KR102555257B1 - Optofluidic bioluminescence detector and bioaerosol real-time detecting system having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 광유체 생물 발광 검출기는, 몸체부; 상기 몸체부에 형성되는 샘플액 주입부; 상기 샘플액 주입부의 일측에 형성되는 용해액 주입부; 상기 샘플액 주입부 및 상기 용해액 주입부와 연통하도록 상기 몸체부에 형성된 유체채널; 상기 유체채널과 연통하도록 상기 몸체부에 형성되는 발광반응액 주입부; 상기 유체채널과 연통하도록 상기 몸체부에 형성되는 유체 배출부; 및 상기 발광반응액 주입부, 상기 유체채널 및 상기 유체 배출부와 연통하도록 상기 몸체부에 형성되는 검출부;를 포함할 수 있다.An optofluidic bioluminescence detector according to an embodiment of the present invention includes a body portion; a sample liquid injection unit formed in the body; a solution injection unit formed on one side of the sample solution injection unit; a fluid channel formed in the body so as to communicate with the sample solution injection unit and the solution injection unit; a light-emitting reaction liquid injection unit formed in the body to communicate with the fluid channel; a fluid outlet formed in the body to communicate with the fluid channel; and a detection unit formed in the body so as to communicate with the light emitting reaction solution injection unit, the fluid channel, and the fluid discharge unit.

Figure R1020210057627
Figure R1020210057627

Description

광유체 생물 발광 검출기 및 이를 구비한 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템{OPTOFLUIDIC BIOLUMINESCENCE DETECTOR AND BIOAEROSOL REAL-TIME DETECTING SYSTEM HAVING THE SAME}Optofluidic bioluminescence detector and bioaerosol real-time detection system having the same

본 발명은 광유체 생물 발광 검출기 및 이를 구비한 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기 중 바이오에어로졸을 실시간으로 검출함으로써 육안으로 바이오에어로졸의 실시간 모니터링이 가능한 광유체 생물 발광 검출기 및 이를 구비한 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템을 제공한다.The present invention relates to an optofluidic bioluminescence detector and a bioaerosol real-time detection system having the same, and more particularly, an optofluidic bioluminescence detector capable of real-time monitoring of bioaerosol with the naked eye by detecting bioaerosol in air in real time, and the same. Provided is a bioaerosol real-time detection system equipped with

공기 중에는 곰팡이, 박테리아, 바이러스와 같은 다양한 미생물이 부유하고 있으며, 이로 인한 조류 인플루엔자, 중증급성호흡기증후군, 인플루엔자, 중동호흡기증후군, 신종코로나바이러스 등의 공기 감염 문제가 대두되고 있다. 따라서 공기 중에 부유하고 있는 미생물 검출 기술의 필요성이 점차 증가하고 있다.Various microorganisms such as fungi, bacteria, and viruses are floating in the air, and airborne infection problems such as avian influenza, severe acute respiratory syndrome, influenza, Middle East respiratory syndrome, and new coronavirus are emerging. Therefore, the need for technology for detecting microorganisms floating in the air is gradually increasing.

기존에 공기 중의 부유 미생물을 측정하는 방법은 생물 입자가 증식 가능한 고체 또는 액체에 미생물을 포집하고 1~2일간 적당한 온도 및 습도가 유지된 환경에서 배양한 후, 육안으로 확인 가능한 콜로니수(colony number, 세균수)에서 미생물의 수를 측정하는 방법과, 포집한 미생물을 별도로 염색을 한 후 형광 현미경을 이용하여 미생물의 수를 측정하는 방법이 있다.The existing method of measuring airborne microorganisms is to collect microorganisms in a solid or liquid in which biological particles can proliferate, incubate them in an environment where appropriate temperature and humidity are maintained for 1 to 2 days, and then visually check the number of colonies (colony number). , bacterial count) and a method of measuring the number of microorganisms using a fluorescence microscope after staining the collected microorganisms separately.

그러나 상기한 종래의 방법은 1~2일이라는 시간이 소요되어 실시간으로 공기 중 부유미생물을 검출하는데 한계가 있으며, 별도의 샘플링 과정과 전처리 과정 등 사용자의 수작업이 필요하다. 따라서 기존의 방법은 부유미생물을 실시간으로 검출하는 시스템을 개발할 수 없다는 한계가 있다.However, the conventional method described above takes 1 to 2 days, has limitations in detecting airborne microorganisms in real time, and requires user's manual work such as a separate sampling process and pre-processing process. Therefore, existing methods have limitations in that they cannot develop a system for detecting airborne microorganisms in real time.

따라서, 공기 중의 바이오미세먼지 또는 부유미생물과 같은 바이오에어로졸(bioaerosol)을 실시간으로 검출하고 그 결과를 시각적으로 제시할 수 있는 바이오에어로졸 검출 장치에 대한 개발이 필요하다.Therefore, it is necessary to develop a bioaerosol detection device capable of detecting bioaerosol such as biofine dust or airborne microorganisms in real time and visually displaying the result.

본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명을 제안하게 되었다.The present applicant has proposed the present invention in order to solve the above problems.

한국등록특허 제10-2200600호(2021.01.04.)Korean Patent Registration No. 10-2200600 (2021.01.04.)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 공기 중 바이오미세먼지를 포함하는 바이오에어로졸을 실시간으로 검출함으로써 육안으로 바이오에어로졸의 실시간 모니터링이 가능한 광유체 생물 발광 검출기 및 이를 구비한 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템을 제공한다. The present invention has been made to solve the above problems, and an optofluidic bioluminescence detector capable of real-time monitoring of bioaerosol with the naked eye by detecting bioaerosol containing biofine dust in the air in real time, and bioaerosol having the same in real time detection system is provided.

또한, 본 발명은 별도의 샘플링과 일련의 수작업이 필요하지 않아 현장에서 신속하고 정확한 측정이 가능한 광유체 생물 발광 검출기 및 이를 구비한 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템을 제공한다.In addition, the present invention provides an optofluidic bioluminescence detector and a bioaerosol real-time detection system equipped with the optofluidic bioluminescence detector capable of rapid and accurate measurement in the field without requiring separate sampling and a series of manual operations.

상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광유체 생물 발광 검출기는, 몸체부; 상기 몸체부에 형성되는 샘플액 주입부; 상기 샘플액 주입부의 일측에 형성되는 용해액 주입부; 상기 샘플액 주입부 및 상기 용해액 주입부와 연통하도록 상기 몸체부에 형성된 유체채널; 상기 유체채널과 연통하도록 상기 몸체부에 형성되는 발광반응액 주입부; 상기 유체채널과 연통하도록 상기 몸체부에 형성되는 유체 배출부; 및 상기 발광반응액 주입부, 상기 유체채널 및 상기 유체 배출부와 연통하도록 상기 몸체부에 형성되는 검출부;를 포함할 수 있다.An optofluidic bioluminescence detector according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes a body portion; a sample liquid injection unit formed in the body; a solution injection unit formed on one side of the sample solution injection unit; a fluid channel formed in the body so as to communicate with the sample solution injection unit and the solution injection unit; a light-emitting reaction liquid injection unit formed in the body to communicate with the fluid channel; a fluid outlet formed in the body to communicate with the fluid channel; and a detection unit formed in the body so as to communicate with the light emitting reaction solution injection unit, the fluid channel, and the fluid discharge unit.

상기 유체채널 중 상기 샘플액 주입부, 상기 용해액 주입부 및 상기 발광반응액 주입부 사이에 위치하는 부분은 상기 유체채널의 내부를 흐르는 유체의 유동 방향이 반복적으로 변하거나 전환되도록 형성될 수 있다.A portion of the fluid channel positioned between the sample solution injection unit, the solution injection unit, and the luminescence reaction solution injection unit may be formed such that the flow direction of the fluid flowing inside the fluid channel is repeatedly changed or switched. .

상기 유체 채널은 상기 샘플액 주입부, 상기 용해액 주입부 및 상기 발광반응액 주입부 사이에 위치하는 부분이 가장 길게 형성될 수 있다.The fluid channel may have the longest portion located between the sample solution injection unit, the solution injection unit, and the luminescent reaction solution injection unit.

상기 샘플액 주입부에서 주입된 샘플액에 포함된 바이오에어로졸과 상기 용해액 주입부에서 주입된 용해액은 상기 샘플액 주입부, 상기 용해액 주입부 및 상기 발광반응액 주입부 사이에 위치하는 상기 유체채널을 흐르는 동안 혼합되어 서로 반응한 상태로 상기 발광반응액 주입부에서 주입된 발광반응액과 상기 검출부에 유입될 수 있다.The bioaerosol included in the sample solution injected from the sample solution injection unit and the lysis solution injected from the lysis solution injection unit are positioned between the sample solution injection unit, the lysis solution injection unit, and the luminescence reaction solution injection unit. While flowing through the fluid channel, the light emitting reaction liquid injected from the light emitting reaction liquid injection unit and the detection unit may flow into the light emitting reaction liquid injection unit in a state of being mixed and reacting with each other.

상기 검출부는 상기 유체채널의 직경 또는 크기 보다 굵거나 크게 형성될 수 있다.The detection unit may be thicker or larger than the diameter or size of the fluid channel.

상기 유체채널 중 상기 바이오에어로졸과 상기 용해액의 혼합액과 상기 발광반응액이 혼합되어 흐르는 부분은 유체의 유동 방향이 반복적으로 변하거나 전환되도록 형성될 수 있다.A portion of the fluid channel in which the mixed solution of the bioaerosol and the dissolving solution and the luminescent reaction solution are mixed and flows may be formed such that the flow direction of the fluid is repeatedly changed or switched.

상기 바이오에어로졸, 상기 용해액 및 상기 발광반응액이 혼합되어 흐르는 상기 유체채널과 상기 유체 배출부 사이에 위치하는 상기 검출부는 직경 또는 크기가 상기 유체 채널 보다 완만하게 증가하거나 감소하는 형태로 형성될 수 있다.The detection unit located between the fluid discharge unit and the fluid channel in which the bioaerosol, the dissolution solution, and the luminescent reaction solution are mixed and flows may be formed in a shape in which a diameter or size increases or decreases more gently than that of the fluid channel. there is.

상기 유체채널 중 상기 샘플액 주입부, 상기 용해액 주입부 및 상기 발광반응액 주입부 사이에 위치하는 부분의 온도를 제어하는 온도조절부를 포함할 수 있다.A temperature control unit may be included to control the temperature of a portion of the fluid channel positioned between the sample solution injection unit, the solution injection unit, and the luminescent reaction solution injection unit.

상기 검출부의 하면에는 광반사부가 마련될 수 있다.A light reflection unit may be provided on a lower surface of the detection unit.

한편, 본 발명은, 바이오에어로졸을 포함하는 공기가 유입되는 흡입부; 상기 흡입부와 연통되어 상기 바이오에어로졸을 포집하는 포집부; 상기 포집부에 물을 공급하는 물 보관부; 상기 포집부에서 포집된 상기 바이오에어로졸이 물과 함께 주입되는 상기 광유체 생물 발광 검출기; 상기 광유체 생물 발광 검출기에 용해액을 공급하는 용해액 보관부; 상기 광유체 생물 발광 검출기에 발광반응액을 공급하는 발광반응액 보관부; 및 상기 광유체 생물 발광 검출기의 상기 검출부에서 발생하는 빛을 감지하는 형광 측정 센서;를 포함하는 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템을 제공할 수 있다.On the other hand, the present invention, the inlet through which the air containing the bio-aerosol is introduced; a collection unit communicating with the suction unit to collect the bioaerosol; a water storage unit supplying water to the collecting unit; the optofluidic bioluminescence detector into which the bioaerosol collected by the collecting unit is injected together with water; a lysis solution storage unit supplying lysis solution to the optofluidic bioluminescence detector; a luminescence reaction solution storage unit supplying a luminescence reaction solution to the optofluidic bioluminescence detector; It is possible to provide a bioaerosol real-time detection system comprising a fluorescence measurement sensor for detecting light generated from the detection unit of the optofluidic bioluminescence detector.

