 살균 장치에 관한 것으로, 초음파 센서를 이용하여 세균 및 바이러스의 유무를 감지하고, 세균 및 바이러스 살균에 용이한 마이크로파 및 항균 조성물을 분사시켜 병원균을 효과적으로 살균하도록 하는 병원균 탐지 및 살균 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 병원균 탐지 및 살균 장치의 개념도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 병원균 탐지 및 살균 장치의 작동 순서도를 나타낸 것이다.
도 3는 본 발명에 따른 항균 조성물의 세포 독성 평가를 나타낸 그래프인 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 항균 조성물의 병원균 살균 효과를 나타낸 그래프인 것이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

[제조예 1: 항균 조성물의 제조]

1. 천연 추출물의 제조

실거리나무 잎을 세척하고 건조한 뒤 이를 분쇄하였다. 상기 분쇄물을 물에 혼합하고 이를 2시간 동안 98 내지 100℃를 유지하고, 이를 냉각시킨 뒤 와트만 여과지로 여과하여 실거리나무 잎 추출물(CE)을 제조하였다.

닥나무 잎 및 난티나무 잎의 경우에도 실거리나무 잎 추출물(CE))의 제조 장치와 동일한 장치를 이용하여 닥나무 잎 추출물(BE), 난티나무 잎 추출물(UE), 버들취 추출물(SE) 및 갯금불초 추출물(WE)을 제조하였다.

이후, 하기 표 1와 같이 천연 추출물을 혼합하여 복합 추출물을 제조하였다.

	AX1	AX2	AX3	AX4	AX5	AX6	AX7	AX8	AX9	AX10
CE	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
BE	-	30	40	50	60	70	60	60	60	60
UE	-	30	40	50	60	70	60	60	60	60
SE	-	-	-	-	-	-	10	20	30	40
WE	-	-	-	-	-	-	10	20	30	40

(단위: 중량부)

[실험예 1: 세포 독성 평가]

상기 제조예 1에서 제조된 항균 조성물 AX1 내지 AX10의 세포 독성 평가를 확인하기 위해, 인간신장 세포주인 HEK293 세포는 10% FBS(Fetal Bovine Serum), 100unit/mL의 페니실린(penicilin) 및 100ng/mL의 스트렙토마이신(streptomycine)을 포함한 DMEM(Dulbecco's modified Eagle's medium, WELGENE, Korea) 배지에서 37℃ 및 5% CO2 조건으로 배양하였다.

상기 인간 신장세포주인 HEK293 세포에 항균 조성물 AX1 내지 AX10을 농도별(80, 100, 200 및 300㎍/㎖)로 처리한 후, 24시간 동안 배양하여 MTT(3-(4,5-디메틸디아졸-2-일)-2,5-데펜테르라졸리움 프로미드) 분석 진행하였다.

그 결과를 하기 도 3에 나타내었다.

하기 도 3에 개시한 바와 같이, 항균 조성물 AX1 내지 AX10을 300㎍/㎖의 농도까지 처리하여도 아무것도 처리하지 않은 대조군(Normal)의 세포 생존율과 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 토대로 MIC 및 MBC 시험 농도로 설정하였다.

[실험예 2: 병원균 살균 효과]

항균 조성물 AX1 내지 AX10의 병원균 살균 효과

상기 제조예 1에서 제조된 항균 조성물 AX1 내지 AX10의 병원균 살균 효과를 분석하기 위해, 실험예 1에서 확인한 300㎍/㎖ 농드의 항균 조성물 AX1 sowl AX10을 이용하였으며, 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 대장균(Escherichia coli), 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae) 및 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)의 시험 균주를 사용하여, 각각 배지에 37℃의 혐기성 배양 조건에서 배양하였다.