상기 포집부는 습식 사이클론으로 마련될 수 있다.The collecting unit may be provided as a wet cyclone.

상기 용해액 보관부 및 상기 발광반응액 보관부에는 용해액 및 발광반응액의 냉장 보관 온도를 제어하는 온도제어소자가 각각 형성될 수 있다.Temperature control elements for controlling refrigerated storage temperatures of the dissolution solution and the luminescence reaction solution may be respectively formed in the solution storage unit and the light emitting reaction solution storage unit.

본 발명에 따른 광유체 생물 발광 검출기 및 이를 구비한 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템은 사용자가 공기 중 바이오에어로졸을 수동으로 샘플링할 필요가 없으며, 쉽고 간단하게 공기 중의 바이오에어로졸의 농도를 실시간으로 파악할 수 있다. The optofluidic bioluminescence detector and the bioaerosol real-time detection system equipped with the same according to the present invention do not require a user to manually sample the bioaerosol in the air, and can easily and simply grasp the concentration of the bioaerosol in the air in real time.

또한, 본 발명에 따른 광유체 생물 발광 검출기 및 이를 구비한 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템은 샘플링과 생물 발광이 별도의 시스템으로 구분되지 않고 하나의 시스템으로 이루어져 있기 때문에 연속적으로 장기간 자동 측정할 수 있다. In addition, since the optofluidic bioluminescence detector and bioaerosol real-time detection system equipped with the same according to the present invention are composed of one system rather than separate systems, sampling and bioluminescence can be continuously and automatically measured for a long period of time.

또한, 본 발명에 따른 광유체 생물 발광 검출기 및 이를 구비한 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템은 무선 또는 유선으로 검출 결과를 사용자에게 시각적으로 제시할 수 있고, 원격 제어가 가능하기 때문에 사용자의 편의성이 증대될 수 있다. In addition, the optofluidic bioluminescence detector and bioaerosol real-time detection system equipped with the same according to the present invention can visually present the detection result to the user wirelessly or wired, and user convenience can be increased because remote control is possible. there is.

또한, 본 발명에 따른 광유체 생물 발광 검출기 및 이를 구비한 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템은 미세한 유체채널을 통해 바이오에어로졸의 용해과정부터 생물 발광 측정까지의 과정이 용이하게 이루어질 수 있다. In addition, the optofluidic bioluminescence detector and bioaerosol real-time detection system equipped with the same according to the present invention can easily perform processes from bioaerosol dissolution to bioluminescence measurement through a fine fluid channel.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템의 구성을 예시적으로 보여주는 구성도이다.
도 2는 도 1에 따른 시스템을 예시적으로 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1에 따른 시스템에서 바이오에어로졸을 검출하는 개념을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 따른 시스템에 사용되는 광유체 생물 발광 검출기의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 따른 광유체 생물 발광 검출기의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1에 따른 시스템에 사용되는 광유체 생물 발광 검출기의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 9는 도 1에 따른 시스템에 의한 바이오에어로졸 검출 성능을 보여주는 그래프이다.
1 is a configuration diagram exemplarily showing the configuration of a bioaerosol real-time detection system according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a perspective view exemplarily showing the system according to Fig. 1;
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a concept of detecting bioaerosol in the system according to FIG. 1 .
FIG. 4 shows a first embodiment of an optofluidic bioluminescence detector for use in the system according to FIG. 1 ;
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the optofluidic bioluminescence detector according to FIG. 4 .
FIG. 6 shows a second embodiment of an optofluidic bioluminescence detector for use in the system according to FIG. 1 ;
7 to 9 are graphs showing bioaerosol detection performance by the system according to FIG. 1 .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar reference numerals are given to the same or similar components, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The suffix "part" for components used in the following description is given or used interchangeably in consideration of ease of writing the specification, and does not itself have a meaning or role distinct from each other. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention , it should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.It should be understood that when an element is referred to as being “connected” to another element, it may be directly connected to the other element, but other elements may exist in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. It is advised that the drawings are schematic and not drawn to scale. Relative dimensions and proportions of parts in the drawings are shown exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the drawings, and any dimensions are illustrative only and not limiting. And like structures, elements or parts appearing in two or more drawings, like reference numerals are used to indicate like features.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도면의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.The embodiments of the present invention specifically represent ideal embodiments of the present invention. As a result, various modifications of the drawings are expected. Therefore, the embodiment is not limited to the specific shape of the illustrated area, and includes, for example, modification of the shape by manufacturing.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템의 구성을 예시적으로 보여주는 구성도, 도 2는 도 1에 따른 시스템을 예시적으로 보여주는 사시도, 도 3은 도 1에 따른 시스템에서 바이오에어로졸을 검출하는 개념을 개략적으로 보여주는 도면, 도 4는 도 1에 따른 시스템에 사용되는 광유체 생물 발광 검출기의 제1 실시예를 도시한 도면, 도 5는 도 4에 따른 광유체 생물 발광 검출기의 작동을 설명하기 위한 도면, 도 6은 도 1에 따른 시스템에 사용되는 광유체 생물 발광 검출기의 제2 실시예를 도시한 도면, 도 7 내지 도 9는 도 1에 따른 시스템에 의한 바이오에어로졸 검출 성능을 보여주는 그래프이다. 1 is a configuration diagram exemplarily showing the configuration of a bioaerosol real-time detection system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view exemplarily showing the system according to FIG. 1, and FIG. 3 is a system according to FIG. 1 Figure 4 schematically shows the concept of detecting bioaerosols, Figure 4 shows a first embodiment of an optofluidic bioluminescence detector used in the system according to Figure 1, Figure 5 is an optofluidic bioluminescence detector according to Figure 4 6 is a view showing a second embodiment of an optofluidic bioluminescence detector used in the system according to FIG. 1, and FIGS. 7 to 9 are bioaerosol detection by the system according to FIG. 1 Here is a graph showing the performance.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템(10, 이하 '시스템'으로 약칭함)은, 바이오에어로졸(bioaerosol)을 포함하는 공기가 유입되는 흡입부(120); 흡입부(120)와 연통되어 상기 바이오에어로졸을 포집하는 포집부(110); 포집부(110)에 물을 공급하는 물 보관부(160); 포집부(110)에서 포집된 상기 바이오에어로졸이 물과 함께 주입되는 광유체 생물 발광 검출기(100); 광유체 생물 발광 검출기(100)에 용해액을 공급하는 용해액 보관부(170); 광유체 생물 발광 검출기(100)에 발광반응액을 공급하는 발광반응액 보관부(176); 및 광유체 생물 발광 검출기(100)의 검출부(106, 도 4 참조)에서 발생하는 빛을 감지하는 형광 측정 센서(180);를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , a bioaerosol real-time detection system (10, hereinafter abbreviated as 'system') according to an embodiment of the present invention includes an inlet ( 120); a collection unit 110 communicating with the suction unit 120 to collect the bioaerosol; Water storage unit 160 for supplying water to the collecting unit 110; an optofluidic bioluminescence detector 100 into which the bioaerosol collected by the collecting unit 110 is injected together with water; a lysate storage unit 170 supplying the lysed solution to the optofluidic bioluminescence detector 100; a luminescence reaction liquid storage unit 176 supplying the luminescence reaction liquid to the optofluidic bioluminescence detector 100; and a fluorescence measuring sensor 180 for detecting light generated from the detector 106 (see FIG. 4) of the optofluidic bioluminescence detector 100.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(10)은 습식 사이클론의 포집부(110)를 이용하여 공기 중 바이오에어로졸을 포집하고 이를 광유체 생물 발광 검출기(100)로 주입하면 형광 측정 센서(180)에 의해 RLU(Relative Light Unit)을 측정하여 그 값을 디스플레이에 실시간으로 보여 줄 수 있다.The system 10 according to an embodiment of the present invention configured as described above collects bioaerosol in the air using the collecting unit 110 of the wet cyclone and injects it into the optofluidic bioluminescence detector 100 to measure fluorescence. A relative light unit (RLU) may be measured by the sensor 180 and the value may be displayed on a display in real time.

이하에서, 검출 대상물은 공기 중에 있는 바이러스, 세균, 곰팡이와 같은 부유미생물을 포함하는 바이오에어로졸, 미세먼지 등의 에어로졸을 포함하는 개념으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템(10)의 포집부(110)에 의해서 액화 포집되는 물체(물질)를 의미한다. Hereinafter, the detection target is a concept including bioaerosols including airborne microorganisms such as viruses, bacteria, and fungi in the air, and aerosols such as fine dust, and the bioaerosol real-time detection system (10) according to an embodiment of the present invention. ) Means an object (material) that is liquefied and collected by the collecting unit 110.

또한, 본 명세서에서는 바이오에어로졸이 바이오미세먼지를 포함하는 개념으로 정의한다.In addition, in the present specification, bioaerosol is defined as a concept including biofine dust.

도 1 및 도 2를 참조하면, 바이오에어로졸을 포함하는 공기는 시스템(10)의 흡입부(120)를 통해 유입되고, 흡입부(120)는 바이오에어로졸을 포함하는 공기를 포집부(110)로 전달한다. 여기서, 포집부(110)는 습식 사이클론(wet cyclone)으로 마련될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , air containing bioaerosol is introduced through the suction unit 120 of the system 10, and the suction unit 120 transfers the air containing the bioaerosol to the collecting unit 110. convey Here, the collecting unit 110 may be provided as a wet cyclone.

본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(10)의 포집부(110)는 본 출원인이 특허출원을 진행한 한국특허출원 제10-2020-0080338호에 기재된 "액화 포집 장치(110)"와 동일하므로, 반복적인 설명은 생략한다.The collection unit 110 of the system 10 according to an embodiment of the present invention is the same as the "liquid collection device 110" described in Korean Patent Application No. 10-2020-0080338 for which the present applicant has filed a patent application. , repetitive explanations are omitted.

한국특허출원 제10-2020-0080338호에 개시된 바와 같이 포집부(110)는 습식 방식으로 바이오에어로졸을 포집하기 때문에 포집부(110)에는 바이오에어로졸을 포함하는 공기와 함께 물이 주입된다. 이를 위해, 포집부(110)는 물 보관부(160)와 연결될 수 있다. 이때, 물 보관부(160)에 저장되어 있는 물(초순수)은 유체 기계(140)를 통해서 포집부(110)로 이송될 수 있다. 물 보관부(160)와 포집부(110)를 연결하는 유체기계(140)로는 on/off 기능을 가지는 펌프가 사용되는 것이 바람직한데, on/off 기능을 가지기 때문에 펌프 뿐만 아니라 단방향 밸브의 역할도 수행할 수 있다.As disclosed in Korean Patent Application No. 10-2020-0080338, since the collecting unit 110 collects the bioaerosol in a wet method, water is injected into the collecting unit 110 along with the air containing the bioaerosol. To this end, the collecting unit 110 may be connected to the water storage unit 160 . At this time, the water (ultrapure water) stored in the water storage unit 160 may be transported to the collecting unit 110 through the fluid machine 140 . It is preferable to use a pump having an on/off function as the fluid machine 140 connecting the water storage unit 160 and the collecting unit 110. can be done

포집부(110)에서 바이오에어로졸이 제거된 공기는 공기 펌프(130)에 의해서 외부로 배출될 수 있다. 포집부(110)에 포집되는 공기 유량은 포집부(110)에 연결되어 있는 공기 펌프(130)에 의해서 결정될 수 있다.The air from which the bioaerosol is removed from the collecting unit 110 may be discharged to the outside by the air pump 130 . The air flow rate collected by the collecting unit 110 may be determined by the air pump 130 connected to the collecting unit 110 .

본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(10)은 포집부(110)에서 바이오에어로졸을 고농축 상태로 포집할 수 있다. 이와 같이, 고농축의 바이오에어로졸을 포집할 수 있기 때문에 후술하는 광유체 생물 발광 검출기(100)에 바이오에어로졸을 소량만 공급하여도 공기 중에 부유하는 바이오에어로졸의 농도를 정확하게 검출해 낼 수 있다.In the system 10 according to an embodiment of the present invention, the bioaerosol can be collected in a highly concentrated state in the collecting unit 110 . As such, since highly concentrated bioaerosol can be collected, even if a small amount of bioaerosol is supplied to the optofluidic bioluminescence detector 100 to be described later, the concentration of bioaerosol suspended in the air can be accurately detected.

포집부(110)에서 포집된 바이오에어로졸은 물과 함께 포집부(110)에서 배출된 후 광유체 생물 발광 검출기(100)로 유입될 수 있다. 이때, 바이오에어로졸을 포함하는 유체(물)는 유체기계(151)를 통과한 후 광유체 생물 발광 검출기(100)에 유입될 수 있다. The bioaerosol collected in the collecting unit 110 may be discharged from the collecting unit 110 together with water and then introduced into the optofluidic bioluminescence detector 100 . At this time, the fluid (water) including the bioaerosol may flow into the optofluidic bioluminescence detector 100 after passing through the fluid machine 151 .

본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(10)은 광유체 생물 발광 검출기(100)를 구비함으로써 바이오에어로졸을 실시간으로 검출할 수 있다. 포집부(110)에 의해서 포집된 바이오에어로졸이 광유체 생물 발광 검출기(100)로 주입되면 미세유체 채널(104)의 내부에서 용해액(Lysis 용액)과 혼합되어 바이오에어로졸이 용해된다. 그 과정에서 ATP(adenosine triphosphate)가 추출되고, 추출된 ATP는 발광반응액(Luciferin-Luciferase 용액)과 혼합되어 반응하여 빛을 발산하게 된다.The system 10 according to an embodiment of the present invention may detect bioaerosol in real time by including the optofluidic bioluminescence detector 100 . When the bioaerosol collected by the collecting unit 110 is injected into the optofluidic bioluminescence detector 100, it is mixed with a Lysis solution inside the microfluidic channel 104 to dissolve the bioaerosol. In the process, ATP (adenosine triphosphate) is extracted, and the extracted ATP is mixed with a luminescent reaction solution (Luciferin-Luciferase solution) to react and emit light.

따라서, 광유체 생물 발광 검출기(100)에는 바이오에어로졸이 포함된 물 뿐만 아니라 용해액과 발광반응액이 유입된다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(10)은 용해액 보관부(170) 및 발광반응액 보관부(176)를 포함할 수 있다.Therefore, a dissolving solution and a luminescent reaction solution as well as water containing bioaerosol are introduced into the optofluidic bioluminescence detector 100 . To this end, the system 10 according to an embodiment of the present invention may include a solution storage unit 170 and a light emitting reaction solution storage unit 176 .

용해액 보관부(170)에는 바이오에어로졸을 용해시키기 위한 용액이 저장되고, 발광반응액 보관부(176)에는 용해된 바이오에어로졸과 반응하여 빛을 발산하는 발광반응액이 저장될 수 있다.A solution for dissolving the bioaerosol may be stored in the dissolving solution storage unit 170 , and a light-emitting reaction solution that emits light by reacting with the dissolved bioaerosol may be stored in the light-emitting reaction solution storage unit 176 .

용해액 보관부(170)에 저장되는 용해액으로는 lysis 용액이 사용될 수 있다. Lysis 용액은 바이오에어로졸을 용해시키거나 바이오에어로졸의 세포벽을 파괴할 수 있는 효소 용액(Enzyme solution)이다. Lysis 용액에 의해서 용해되거나 세포벽이 파괴되면 바이오에어로졸은 ATP를 방출하게 된다.A lysis solution may be used as the lysate stored in the lysate storage unit 170 . Lysis solution is an enzyme solution capable of dissolving bioaerosol or destroying cell walls of bioaerosol. When lysed by the lysis solution or when the cell wall is destroyed, the bioaerosol releases ATP.

발광반응액 보관부(176)에 저장되는 발광반응액으로는 luciferin-luciferase 용액이 사용될 수 있다. ATP가 Luciferin-luciferase 용액과 반응하면 ATP는 AMP로 변하면서 빛을 발산하게 된다. ATP와 반응하여 빛을 발산하는 luciferin-luciferase 용액도 효소 용액(Enzyme fluid)이다.A luciferin-luciferase solution may be used as the luminescence reaction liquid stored in the luminescence reaction liquid storage unit 176 . When ATP reacts with the Luciferin-luciferase solution, ATP is converted to AMP and emits light. The luciferin-luciferase solution that reacts with ATP to emit light is also an enzyme fluid.

광유체 생물 발광 검출기(100)에서 사용되는 lysis 용액과 luciferin-luciferase 용액은 enzyme 용액이기 때문에 안정화시키기 위해서는 얼려야 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(10)은 lysis 용액과 luciferin-luciferase 용액을 얼리지 않고 냉장 보관함으로써 lysis 용액과 luciferin-luciferase 용액을 수명을 연장하고 오래 사용할 수 있다. 이를 위해, 용해액 보관부(170) 및 발광반응액 보관부(176)에는 용해액 및 발광반응액의 냉장 보관 온도를 제어하는 온도제어소자(175,179)가 각각 형성될 수 있다.Since the lysis solution and the luciferin-luciferase solution used in the optofluidic bioluminescence detector 100 are enzyme solutions, they must be frozen to stabilize them. In the system 10 according to an embodiment of the present invention, the lifespan of the lysis solution and the luciferin-luciferase solution can be extended and used for a long time by storing the lysis solution and the luciferin-luciferase solution in a refrigerator without freezing them. To this end, temperature control elements 175 and 179 for controlling refrigerated storage temperatures of the dissolution solution and the luminescence reaction solution may be formed in the solution storage unit 170 and the light emitting reaction solution storage unit 176, respectively.

온도제어소자(175,179)는 전기 공급에 의해서 온도를 조절하거나 제어할 수 있는 열전소자로 마련되는 것이 바람직하다. 온도제어소자(175,179)는 제어부(190)에 의해서 작동이 제어될 수 있다. 제어부(190)는 온도제어소자(175,179)에 공급되는 전류량 등을 제어하여 용해액 보관부(170) 및 발광반응액 보관부(176)에 각각 저장된 lysis 용액과 luciferin-luciferase 용액이 4℃ 정도에서 냉장 보관되게 할 수 있다.The temperature control elements 175 and 179 are preferably provided as thermoelectric elements capable of adjusting or controlling temperature by supplying electricity. The operation of the temperature control elements 175 and 179 may be controlled by the control unit 190 . The control unit 190 controls the amount of current supplied to the temperature control elements 175 and 179 so that the lysis solution and the luciferin-luciferase solution stored in the solution storage unit 170 and the luminescent reaction solution storage unit 176 are stored at about 4 ° C. It can be kept refrigerated.

한편, lysis 용액과 luciferin-luciferase 용액은 가격이 비싼 용액이기 때문에 수명을 늘이고 오래 사용하는 것이 경제성 측면에서 유리하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(10)은 lysis 용액과 luciferin-luciferase 용액을 냉장 보관함으로써 수명을 늘일 수 있을 뿐만 아니라 lysis 용액과 luciferin-luciferase 용액이 유입되는 광유체 생물 발광 검출기(100)에 미세 유체채널(104)이 형성되어 있기 때문에 주입되는 용액을 양을 줄여서 소량의 lysis 용액과 luciferin-luciferase 용액을 사용해서 바이오에어로졸을 검출할 수 있고, 결과적으로 lysis 용액과 luciferin-luciferase 용액을 장기간 사용할 수 있기 때문에 경제성을 높일 수 있다.On the other hand, since the lysis solution and the luciferin-luciferase solution are expensive solutions, it is advantageous in terms of economic feasibility to extend the lifespan and use them for a long time. In the system 10 according to an embodiment of the present invention, lifespan can be extended by refrigerating the lysis solution and the luciferin-luciferase solution, and the optofluidic bioluminescence detector 100 into which the lysis solution and the luciferin-luciferase solution are introduced Since the microfluidic channel 104 is formed, the bioaerosol can be detected by using a small amount of the lysis solution and the luciferin-luciferase solution by reducing the amount of the injected solution, and as a result, the lysis solution and the luciferin-luciferase solution can be used for a long period of time. Because of this, the economy can be improved.

본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(10)은 용해액 보관부(170)와 광유체 생물 발광 검출기(100)의 사이, 발광반응액 보관부(176)와 광유체 생물 발광 검출기(100)의 사이에는 각각 마련되는 유체 기계(151,155)를 포함할 수 있다.In the system 10 according to an embodiment of the present invention, between the solution storage unit 170 and the optofluidic bioluminescence detector 100, the luminescence reaction solution storage unit 176 and the optofluidic bioluminescence detector 100 are connected. Between them may include fluid machines 151 and 155 respectively provided.

유체 기계(151,155)는 제어부(190)에 의해서 작동 상태 또는 작동 여부가 제어되며, 연동 펌프의 역할과 밸브의 역할을 수행할 수 있다. 즉, 유체 기계(151,155)는 On/Off 기능을 가지기 때문에 단방향 밸브 역할도 수행할 수 있다. The operating state or operation of the fluid machines 151 and 155 is controlled by the control unit 190, and may serve as a peristaltic pump and a valve. That is, since the fluid machines 151 and 155 have an On/Off function, they can also serve as one-way valves.

유체 기계(151,155)는 연동 펌프의 형태로 마련되는 것이 바람직한데, 유체 기계(151,155)의 작동 상태를 제어부(190)가 제어함으로써 광유체 생물 발광 검출기(100)에 주입되는 용해액 및 발광반응액의 유량을 조절할 수 있다. 유체 기계(151,155)는 용해액 및 발광반응액의 주입 유량을 조절하거나 제어할 수 있기 때문에 고가의 용해액 및 발광반응액을 소량만 광유체 생물 발광 검출기(100)에 주입하여 용해액 및 발광반응액의 사용 기한을 늘일 수 있고 광유체 생물 발광 검출기(100)의 작동 빈도 등을 제어할 수도 있다.The fluid machines 151 and 155 are preferably provided in the form of peristaltic pumps. The control unit 190 controls the operating state of the fluid machines 151 and 155 so that the solution and the luminescent reaction solution are injected into the optofluidic bioluminescence detector 100. flow rate can be adjusted. Since the fluid machines 151 and 155 can adjust or control the injection flow rate of the dissolving solution and the luminescent reaction solution, only a small amount of the expensive dissolving solution and the luminescent reaction solution are injected into the optofluidic bioluminescence detector 100 to obtain the dissolving solution and the luminescent reaction. The expiration date of the liquid can be extended, and the operating frequency of the optofluidic bioluminescence detector 100 can be controlled.

여기서, 용해액 보관부(170)와 광유체 생물 발광 검출기(100) 사이에 마련되는 유체 기계(151)는 포집부(110)에서 배출되는 유체 즉, 고농축 상태의 포집 바이오에어로졸이 함유된 물을 광유체 생물 발광 검출기(100)에 주입할 수 있다.Here, the fluid machine 151 provided between the lysate storage unit 170 and the optofluidic bioluminescence detector 100 collects the fluid discharged from the collecting unit 110, that is, water containing the highly concentrated collected bioaerosol. An optofluidic bioluminescence detector 100 may be injected.