MIC(Minimum Inhibitory Concentration)는 액체 배지상에서 최소저해농도이며, 이는 특정 미생물의 증식을 완전히 저해하는 데 요구되는 최소 농도의 항생물질 양을 측정하는 시험법으로, 액체 배지에서 균주를 항균 조성물 AX1 내지 AX10과 함께 24시간 배양한 후 미생물의 생장 정도를 확인하였다. 이때 생장 정도는 UV 분광 광도계를 이용하여 O.D 600에서 흡광도를 측정하였다.

MBC(minimal bactericidal concentration)는 최소살균농도이며, 즉, MBC는 균이 다시 성장할 수 없도록 살균시키는 최소 농도 단위를 나타낸다. MIC 측정결과를 평가한 후, 이를 토대로 고체 배지에 도말하였을 때, 콜로니가 형성되지 않는 최소 농도를 산출하였다.

그 결과를 하기 도 4에 나타내었다.

하기 도 4에 나타낸 바와 같이, 항균 조성물 AX1 내지 AX10의 MIC 및 MBC 측정 결과, 황색포도상구균, 대장균, 폐렴간군 및 녹농균 모두의 경우 300㎍/㎖의 항균 조성물 AX9를 처리하였을 때, 세균의 생장이 저해되는 것을 확인하였으며, 세균의 클로니가 형성되지 않는 것을 확인하였다.

마이크로파의 병원균 살균 효과

상기 병원균 살균 효과를 확인한 항균 조성물 AX9를 이용하여, 본 발명의 병원균 탐지 및 살균 장치에 따른 효과를 확인하기 위하여 하기의 표 2와 같은 장치로 각 단계를 구성하여 병원균 살균 효과를 확인하였다.

상기 배양된 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 대장균(Escherichia coli), 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae) 및 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)의 시험 균주를 사용하여, 하기 BR1 내지 BR8을 실시하였다.

	BR1	BR2	BR3	BR4	BR5	BR6	BR7	BR8
S1	O(1500MHz)	O(2000MHz)	O(2500MHz)	O(3000MHz)	O(1500MHz)	O(2000MHz)	O(2500MHz)	O(3000MHz)
S2	-	-	-	-	O(AX9)	O(AX9)	O(AX9)	O(AX9)

S1: 마이크로파 분사 단계

S2: 항균 조성물 분사 단계

그 결과를 상기 항균 조성물의 병원균 살균 효과와 동일한 장치로 진행하였으며, 비교를 위하여, 상기 항균 조성물 AX9의 병원균 살균 효과를 지수 5로 두어, 하기 표 3에 나타내었다.

	AX9	BR1	BR2	BR3	BR4	BR5	BR6	BR7	BR8
병원균살균 효과	5	4	4	5	5	6	7	8	6

(단위: 지수)

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, BR2 내지 BR3 및 BR6 내지 BR7에 의하는 마이크로파를 사용하는 경우에 항균 조성물 AX9와 동등한 정도의 병원균에 대한 살균 효과를 나타내었다. 반면, 마이크로파로만 살균하는 BR1 내지 BR4에 비해, 본 발명의 항균 조성물 AX9를 더 이용한 BR5 내지 BR8에서 항균 조성물 AX9의 병원균 살균 효과보다 더욱 우수한 효과를 나타내는 것을 확인하였다.

[실험예 3: 탈취 효과 실험]

1. 탈취 효과 실험

KS M 0062:2004 시험장치를 이용하여 본 발명의 항균 조성물의 탈취 효과를 알아보았다. 구체적으로 5ℓ의 쳄버(chAXber) 안에 상기 항균 조성물 (AX1 내지 AX10)의 광촉매코팅 시편과 일정량의 암모니아를 주입한 다음, 시간의 경과에 따른 잔류 암모니아의 농도를 분석하여 탈취율을 산출하였다.

그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

	AX1	AX2	AX3	AX4	AX5	AX6	AX7	AX8	AX9	AX10
탈취율	60	65	69	74	80	88	89	97	94	98

(단위: %)

측정결과, 상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 항균 조성물은 생활 악취의 주범인 암모니아를 초기농도에 대하여 60∼90%이상 제거하여 탈취효과를 나타냄을 확인할 수 있었다.

특히, AX8 및 AX10에서 90%이상 제거하여 탁월한 탈취효과를 나타냄을 확인하였다.

[실험예 4: 피부 자극 발생 실험]

피부 자극에 예민한 10세 여성 30명을 선정하여, 6명씩 5개 그룹으로 나누어, 본 발명의 항균 조성물(AX1 내지 AX10)을 물에 희석시켜 10일 동안 사용하게 한 이후, 피부 자극 발생 여부에 대한 설문 조사를 진행하였으며, 그 결과를 하기 표 5 에 나타내었다.

[평가 기준]

◎: 전혀 자극이 없음

○: 거의 자극이 없음

△: 약간의 자극이 있어, 민감한 점막에는 사용하지 않는 것이 바람직함

Х: 자극이 심해, 사용이 불가함

	AX1	AX2	AX3	AX4	AX5	AX6	AX7	AX8	AX9	AX10
1그룹	△	△	△	○	○	○	◎	◎	◎	◎
2그룹	△	△	○	○	○	◎	◎	◎	◎	◎
3그룹	Х	Х	Х	○	○	○	○	○	◎	○
4그룹	Х	△	○	○	○	○	○	◎	◎	○
5그룹	Х	Х	Х	○	○	○	◎	◎	◎	◎

상기 표 5에 의하면, 버들취 추출물 및 객금불초 추출물을 더 포함하는 AX8 내지 AX9의 경우에 피부 자극이 거의 없는 것으로, 가장 우수한 평가를 받았다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

음향 신호가 발생되는 초음파 센서부;를 포함하며,
상기 음향 신호가 반사되는 수신 신호로부터 병원균의 유무가 측정되는 제어부;
배터리부;
통신부;
디스플레이부;
상기 측정된 병원균 유무에 따라 분사되는 마이크로파 분사부; 및 항균 조성물 분사부;를 포함하는 것으로,
상기 통신부는 사용자 및 외부 모바일 어플리케이션으로 외부 통신망을 통해 측정된 병원균 유무에 대한 정보를 전달하는 것이며,
상기 항균 조성물은 실거리나무 잎 추출물, 닥나무 잎 추출물, 난티나무 잎 추출물, 버들취 추출물 및 갯금불초 추출물을 포함하는
병원균 탐지 및 살균 장치.
제 1항에 있어서,
상기 초음파 센서부는 초음파 음향 신호를 송신하는 송신부; 및
상기 초음파 음향 신호가 반사되는 수신 신호를 감지하는 수신부;를 포함하는 것인
병원균 탐지 및 살균 장치.
제 1항에 있어서,
상기 병원균은 세균(Bacteria), 바이러스(Virus), 프라이온(Prion) 및 기생충(Parasite)으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인
병원균 탐지 및 살균 장치.
제 1항에 있어서,
상기 음향 신호는 20khz 이상의 주파수인 것이며,
상기 마이크로파는 2000 MHz 내지 2500 MHz의 주파수인
병원균 탐지 및 살균 장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 추출물은 물, C1 내지 C6의 저급 알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 추출 용매를 이용하여 추출하는 것인
병원균 탐지 및 살균 장치.
초음파 센서부;
제어부;
배터리부;
통신부;
디스플레이부;
마이크로파 분사부; 및
항균 조성물 분사부;를 포함하는 병원균 탐지 및 살균 장치로,
상기 센서부에 의해 감지된 병원균에 대한 수신 신호를 사용자 및 외부 모바일 어플리케이션으로 전달하여, 병원균을 탐지 및 살균하며,
상기 항균 조성물은 실거리나무 잎 추출물, 닥나무 잎 추출물, 난티나무 잎 추출물, 버들취 추출물 및 갯금불초 추출물을 포함하는
병원균 탐지 및 살균 장치를 이용한 병원균 관리 시스템.