광유체 생물 발광 검출기(100)에 주입된 바이오에어로졸은 용해액 및 발광반응액에 의해서 빛을 발산하고 그 빛은 광유체 생물 발광 검출기(100)의 상부에 배치된 형광 측정 센서(180)에 의해서 측정될 수 있다.The bioaerosol injected into the optofluidic bioluminescence detector 100 emits light by the dissolving solution and the luminescent reaction solution, and the light is emitted by the fluorescence measuring sensor 180 disposed on the upper part of the optofluidic bioluminescence detector 100. can be measured

형광 측정 센서(180)는 RLU(Relative Light Unit)을 측정하고 그 결과값을 제어부(190)에 전달하며, 제어부(190)는 형광 측정 센서(180)의 측정값을 디스플레이부(195)를 통해 사용자에게 알려주게 된다. 제어부(190)와 디스플레이부(195)는 유선 또는 무선으로 통신할 수 있으며, 디스플레이부(195)는 컴퓨터 또는 사용자 단말기 등의 형태로 마련될 수 있고 원격으로 제어 가능하다.The fluorescence measurement sensor 180 measures the RLU (Relative Light Unit) and transmits the resultant value to the control unit 190, and the control unit 190 transmits the measurement value of the fluorescence measurement sensor 180 through the display unit 195. will inform the user. The control unit 190 and the display unit 195 may communicate by wire or wirelessly, and the display unit 195 may be provided in the form of a computer or user terminal, and may be remotely controlled.

본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(10)은 광유체 생물 발광 검출기(100)를 구비함으로써 미세 유체채널을 통해 바이오에어로졸의 용해과정부터 생물 발광 측정까지의 과정이 용이하게 이루어질 수 있고, 샘플링과 생물 발광이 별도의 분리된 시스템으로 구성되는 것이 아니라 하나의 시스템 내에 구현되기 때문에 바이오에어로졸의 공기 중 농도를 연속적으로 장기간 자동을 측정할 수 있다.The system 10 according to an embodiment of the present invention is provided with the optofluidic bioluminescence detector 100, so that processes from bioaerosol dissolution to bioluminescence measurement can be easily performed through a microfluidic channel, and sampling and Since bioluminescence is implemented in one system rather than a separate system, the concentration of bioaerosol in the air can be continuously and automatically measured for a long period of time.

이하에서는 도면을 참조하여 광유체 생물 발광 검출기(100)에 대해서 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the optofluidic bioluminescence detector 100 will be described in detail with reference to the drawings.

도 3에는 광유체 생물 발광 검출기(100)를 포함하는 시스템(10)의 작동 개념이 간단하게 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 바이오에어로졸(BA)가 포함된 공기가 포집부(110)의 제1 인렛(inlet, 112)으로 유입되고 포집부(110)의 제2 인렛(114)으로는 물이 유입된다. 3 shows a simplified concept of operation of a system 10 comprising an optofluidic bioluminescence detector 100 . Referring to FIG. 3 , air containing bioaerosol (BA) flows into the first inlet 112 of the collecting unit 110 and water flows into the second inlet 114 of the collecting unit 110. do.

바이오에어로졸을 포함한 공기와 물은 포집부(110)의 사이클론부(111)의 내면을 따라 유동하게 되고 이 과정에서 바이오에어로졸은 물에 흡착되어 고농축 상태로 포집된 후 포집부(110)의 제1 아웃렛(outlet, 115)을 통해 배출되고 바이오에어로졸이 제거된 공기는 포집부(110)의 제2 아웃렛(114)을 통해 배출된다. Air and water including bioaerosol flow along the inner surface of the cyclone unit 111 of the collecting unit 110, and in this process, the bioaerosol is adsorbed to water and collected in a highly concentrated state. The air discharged through the outlet 115 and from which the bioaerosol has been removed is discharged through the second outlet 114 of the collecting unit 110 .

바이오에어로졸을 포함하는 물(HS)은 광유체 생물 발광 검출기(100)로 유입된 후 용해액에 의해 세포벽이 파괴되어 ATP를 배출하게 되고 ATP는 발광반응액과 반응하여 빛을 발산하면 형광 측정 센서(180)가 빛을 측정하게 된다. 광유체 생물 발광 검출기(100)의 내부에는 미세한 유체채널(104)이 형성되어 있는데 유체채널(104)이 미세하게 형성되어 있기 때문에 바이오에어로졸, 용해액 및 발광반응액이 소량만 유체채널(104)에 주입되어도 바이오에어로졸의 농도를 측정할 수 있다.Water (HS) containing bioaerosol flows into the optofluidic bioluminescence detector 100, and then the cell wall is destroyed by the lysate to release ATP, and the ATP reacts with the luminescent reaction solution to emit light. (180) will measure the light. A fine fluid channel 104 is formed inside the optofluidic bioluminescence detector 100. Since the fluid channel 104 is finely formed, only a small amount of the bioaerosol, the solution, and the luminescent reaction solution pass through the fluid channel 104. It is possible to measure the concentration of bioaerosol even when it is injected.

도 4 및 도 5에는 광유체 생물 발광 검출기(100)의 제1 실시예가 도시되어 있다. 4 and 5 a first embodiment of an optofluidic bioluminescence detector 100 is shown.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광유체 생물 발광 검출기(100)는, 몸체부(101); 상기 몸체부(101)에 형성되는 샘플액 주입부(102); 샘플액 주입부(102)의 일측에 형성되는 용해액 주입부(103); 샘플액 주입부(102) 및 용해액 주입부(103)와 연통하도록 몸체부(101)에 형성된 유체채널(104); 유체채널(104)과 연통하도록 몸체부(101)에 형성되는 발광반응액 주입부(105); 유체채널(104)과 연통하도록 몸체부(101)에 형성되는 유체 배출부(109); 및 발광반응액 주입부(105), 유체채널(104) 및 유체 배출부(109)와 연통하도록 몸체부(101)에 형성되는 검출부(106);를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 4 and 5 , the optofluidic bioluminescence detector 100 according to the first embodiment of the present invention includes a body portion 101; a sample liquid injection part 102 formed in the body part 101; a solution injection unit 103 formed on one side of the sample solution injection unit 102; a fluid channel 104 formed in the body 101 to communicate with the sample solution injection unit 102 and the solution injection unit 103; a light emitting reaction solution injection unit 105 formed in the body portion 101 to communicate with the fluid channel 104; a fluid outlet 109 formed in the body 101 to communicate with the fluid channel 104; and a detection unit 106 formed in the body 101 to communicate with the light emitting reaction liquid injection unit 105, the fluid channel 104, and the fluid discharge unit 109.

광유체 생물 발광 검출기(100)의 몸체부(101)는 사용자가 내부를 육안으로 관측할 수 있도록 투명한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 투명한 폴리머, PDMS(polydimethylsiloxane), PMMA(polymethylmethacrylate) 등의 재질로 형성될 수 있다. 경우에 따라서는, 빛을 검출해야 하는 검출부(106)만 투명하게 형성하고 몸체부(101)의 나머지 부분은 구리 등의 금속으로 형성할 수도 있다.The body portion 101 of the optofluidic bioluminescence detector 100 is preferably formed of a transparent material so that a user can observe the inside with the naked eye. For example, it may be formed of a material such as a transparent polymer, polydimethylsiloxane (PDMS), or polymethylmethacrylate (PMMA). In some cases, only the detection unit 106 to detect light may be formed transparently, and the rest of the body portion 101 may be formed of metal such as copper.

광유체 생물 발광 검출기(100)는 미세 유체채널(104) 등의 모양이 형성되어 있는 몰드 또는 금형에 폴리머 또는 PDMS 등의 재료를 주입하는 방식에 의해서 제조될 수 있다.The optofluidic bioluminescence detector 100 may be manufactured by injecting a material such as polymer or PDMS into a mold or mold in which a shape such as the microfluidic channel 104 is formed.

도 4를 참조하면, 몸체부(101)는 그 내부에 미세한 유체채널(104)이 충분히 형성될 수 있도록 평판형 육면체의 모양을 가지는 것이 바람직하지만, 반드시 이러한 형상에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 4 , the body portion 101 preferably has a flat hexahedron shape so that a fine fluid channel 104 can be sufficiently formed therein, but is not necessarily limited to this shape.

미세한 유체채널(104)은 몸체부(101)의 내부에 형성되며, 유체채널(104)을 흐르는 유체 또는 액체를 주입하기 위한 4개의 구멍이 몸체부(101)에 형성될 수 있다. 상기 4개의 구멍은 샘플액 주입부(102), 용해액 주입부(103), 발광반응액 주입부(105) 및 유체 배출부(109)이다. 샘플액 주입부(102), 용해액 주입부(103), 발광반응액 주입부(105) 및 유체 배출부(109)는 몸체부(101)의 표면과 유체채널(104)을 연결하는 형태로 마련되는 것이 바람직하다.The fine fluid channel 104 is formed inside the body portion 101, and four holes for injecting fluid or liquid flowing through the fluid channel 104 may be formed in the body portion 101. The four holes are a sample solution injection unit 102, a solution injection unit 103, a light emitting reaction solution injection unit 105, and a fluid discharge unit 109. The sample solution injection unit 102, the solution injection unit 103, the light emitting reaction solution injection unit 105, and the fluid discharge unit 109 connect the surface of the body 101 and the fluid channel 104. It is desirable to provide

샘플액 주입부(102)에는 포집부(110)에서 배출된 샘플액 즉, 고농축의 바이오에어로졸이 포함된 물이 주입될 수 있다. 제어부(190)는 연동 펌프로 마련되는 유체기계(151)의 작동을 조절하여 광유체 생물 발광 검출기(100)에 주입되는 샘플액의 공급유량, 공급시간, 공급빈도 등을 제어할 수 있다.The sample liquid discharged from the collecting unit 110 , that is, water containing highly concentrated bioaerosol may be injected into the sample liquid injection unit 102 . The control unit 190 may control the supply flow rate, supply time, and supply frequency of the sample liquid injected into the optofluidic bioluminescence detector 100 by controlling the operation of the fluid machine 151 provided as a peristaltic pump.

샘플액 주입부(102)를 통해 유입된 샘플액은 유체채널(104)을 흐르게 되는데, 샘플액 주입부(102)는 샘플액 채널(102a)의 일단과 연결되고 샘플액 채널(102a)의 타단은 유체채널(104)과 연결될 수 있다. 여기서, 샘플액 채널(102a)은 유체채널(104)과 동일한 형태로 마련되는 것이 바람직하다.The sample liquid introduced through the sample liquid injection unit 102 flows through the fluid channel 104. The sample liquid injection unit 102 is connected to one end of the sample liquid channel 102a and the other end of the sample liquid channel 102a. may be connected to the fluid channel 104. Here, the sample liquid channel 102a is preferably provided in the same shape as the fluid channel 104.

샘플액 주입부(102)의 일측에는 용해액 주입부(103)가 형성될 수 있다. 용해액 주입부(103)에는 샘플액에 포함된 바이오에어로졸을 용해시키거나 세포벽을 파괴하는 용해액이 유입될 수 있다. 용해액으로는 lysis 용액이 사용될 수 있다. 제어부(190)는 연동 펌프로 마련되는 유체기계(151)의 작동을 조절하여 광유체 생물 발광 검출기(100)에 주입되는 용해액의 공급유량, 공급시간, 공급빈도 등을 제어할 수 있다.A solution injection unit 103 may be formed on one side of the sample solution injection unit 102 . A lysate that dissolves the bioaerosol included in the sample liquid or destroys cell walls may be introduced into the lysate injection unit 103 . A lysis solution may be used as the lysis solution. The control unit 190 may control the supply flow rate, supply time, and supply frequency of the solution injected into the optofluidic bioluminescence detector 100 by controlling the operation of the fluid machine 151 provided as a peristaltic pump.

용해액 주입부(103)를 통해 유입된 용해액(lysis 용액)은 유체채널(104)을 흐르게 되는데, 용해액 주입부(103)는 용해액 채널(103a)의 일단과 연결되고 용해액 채널(103a)의 타단은 유체채널(104)과 연결될 수 있다. 여기서, 용해액 채널(103a)은 유체채널(104)과 동일한 형태로 마련되는 것이 바람직하다.The lysis solution introduced through the lysis solution injection unit 103 flows through the fluid channel 104. The lysis solution injection unit 103 is connected to one end of the lysis solution channel 103a and the lysis solution channel ( The other end of 103a) may be connected to the fluid channel 104. Here, the solution channel 103a is preferably provided in the same shape as the fluid channel 104.

한편, 용해액 채널(103a)의 타단은 샘플액 채널(102a)의 타단이 유체채널(104)에 연결되는 부분에 연결되는 것이 바람직하다. 즉, 유체채널(104)에 샘플액과 용해액이 같이 유입되도록 샘플액 채널(102a)과 용해액 채널(103a)이 유체채널(104)에 연결되는 것이 바람직하다. 이때, 샘플액 채널(102a), 용해액 채널(103a) 및 유체채널(104)은 일체로 형성될 수 있다.Meanwhile, the other end of the solution channel 103a is preferably connected to a portion where the other end of the sample solution channel 102a is connected to the fluid channel 104. That is, it is preferable that the sample solution channel 102a and the solution solution channel 103a are connected to the fluid channel 104 so that the sample solution and the solution solution flow together into the fluid channel 104 . In this case, the sample solution channel 102a, the solution channel 103a, and the fluid channel 104 may be integrally formed.

유체채널(104)의 상류단은 샘플액 채널(102a) 및 용해액 채널(103a)과 연결되기 때문에 유체채널(104)을 흐르면서 샘플액은 용해액과 혼합되어 흐르기 때문에 샘플액의 바이오에어로졸이 용해액과 반응을 할 수 있다.Since the upstream end of the fluid channel 104 is connected to the sample solution channel 102a and the solution channel 103a, the sample solution mixes with the solution flow while flowing through the fluid channel 104, so that the bioaerosol of the sample solution dissolves. It can react with liquid.

유체채널(104) 중 샘플액 주입부(102), 용해액 주입부(103) 및 발광반응액 주입부(105) 사이에 위치하는 부분(CLR)은 유체채널(104)의 내부를 흐르는 유체의 유동 방향이 반복적으로 변하거나 전환되도록 형성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 유체채널(104) 중 몸체부(101)의 하부에 위치하는 부분(CLR)은 유체의 유동 방향이 반복적으로 변하도록 지그-재그(zig-zag) 형태로 형성되어 있다. 유체채널(104) 중 유체의 유동 방향이 반복적으로 변하는 지그-재그 형태로 형성된 부분(CLR)은 세포 용해 영역(Cell Lysis Region)이다. Of the fluid channel 104, the portion (CLR) positioned between the sample solution injection unit 102, the solution injection unit 103, and the luminescence reaction solution injection unit 105 is a source of fluid flowing inside the fluid channel 104. It can be configured so that the flow direction changes or switches repeatedly. Referring to FIG. 4 , a portion (CLR) of the fluid channel 104 positioned below the body portion 101 is formed in a zig-zag shape so that the flow direction of the fluid repeatedly changes. Among the fluid channels 104, the portion (CLR) formed in a zig-zag shape in which the flow direction of fluid repeatedly changes is a cell lysis region.

유체채널(104) 중 바이오에어로졸과 용해액이 혼합되어 흐르는 부분(CLR)은 유체의 유동 방향이 반복적으로 변하거나 전환되도록 형성될 수 있다.The part (CLR) of the fluid channel 104 in which the bioaerosol and the lysate are mixed and flows may be formed such that the flow direction of the fluid is repeatedly changed or switched.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광유체 생물 발광 검출기(100)는 바이오에어로졸(BA)의 세포 내부에 있는 ATP를 이용하여 발광을 검출해야 하는데 이를 위해서는 바이오에어로졸의 세포벽을 파괴하거나 세포를 용해해서(Cell lysis) ATP를 추출해야 한다. Referring to FIG. 5, the optofluidic bioluminescence detector 100 according to an embodiment of the present invention needs to detect luminescence using ATP inside the cells of bioaerosol (BA). To this end, the cell walls of bioaerosol are destroyed. Alternatively, ATP must be extracted by cell lysis.

발광반응액 주입부(105)에서 주입되는 발광반응액과 바이오에어로졸이 만나기 전에 바이오에어로졸의 세포벽이 파괴되어야 충분한 ATP가 발광반응액과 반응할 수 있다. 따라서, Lysis 용액과 같은 용해액이 바이오에어로졸과 혼합되어 있는 시간이 길수록 바이오에어로졸(BA)의 세포벽이 파괴되거나 세포가 용해되어 ATP가 원활하게 배출될 수 있다.Cell walls of the bioaerosol must be destroyed before the light emitting reaction liquid injected from the light emitting reaction liquid injection unit 105 meets the bioaerosol so that sufficient ATP can react with the light emitting reaction liquid. Therefore, the longer the time when the lysis solution such as the Lysis solution is mixed with the bioaerosol is, the cell walls of the bioaerosol (BA) are destroyed or the cells are lysed so that ATP can be smoothly discharged.

본 발명의 일 실시예에 따른 광유체 생물 발광 검출기(100)의 유체채널(104)은 샘플액 주입부(102), 용해액 주입부(103) 및 발광반응액 주입부(109) 사이에 위치하는 부분이 가장 길게 형성될 수 있다. 즉, 유체채널(104) 중 세포 용해 영역(CLR)이 가장 긴 부분을 차지한다. 세포 용해 영역(CLR)의 유체채널(104)이 가장 긴 부분을 차지하기 때문에 세포 용해 영역(CLR)을 통과하는 동안 바이오에어로졸은 용해액과 충분히 혼합되는데 필요한 시간을 확보할 수 있고 바이오에어로졸의 농도를 측정하는데 필요한 ATP가 배출될 수 있다.The fluid channel 104 of the optofluidic bioluminescence detector 100 according to an embodiment of the present invention is positioned between the sample solution injection unit 102, the solution injection unit 103, and the luminescent reaction solution injection unit 109. The part to do can be formed the longest. That is, the cell lysis region (CLR) occupies the longest part of the fluid channel 104 . Since the fluid channel 104 of the cell lysis region (CLR) occupies the longest part, it is possible to secure the time required for the bioaerosol to be sufficiently mixed with the lysate while passing through the cell lysis region (CLR), and to obtain the concentration of the bioaerosol. ATP needed to measure can be released.

용해액으로 사용하는 Lysis 용액이 바이오에어로졸의 세포벽을 용해하거나 파괴하는데 약 3분 정도의 시간이 필요하다. 따라서, 유체채널(104)은 바이오에어로졸과 용해액이 세포 용해 영역(CLR)을 통과하는데 3분 이상의 시간이 소요되도록 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 세포 용해 영역(CLR) 전체를 통과하는데 걸리는 시간이 3분 정도가 되어야 하는 것은 아니고, 세포 용해 영역(CLR) 중 앞쪽에 위치하는 몇 개의 채널을 통과하는데 걸리는 시간이 3분 정도가 되도록 형성해도 무방하다.It takes about 3 minutes for the Lysis solution used as the dissolving solution to dissolve or destroy the cell walls of the bioaerosol. Therefore, the fluidic channel 104 is preferably formed so that it takes 3 minutes or longer for the bioaerosol and the lysate to pass through the cell lysis region (CLR). However, the time taken to pass through the entire cell lysis region (CLR) does not have to be about 3 minutes, and the time taken to pass through several channels located in the front of the cell lysis region (CLR) is formed to be about 3 minutes. also free

한편, 바이오에어로졸의 세포벽이 lysis 용액과 같은 용해액과 반응하여 녹거나 파괴되기 위해서는 반응 온도가 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 즉, ATP 추출 효율을 높이기 위해서는 바이오에어로졸과 용해액이 혼합되는 세포 용해 영역(CLR)의 온도를 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 광유체 생물 발광 검출기(100)는 유체채널(104) 중 세포 용해 영역(CLR)의 온도를 제어하는 온도조절부(107)를 포함할 수 있다. 온도조절부(107)는 제어부(190)에 의해서 작동이 제어될 수 있다.On the other hand, in order for the cell wall of the bioaerosol to react with a lysing solution such as a lysis solution to be melted or destroyed, the reaction temperature is preferably maintained constant. That is, in order to increase the ATP extraction efficiency, it is preferable to maintain a constant temperature of the cell lysis region (CLR) where the bioaerosol and the lysate are mixed. To this end, the optofluidic bioluminescence detector 100 may include a temperature controller 107 that controls the temperature of the cell lysis region CLR in the fluidic channel 104 . Operation of the temperature control unit 107 may be controlled by the control unit 190 .

온도조절부(107)는 세포 용해 영역(CLR)의 후면에 배치되는 것이 바람직한데 세포 용해 영역(CLR) 전체가 온도조절부(107)에 놓이도록 배치되는 것이 바람직하다. 온도조절부(107)는 세포 용해 영역(CLR)의 온도가 상온을 유지하도록 온도를 조절하거나 4℃ 내지 30℃가 되도록 온도를 조절할 수 있다. 세포 용해 영역(CLR)의 온도가 4℃ 미만이 되면 활성이 저하되기 때문에 4℃ 이상이 되도록 온도를 조절하는 것이 바람직하다.The temperature control unit 107 is preferably disposed behind the cell lysis region (CLR), and it is preferable that the entire cell lysis region (CLR) is placed on the temperature control unit 107. The temperature control unit 107 may adjust the temperature so that the temperature of the cell lysis region (CLR) is maintained at room temperature or 4°C to 30°C. When the temperature of the cell lysis region (CLR) is lower than 4°C, the activity decreases, so it is preferable to adjust the temperature to 4°C or higher.

유체채널(104)의 세포 용해 영역(CLR)을 통과하면서 바이오에어로졸에서 추출된 ATP는 발광반응액 주입부(105)에서 주입되는 발광반응액(109)과 만나게 된다.While passing through the cell lysis region (CLR) of the fluid channel 104, the ATP extracted from the bioaerosol meets the luminescence reaction liquid 109 injected from the luminescence reaction liquid injection unit 105.

발광반응액 주입부(105)는 ATP가 반응하여 빛을 발산하는 발광반응액이 유입될 수 있다. 발광반응액으로는 luciferin-luciferase 용액이 사용될 수 있다. 제어부(190)는 연동 펌프로 마련되는 유체기계(155)의 작동을 조절하여 광유체 생물 발광 검출기(100)에 주입되는 발광반응액의 공급유량, 공급시간, 공급빈도 등을 제어할 수 있다.A light emitting reaction liquid in which ATP reacts and emits light may be introduced into the light emitting reaction liquid injection unit 105 . A luciferin-luciferase solution may be used as the luminescence reaction solution. The control unit 190 may control the supply flow rate, supply time, and supply frequency of the light emitting reaction liquid injected into the optofluidic bioluminescence detector 100 by controlling the operation of the fluid machine 155 provided as a peristaltic pump.

발광반응액 주입부(105)를 통해 유입된 발광반응액(luciferin-luciferase 용액)은 유체채널(104)을 흐르게 되는데, 발광반응액 주입부(105)는 발광반응액 채널(105a)의 일단과 연결되고 발광반응액 채널(105a)의 타단은 세포 용해 영역(CLR)의 출구측 유체채널(104)과 연결될 수 있다. 여기서, 발광반응액 채널(105a)은 유체채널(104)과 동일한 형태로 마련되는 것이 바람직하다.The light-emitting reaction liquid (luciferin-luciferase solution) introduced through the light-emitting reaction liquid injection unit 105 flows through the fluid channel 104, and the light-emitting reaction liquid injection unit 105 connects one end and the other end of the light-emitting reaction liquid channel 105a. The other end of the luminescent reaction solution channel 105a may be connected to the fluid channel 104 at the outlet of the cell lysis region CLR. Here, it is preferable that the luminescence reaction liquid channel 105a is provided in the same shape as the fluid channel 104.

발광반응액 채널(105a)을 흐르는 발광반응액과 세포 용해 영역(CLR)을 통과하는 바이오에어로졸의 ATP는 발광반응채널(109a)로 흐르게 된다. 발광반응채널(109a)의 일단은 발광반응액 채널(105a)의 타단 및 세포 용해 영역(CLR)의 출구측 유체채널(104)과 연결될 수 있다. 발광반응 채널(109a)의 타단은 검출부(106)에 연결될 수 있다.The luminescent reaction liquid flowing through the luminescent reaction solution channel 105a and the ATP of the bioaerosol passing through the cell lysis region (CLR) flow into the luminescence reaction channel 109a. One end of the luminescence reaction channel 109a may be connected to the other end of the luminescence reaction liquid channel 105a and the fluid channel 104 at the outlet of the cell lysis region CLR. The other end of the luminescence reaction channel 109a may be connected to the detector 106 .

이와 같이, 샘플액 주입부(102)에서 주입된 샘플액에 포함된 바이오에어로졸과 용해액 주입부(103)에서 주입된 용해액은 샘플액 주입부(102), 용해액 주입부(103) 및 발광반응액 주입부(105) 사이에 위치하는 유체채널(104, CLR)을 흐르는 동안 혼합되어 서로 반응한 상태로 발광반응액 주입부(105)에서 주입된 발광반응액과 검출부(106)에 유입될 수 있다.In this way, the bioaerosol included in the sample solution injected from the sample solution injection unit 102 and the lysate injected from the solution injection unit 103 are injected into the sample solution injection unit 102, the solution injection unit 103 and The light emitting reaction liquid injected from the light emitting reaction liquid injection unit 105 and the detection unit 106 are introduced into the light emitting reaction liquid injection unit 105 while being mixed and reacted with each other while flowing through the fluid channel 104 (CLR) located between the light emitting reaction liquid injection unit 105. It can be.

ATP는 발광반응 채널(109a)을 흐르는 동안 luciferin-luciferase 용액과 같은 발광반응액에 의해 AMP로 변하면서 빛을 발산하게 된다.While flowing through the luminescent reaction channel 109a, ATP is converted into AMP by a luminescent reaction solution such as a luciferin-luciferase solution and emits light.

검출부(106)는 발광반응액과 반응하여 빛을 발산하는 ATP를 모으는 부분이다. 검출부(106)에 ATP가 모이기 때문에 발산되는 빛의 양을 늘일 수 있다. 검출부(106)는 ATP가 모여서 발산되는 빛이 충분히 발생할 수 있도록 유체채널(104)의 직경 또는 크기 보다 굵거나 크게 형성되는 것이 바람직하다. 도 4를 참조하면, 검출부(106)는 그 좌측에 연결되어 있는 발광반응 채널(109a) 및 우측에 연결되어 있는 배출 채널(109b) 보다 굵고 크게 형성되어 있다.The detection unit 106 is a part that collects ATP that reacts with the luminescence reaction solution and emits light. Since ATP is collected in the detector 106, the amount of emitted light can be increased. The detection unit 106 is preferably formed thicker or larger than the diameter or size of the fluidic channel 104 so that ATP is collected and emitted light can be sufficiently generated. Referring to FIG. 4 , the detection unit 106 is thicker and larger than the emission channel 109a connected to its left side and the discharge channel 109b connected to its right side.

검출부(106)는 ATP가 발산하는 빛을 이용해서 바이오에어로졸의 농도를 측정하는 부분이기 때문에 측정할 수 있을 정도의 광량을 만들 수 있어야 하고 빛이 외부로 전달될 수 있어야 한다. 따라서, 검출부(106)는 유체채널(104)의 직경 또는 크기 보다 큰 형태 예를 들면 둥근 모양으로 형성되는 것이 바람직하다. 도 4에 도시된 검출부(106)는 위에서 보면 거의 동그란 모양을 가진다. 또한, 검출부(106)는 투명하게 형성되어야 검출부(106)에서 배출되는 빛을 형광 측정 센서(180)가 측정할 수 있다.Since the detector 106 is a part that measures the concentration of the bioaerosol using light emitted from ATP, it should be able to generate a measurable amount of light and transmit the light to the outside. Therefore, the detection unit 106 is preferably formed in a shape larger than the diameter or size of the fluid channel 104, for example, in a round shape. The detection unit 106 shown in FIG. 4 has a substantially round shape when viewed from above. In addition, the detector 106 should be transparent so that the fluorescence sensor 180 can measure the light emitted from the detector 106 .

검출부(106)에서 발산되는 빛을 측정할 수 있도록 검출부(106)의 상부에 형광 측정 센서(180)가 위치하는 것이 바람직하다. 형광 측정 센서(180)는 검출부(106)에서 발산되는 빛의 RLU(Relative Light Unit)을 측정하여 그 값을 디스플레이부(195)에 실시간을 보여주게 된다.It is preferable that the fluorescence measurement sensor 180 is positioned above the detector 106 to measure light emitted from the detector 106 . The fluorescence measurement sensor 180 measures a Relative Light Unit (RLU) of light emitted from the detector 106 and displays the value on the display unit 195 in real time.

형광 측정 센서(180)는 PMT(photomultiplier tube)가 이용될 수 있다.A photomultiplier tube (PMT) may be used as the fluorescence measurement sensor 180 .

한편, 검출부(106)에서 외부로 발산되는 빛은 등방향으로 퍼지기 때문에 등방향으로 퍼지는 빛의 직선 광경로 상에 형광 측정 센서(180)가 위치하면 정확한 측정이 가능하다. 다만, 형광 측정 센서(180)로 전달되는 광량을 늘이기 위해서 검출부(106)의 하면에는 광반사부(108)를 마련할 수 있다.On the other hand, since the light emitted from the detection unit 106 spreads in the same direction, accurate measurement is possible when the fluorescence measurement sensor 180 is positioned on a straight optical path of the light spreading in the same direction. However, in order to increase the amount of light transmitted to the fluorescence measurement sensor 180, a light reflection unit 108 may be provided on the lower surface of the detection unit 106.

광반사부(108)는 검출부(106)를 기준으로 형광 측정 센서(180)와 대향하는 위치에 마련되는 것이 바람직하다. 검출부(106)의 하면에 광반사부(108)를 배치하고 검출부(106)의 상면에 형광 측정 센서(180)를 배치하면, 검출부(106)에서 위쪽으로 발산되는 빛은 형광 측정 센서(180)에 바로 전달되고 검출부(106)의 아래쪽으로 발산되는 빛(L, 도 5 참조)은 광반사부(108)에서 반사되어 형광 측정 센서(180)에 전달될 수 있다. 광반사부(108)를 배치함으로써 형광 측정 센서(180)가 측정하는 광량을 늘일 수 있다.The light reflection unit 108 is preferably provided at a position facing the fluorescence measuring sensor 180 based on the detection unit 106 . When the light reflection unit 108 is disposed on the lower surface of the detection unit 106 and the fluorescence measurement sensor 180 is disposed on the upper surface of the detection unit 106, the light emitted upward from the detection unit 106 is the fluorescence measurement sensor 180 Light (L, see FIG. 5) transmitted directly to and emitted downward from the detector 106 may be reflected by the light reflector 108 and transmitted to the fluorescence measurement sensor 180. By disposing the light reflection part 108, the amount of light measured by the fluorescence sensor 180 can be increased.

광반사부(108)는 평면 거울 또는 오목 거울 형태를 가지는 것이 바람직하다. 광반사부(108)가 오목 거울로 형성되는 경우에는 평면 거울로 형성되는 경우 보다 많은 광량이 형광 측정 센서(180)에 전달될 수 있다. 이와 같이, 광반사부(108)는 발산된 빛을 반사시켜서 형광 측정 센서(180)의 민감도를 향상시킬 수 있다.The light reflection part 108 preferably has a flat mirror or concave mirror shape. When the light reflector 108 is formed of a concave mirror, a greater amount of light may be transmitted to the fluorescence measuring sensor 180 than when the light reflector 108 is formed of a flat mirror. As such, the light reflection unit 108 may improve the sensitivity of the fluorescence measurement sensor 180 by reflecting the emitted light.

검출부(160)에서 빛을 발산한 ATP가 포함된 유체는 배출 채널(109b)을 통과한 후 유체 배출부(109)를 통해 몸체부(101)의 외부로 배출된다.The fluid containing ATP emitted by the detector 160 passes through the discharge channel 109b and is then discharged to the outside of the body 101 through the fluid discharge unit 109 .

본 발명의 일 실시예에 따른 광유체 생물 발광 검출기(100)는 유체채널(104) 등을 미세하게 형성할 수 있기 때문에 바이오에어로졸 검출에 필요한 시료(샘플액, 용해액, 발광반응액 등)를 적게 사용할 수 있고 시스템(10)을 소형화를 구현할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 세포 용해 영역(CLR)의 이웃하는 유체채널 간격이 5mm 정도가 되도록 광유체 생물 발광 검출기(100)를 소형화하는 것이 가능하다.Since the optofluidic bioluminescence detector 100 according to an embodiment of the present invention can form a fluid channel 104 finely, samples (sample solution, solution solution, luminescence reaction solution, etc.) necessary for bioaerosol detection It is possible to use less and realize miniaturization of the system 10 . For example, as shown in FIG. 4 , it is possible to miniaturize the optofluidic bioluminescence detector 100 such that the distance between adjacent fluid channels in the cell lysis region (CLR) is about 5 mm.

도 5를 참조하면, 포집된 바이오에어로졸(BA)이 광유체 생물 발광 검출기(100)로 주입되면 미세 유체채널(104) 내부에서 용해액인 Lysis 용액과 혼합되어 바이오에어로졸(BA)이 용해된다. 그 과정에서 ATP(adenosine triphosphate)가 추출된다. 추출된 ATP는 발광반응액인 Luciferin-Luciferase 용액과 혼합되어 반응하여 빛(L)을 발산하고, 형광 측정 센서(180)는 빛을 측정하게 된다.Referring to FIG. 5 , when the collected bioaerosol (BA) is injected into the optofluidic bioluminescence detector 100, it is mixed with a Lysis solution, which is a dissolution solution, inside the microfluidic channel 104, and the bioaerosol (BA) is dissolved. In the process, ATP (adenosine triphosphate) is extracted. The extracted ATP is mixed and reacted with a Luciferin-Luciferase solution, which is a luminescent reaction solution, to emit light (L), and the fluorescence measuring sensor 180 measures the light.

도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(10)에 사용되는 광유체 생물 발광 검출기의 제2 실시예가 도시되어 있다.6 shows a second embodiment of an optofluidic bioluminescence detector for use in system 10 according to one embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 광유체 생물 발광 검출기(200)는, 몸체부(201); 몸체부(201)에 형성되는 샘플액 주입부(202); 샘플액 주입부(202)의 일측에 형성되는 용해액 주입부(203); 샘플액 주입부(202) 및 용해액 주입부(203)와 연통하도록 몸체부(201)에 형성된 유체채널(204); 유체채널(204)과 연통하도록 몸체부(201)에 형성되는 발광반응액 주입부(205); 유체채널(204)과 연통하도록 몸체부(201)에 형성되는 유체 배출부(209); 및 발광반응액 주입부(209), 유체채널(204) 및 유체 배출부(209)와 연통하도록 몸체부(201)에 형성되는 검출부(206);를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the optofluidic bioluminescence detector 200 includes a body portion 201; a sample liquid injection unit 202 formed in the body unit 201; a solution injection unit 203 formed on one side of the sample solution injection unit 202; a fluid channel 204 formed in the body 201 to communicate with the sample solution injection unit 202 and the solution injection unit 203; a light emitting reaction solution injection unit 205 formed in the body portion 201 to communicate with the fluid channel 204; a fluid outlet 209 formed in the body 201 to communicate with the fluid channel 204; and a detection unit 206 formed in the body 201 to communicate with the light emitting reaction liquid injection unit 209, the fluid channel 204, and the fluid discharge unit 209.

도 6에 도시된 광유체 생물 발광 검출기(200)의 샘플액 채널(202a), 용해액 채널(203a), 발광반응액 채널(205a), 발광반응 채널(209a), 배출 채널(209b) 등은 도 4에 도시된 광유체 생물 발광 검출기(100)와 동일하다. 다만, 유체채널(204)의 형상, 검출부(206)의 형상이 도 4의 광유체 생물 발광 검출기(100)와 차이가 있다. 이하에서는 차이가 있는 부분에 대해서 자세히 설명한다.The sample solution channel 202a, the solution channel 203a, the luminescence reaction solution channel 205a, the luminescence reaction channel 209a, the discharge channel 209b, etc. of the optofluidic bioluminescence detector 200 shown in FIG. It is the same as the optofluidic bioluminescence detector 100 shown in FIG. 4 . However, the shape of the fluid channel 204 and the shape of the detector 206 are different from those of the optofluidic bioluminescence detector 100 of FIG. 4 . Hereinafter, the differences are described in detail.

도 6에 도시된 광유체 생물 발광 검출기(200)의 경우, 유체채널(204) 중 바이오에어로졸과 용해액이 혼합되는 부분(CLR), 발광반응액과 바이오에어로졸의 ATP가 혼합되는 부분(BLR) 반복적인 지그-재그 형태를 가진다.In the case of the optofluidic bioluminescence detector 200 shown in FIG. 6, in the fluid channel 204, a part where the bioaerosol and the lysate are mixed (CLR), and a part where the luminescence reaction liquid and ATP of the bioaerosol are mixed (BLR) It has a repetitive zig-zag pattern.

상기에서 설명한 바와 같이, 바이오에어로졸의 세포벽이 용해액(lysis 용액)에 의해서 용해되기 위해서는 3분 정도의 시간을 확보하는 것이 바람직한데, 이를 위해 바이오에어로졸이 용해액과 혼합되는 세포 용해 영역(CLR)의 유체채널(204)은 상하방향 뿐만 아니라 좌우방향으로 유동 방향이 반복적으로 변하거나 전환되도록 형성될 수 있다. As described above, it is preferable to secure a time of about 3 minutes in order for the cell walls of the bioaerosol to be dissolved by the lysis solution. For this, the cell lysis region (CLR) where the bioaerosol is mixed with the lysis solution The fluid channel 204 may be formed such that the flow direction repeatedly changes or is switched in the left and right directions as well as the up and down directions.

도 6을 참조하면, 세포 용해 영역(CLR)의 유체채널(204)은 상하방향을 따라 반복적으로 유동 방향이 변하도록 형성되어 있는데, 상하방향으로 마련된 유체채널(204)은 좌우방향으로 유동 방향이 변하면서 상하방향으로 마련되어 있다. 따라서, 도 6의 광유체 생물 발광 검출기(200)의 세포 용해 영역(CLR)은 도 4의 광유체 생물 발광 검출기(100)의 세포 용해 영역(CLR)과 동일 면적 내에서 길이가 더 긴 유체채널(204)을 가질 수 있다. 또한, 세포 용해 영역(CLR)의 유체채널의 길이가 동일하면, 도 4의 경우 보다 도 6의 경우가 세포 용해 영역(CLR)의 크기 또는 면적을 줄일 수 있기 때문에 광유체 생물 발광 검출기(200)의 소형화에 유리하다.Referring to FIG. 6, the fluid channel 204 of the cell lysis region (CLR) is formed so that the flow direction repeatedly changes along the vertical direction. The fluid channel 204 provided in the vertical direction has a flow direction in the left and right directions It is arranged in an up and down direction while changing. Therefore, the cell lysis region (CLR) of the optofluidic bioluminescence detector 200 of FIG. 6 is a longer fluidic channel within the same area as the cell lysis region (CLR) of the optofluidic bioluminescence detector 100 of FIG. (204). In addition, if the length of the fluid channel of the cell lysis region (CLR) is the same, the size or area of the cell lysis region (CLR) can be reduced in the case of FIG. 6 compared to the case of FIG. is advantageous for the miniaturization of

또한, 도 6에 도시된 광유체 생물 발광 검출기(200)는 유체채널(204) 중 바이오에어로졸과 용해액의 혼합액(즉, ATP가 추출된 상태)과 발광반응액이 혼합되어 흐르는 부분(BLR)은 유체의 유동 방향이 반복적으로 변하거나 전환되도록 형성될 수 있다.In addition, in the optofluidic bioluminescence detector 200 shown in FIG. 6, in the fluid channel 204, a mixture of bioaerosol and dissolving solution (ie, ATP is extracted) and a luminescent reaction solution are mixed and flowed (BLR) may be formed such that the flow direction of the fluid is repeatedly changed or switched.

후술하겠지만 도 6에 도시된 광유체 생물 발광 검출기(200)는 도 4에 도시된 검출기(100) 보다 검출부(206)의 크기가 작다. 따라서, 검출기(206) 내에서 ATP와 발광반응액이 반응할 시간이 도 4의 검출기(100) 보다 충분하지 않고 이럴 경우 검출부(206)에서 충분한 광량이 나오지 않을 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 도 6에 도시된 제2 실시예에 따른 광유체 생물 발광 검출기(200)의 유체채널(204)은 세포 용해 영역(CLR)을 통과한 바이오에어로졸의 ATP가 발광반응액과 반응하는 시간을 확보할 수 있도록 발광 반응 영역(BLR)을 포함할 수 있다.As will be described later, the optofluidic bioluminescence detector 200 shown in FIG. 6 has a smaller detector 206 than the detector 100 shown in FIG. 4 . Therefore, the reaction time between ATP and the luminescent reaction solution within the detector 206 is not sufficient compared to the detector 100 of FIG. 4 , and in this case, a sufficient amount of light may not be emitted from the detector 206 . In order to solve this problem, the fluidic channel 204 of the optofluidic bioluminescence detector 200 according to the second embodiment shown in FIG. A light emitting response region (BLR) may be included to secure a reaction time.

도 6에 도시된 바와 같이, 유체채널(204)의 발광 반응 영역(BLR)은 발광반응액 채널(205a)의 타단과 세포 용해 영역(CLR)의 출구측 채널이 합류하는 지점부터 형성되며, 세포 용해 영역(CLR)과 비슷하게 상하방향 및 좌우방향으로 유동 방향이 변하도록 형성될 수 있다. 발광 반응 영역(BLR)이 충분히 긴 유체채널로 형성되기 때문에 ATP는 발광 반응 영역(BLR)을 통과하는 동안 발광반응액과 반응할 수 있는 시간을 충분히 확보할 수 있고 형광 측정 센서(180)에서 측정에 필요한 충분한 광량을 만들어 낼 수 있다.As shown in FIG. 6, the luminescent response region (BLR) of the fluidic channel 204 is formed from the point where the other end of the luminescent reaction solution channel 205a and the exit channel of the cell lysis region (CLR) join, Similar to the melting region CLR, the flow direction may be changed in the vertical and horizontal directions. Since the luminescence reaction region (BLR) is formed as a sufficiently long fluid channel, ATP can secure sufficient time to react with the luminescence reaction solution while passing through the luminescence reaction region (BLR) and measured by the fluorescence measuring sensor 180 It can produce sufficient amount of light required for

한편, 도 4에 도시된 제1 실시예에 따른 광유체 생물 발광 검출기(100)의 경우에는 검출부(106) 내부에 기포 또는 버블이 생길 수 있다. 왜냐하면 검출부(106)에 연결된 유체채널(104) 보다 검출부(106)가 크기 때문에 유체채널(104)을 통해 검출부(106)에 유입된 공기가 검출부(106)를 빠져나가지 않고 검출부(106)의 내부에 기포를 만들 공간적 여유가 충분하기 때문이다. 검출부(106)의 내부에 기포 또는 버블이 존재하게 되면 검출부(106)에서 발산되는 광량이 변할 수 있고 이에 따라 형광 측정 센서(180)의 측정 결과가 정확하지 않을 수 있다.Meanwhile, in the case of the optofluidic bioluminescence detector 100 according to the first embodiment shown in FIG. 4 , air bubbles or bubbles may be generated inside the detector 106 . Because the detection unit 106 is larger than the fluid channel 104 connected to the detection unit 106, the air introduced into the detection unit 106 through the fluid channel 104 does not escape the detection unit 106 and the inside of the detection unit 106 This is because there is enough space to create bubbles in If air bubbles or bubbles exist inside the detection unit 106, the amount of light emitted from the detection unit 106 may change, and accordingly, a measurement result of the fluorescence measurement sensor 180 may not be accurate.

도 6에 도시된 제2 실시예에 따른 광유체 생물 발광 검출기(200)는 검출부(206)의 내부에 기포 또는 버블이 발생하지 않도록 형성되어 있다. 즉, 바이오에어로졸의 ATP, 용해액 및 발광반응액이 혼합되어 흐르는 발광반응 채널(209a)과 유체 배출부(209) 사이에 위치하는 검출부(206)는 직경 또는 크기가 유체 채널 보다 완만하게 증가하거나 감소하는 형태로 형성될 수 있다.The optofluidic bioluminescence detector 200 according to the second embodiment shown in FIG. 6 is formed so that air bubbles or bubbles are not generated inside the detector 206 . That is, the detection unit 206 located between the luminescent reaction channel 209a where the ATP of the bioaerosol, the lysate, and the luminescent reaction liquid are mixed and flowing and the fluid discharge unit 209 increases in diameter or size more gently than the fluid channel, or It can be formed in a decreasing form.

도 6을 참조하면, 검출부(206)는 발광반응 채널(209a) 또는 배출 채널(209b)의 길이방향을 따라 길게 형성되되 검출부(206)의 직경 또는 크기가 서서히 커진 후 서서히 작아지는 형태를 가진다. 검출부(206)가 유체의 유동방향을 따라 길쭉한 형태를 가지기 때문에 검출부(206)의 내부에 유입된 유체의 젖음 특성이 검출부(206)의 내부에 전체적으로 미치게 되어 검출부(206)의 내부에 기포 또는 버블이 존재하기 어려운 환경이 조성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the detection unit 206 is formed long along the longitudinal direction of the emission channel 209a or the discharge channel 209b, but the diameter or size of the detection unit 206 gradually increases and then gradually decreases. Since the detection unit 206 has an elongated shape along the flow direction of the fluid, the wetting characteristics of the fluid introduced into the detection unit 206 extends throughout the detection unit 206, so that bubbles or bubbles are formed inside the detection unit 206. An environment that is difficult to exist can be created.

도 6에 도시하지는 않았지만, 세포 용해 영역(CLR)의 후면에는 온도조절부(미도시)가 마련되고, 검출부(206)의 후면에는 광반사부(미도시)가 마련될 수 있다. 도 6에 도시된 광유체 생물 발광 검출기(200에 구비되는 상기 온도조절부 및 광반사부는 도 4에 도시된 광유체 생물 발광 검출기(100)의 온도조절부(107) 및 광반사부(108)와 동일하다.Although not shown in FIG. 6 , a temperature control unit (not shown) may be provided on the rear side of the cell lysis region CLR, and a light reflection unit (not shown) may be provided on the rear side of the detection unit 206 . The temperature control unit and the light reflection unit provided in the optofluidic bioluminescence detector (200) shown in FIG. is the same as

한편, 도 7은 습식 사이클론으로 마련되는 포집부(110)의 미세입자 크기 별 및 총 포집 효율을 나타내는 그래프이다. 입자의 크기에 따라 포집 효율의 차이는 크게 나타나지 않았으며, 총 포집 효율은 99.5%를 가짐이 확인되었다.Meanwhile, FIG. 7 is a graph showing the total collection efficiency and the size of fine particles of the collection unit 110 provided as a wet cyclone. There was no significant difference in collection efficiency depending on the particle size, and it was confirmed that the total collection efficiency was 99.5%.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템(10)의 다양한 바이오에어로졸의 농도에 따른 바이오에어로졸 검출 민감도를 보여주는 그래프이다. 공기 중으로 그람 양성균 바이오에어로졸(표피포도상구균(S.epidermidis), 고초균(B.subtilis), 마이크로코커스 루테우스(M.luteus))과, 그람 음성균 바이오에어로졸(대장균(E.coli), 엔테로박터 애로진스(E.aerogens), 폐렴막대균(K.pneumoniae))을 분무하여 습식 사이클론의 포집부(110)로 포집한 후 평가를 진행하였다. 그 결과, 바이오에어로졸의 농도가 증가함에 따라 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템(10)의 RLU값도 증가하는 경향을 보임이 확인되었다. 이는 바이오에어로졸의 농도가 높을수록 더 많은 ATP가 추출되어 생물 발광도가 증가함을 나타낸 결과이다. 8 is a graph showing bioaerosol detection sensitivity according to various bioaerosol concentrations of the bioaerosol real-time detection system 10 according to an embodiment of the present invention. In the air, Gram-positive bioaerosols (S.epidermidis, B.subtilis, M.luteus) and Gram-negative bacteria bioaerosols (E.coli, Enterobacter arrowroot) E. aerogens and K. pneumoniae) were sprayed and collected by the collecting unit 110 of the wet cyclone, and then the evaluation was conducted. As a result, it was confirmed that the RLU value of the bioaerosol real-time detection system 10 tended to increase as the bioaerosol concentration increased. This is a result showing that the higher the bioaerosol concentration, the more ATP is extracted and the bioluminescence increases.

도 9는 실험실에서의 바이오에어로졸 농도 변화에 대한 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템(10)의 실시간 모니터링 민감도를 보여주는 그래프이다. 바이오에어로졸의 농도가 각각 130개/cm3, 200개/cm3 가 되었을 때, 바이오에어로졸 분무를 중단하면서 검출 시스템(10)의 실시간 모니터링 민감도를 측정한 결과이다. 바이오에어로졸의 일례로 표피포도상구균을 사용하였다. 이 결과로 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템(10)이 공기 중 바이오에어로졸의 농도 변화를 신속하고 정확하게 추적하는 것을 확인하였다.9 is a graph showing the real-time monitoring sensitivity of the bioaerosol real-time detection system 10 for bioaerosol concentration changes in a laboratory. This is the result of measuring the real-time monitoring sensitivity of the detection system 10 while stopping the spraying of the bioaerosol when the concentrations of the bioaerosol reached 130/cm 3 and 200/cm 3 , respectively. As an example of the bioaerosol, Staphylococcus epidermidis was used. As a result, it was confirmed that the bioaerosol real-time detection system 10 quickly and accurately tracks the concentration change of the bioaerosol in the air.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, in one embodiment of the present invention, specific details such as specific components and limited embodiments and drawings have been described, but this is only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is based on the above embodiments. It is not limited, and those skilled in the art can make various modifications and variations from these descriptions. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be determined, and all things equivalent or equivalent to the claims as well as the following claims belong to the scope of the present invention.

10: 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템
100,200: 광유체 생물 반응 검출기
101,201: 몸체부 102,202: 샘플액 주입부
103,203: 용해액 주입부 104,204: 유체채널
105,205: 발광반응액 주입부 106,206: 검출부
107: 온도조절부 108: 광반사부
109,209: 유체 배출부 110: 포집부
180: 형광 측정 센서 190: 제어부
10: bioaerosol real-time detection system
100,200: optofluidic bioreaction detector
101,201: body part 102,202: sample liquid injection part
103,203: solution injection unit 104,204: fluid channel
105,205: light emitting reaction liquid injection unit 106,206: detection unit
107: temperature control unit 108: light reflection unit
109,209: fluid discharge unit 110: collection unit
180: fluorescence measurement sensor 190: control unit

Claims (12)

몸체부;
상기 몸체부에 형성되는 샘플액 주입부;
상기 샘플액 주입부의 일측에 형성되는 용해액 주입부;
상기 샘플액 주입부 및 상기 용해액 주입부와 연통하도록 상기 몸체부에 형성된 유체채널;
상기 유체채널과 연통하도록 상기 몸체부에 형성되는 발광반응액 주입부;
상기 유체채널과 연통하도록 상기 몸체부에 형성되는 유체 배출부; 및
상기 발광반응액 주입부, 상기 유체채널 및 상기 유체 배출부와 연통하도록 상기 몸체부에 형성되는 검출부;를 포함하고,
상기 샘플액 주입부에서 주입된 샘플액에 포함된 바이오에어로졸과 상기 용해액 주입부에서 주입된 용해액은 상기 샘플액 주입부, 상기 용해액 주입부 및 상기 발광반응액 주입부 사이에 위치하는 상기 유체채널을 흐르는 동안 혼합되어 서로 반응한 상태로 상기 발광반응액 주입부에서 주입된 발광반응액과 상기 검출부에 유입되며,
상기 바이오에어로졸, 상기 용해액 및 상기 발광반응액이 혼합되어 흐르는 상기 유체채널과 상기 유체 배출부 사이에 위치하는 상기 검출부는 내부에 기포 또는 버블이 발생하지 않도록 직경 또는 크기가 상기 유체채널에서부터 서서히 커진 후 상기 유체 배출부를 향해 서서히 작아지고 상기 유체채널의 내부를 흐르는 유체의 유동방향을 따라 길쭉한 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 광유체 생물 발광 검출기.
body part;
a sample liquid injection unit formed in the body;
a solution injection unit formed on one side of the sample solution injection unit;
a fluid channel formed in the body so as to communicate with the sample solution injection unit and the solution injection unit;
a light-emitting reaction solution injection unit formed in the body portion to communicate with the fluid channel;
a fluid outlet formed in the body to communicate with the fluid channel; and
A detection unit formed in the body so as to communicate with the light emitting reaction solution injection unit, the fluid channel, and the fluid discharge unit;
The bioaerosol included in the sample solution injected from the sample solution injection unit and the lysis solution injected from the lysis solution injection unit are positioned between the sample solution injection unit, the lysis solution injection unit, and the luminescence reaction solution injection unit. While flowing through the fluid channel, the light emitting reaction liquid injected from the light emitting reaction liquid injection unit and the detector are introduced in a state of being mixed and reacting with each other,
The detection unit located between the fluid discharge unit and the fluid channel in which the bioaerosol, the dissolution solution, and the luminescent reaction solution are mixed and flows has a diameter or size gradually increased from the fluid channel so that air bubbles or bubbles are not generated therein. The optofluidic bioluminescence detector, characterized in that it gradually decreases toward the fluid outlet and is formed in an elongated shape along the flow direction of the fluid flowing inside the fluid channel.
제1항에 있어서,
상기 유체채널 중 상기 샘플액 주입부, 상기 용해액 주입부 및 상기 발광반응액 주입부 사이에 위치하는 부분은 상기 유체채널의 내부를 흐르는 유체의 유동 방향이 반복적으로 변하거나 전환되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광유체 생물 발광 검출기.
According to claim 1,
A portion positioned between the sample solution injection unit, the solution injection unit, and the luminescent reaction solution injection unit among the fluid channels is formed such that the flow direction of the fluid flowing inside the fluid channel is repeatedly changed or switched. An optofluidic bioluminescence detector made with
제2항에 있어서,
상기 유체 채널은 상기 샘플액 주입부, 상기 용해액 주입부 및 상기 발광반응액 주입부 사이에 위치하는 부분이 가장 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 광유체 생물 발광 검출기.
According to claim 2,
The optofluidic bioluminescence detector, characterized in that the portion of the fluid channel located between the sample solution injection unit, the lysis solution injection unit, and the luminescent reaction solution injection unit is formed to be the longest.
제2항에 있어서,
상기 유체채널 중 상기 샘플액 주입부, 상기 용해액 주입부 및 상기 발광반응액 주입부 사이에 위치하는 부분은, 상하방향 및 좌우방향을 따라 반복적으로 유동 방향으로 변하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광유체 생물 발광 검출기.
According to claim 2,
A portion of the fluid channel positioned between the sample solution injection unit, the solution injection unit, and the luminescent reaction solution injection unit is formed to repeatedly change in the flow direction along the vertical and horizontal directions. Fluid bioluminescence detector.
제4항에 있어서,
상기 검출부는 상기 유체채널의 직경 또는 크기 보다 굵거나 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 광유체 생물 발광 검출기.
According to claim 4,
The optofluidic bioluminescence detector, characterized in that the detection unit is formed thicker or larger than the diameter or size of the fluid channel.
제4항에 있어서,
상기 유체채널 중 상기 바이오에어로졸과 상기 용해액의 혼합액과 상기 발광반응액이 혼합되어 흐르는 부분은 유체의 유동 방향이 상하방향 및 좌우방향으로 반복적으로 변하거나 전환되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광유체 생물 발광 검출기.
According to claim 4,
Of the fluid channel, in the part where the mixed solution of the bioaerosol and the dissolution solution and the light emitting reaction solution are mixed and flowed, the flow direction of the fluid is in the vertical direction and the left and right directions. An optofluidic bioluminescence detector characterized in that it is formed to be repeatedly changed or switched.
삭제delete 제2항에 있어서,
상기 유체채널 중 상기 샘플액 주입부, 상기 용해액 주입부 및 상기 발광반응액 주입부 사이에 위치하는 부분의 온도를 제어하는 온도조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광유체 생물 발광 검출기.
According to claim 2,
The optofluidic bioluminescence detector, characterized in that it comprises a temperature control unit for controlling the temperature of a portion of the fluid channel positioned between the sample solution injection unit, the solution injection unit, and the luminescent reaction solution injection unit.
제2항에 있어서,
상기 검출부의 하면에는 광반사부가 마련되는 것을 특징으로 하는 광유체 생물 발광 검출기.
According to claim 2,
Optofluidic bioluminescence detector, characterized in that the light reflection unit is provided on the lower surface of the detection unit.
바이오에어로졸을 포함하는 공기가 유입되는 흡입부;
상기 흡입부와 연통되어 상기 바이오에어로졸을 포집하는 포집부;
상기 포집부에 물을 공급하는 물 보관부;
상기 포집부에서 포집된 상기 바이오에어로졸이 물과 함께 주입되는 제1항 내지 제6항, 제8항 및 제9항 중 어느 한 항에 따른 광유체 생물 발광 검출기;
상기 광유체 생물 발광 검출기에 용해액을 공급하는 용해액 보관부;
상기 광유체 생물 발광 검출기에 발광반응액을 공급하는 발광반응액 보관부; 및
상기 광유체 생물 발광 검출기의 상기 검출부에서 발생하는 빛을 감지하는 형광 측정 센서;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템.
an inlet through which air containing bioaerosol is introduced;
a collection unit communicating with the suction unit to collect the bioaerosol;
a water storage unit supplying water to the collecting unit;
The optofluidic bioluminescence detector according to any one of claims 1 to 6, 8 and 9, in which the bioaerosol collected by the collecting unit is injected together with water;
a lysis solution storage unit supplying lysis solution to the optofluidic bioluminescence detector;
a luminescence reaction solution storage unit supplying a luminescence reaction solution to the optofluidic bioluminescence detector; and
a fluorescence measuring sensor for detecting light generated from the detection unit of the optofluidic bioluminescence detector;
Bioaerosol real-time detection system comprising a.
제10항에 있어서,
상기 포집부는 습식 사이클론으로 마련되는 것을 특징으로 하는 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템.
According to claim 10,
The bioaerosol real-time detection system, characterized in that the collecting unit is provided as a wet cyclone.
제11항에 있어서,
상기 용해액 보관부 및 상기 발광반응액 보관부에는 용해액 및 발광반응액의 냉장 보관 온도를 제어하는 온도제어소자가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 바이오에어로졸 실시간 검출 시스템.
According to claim 11,
The bioaerosol real-time detection system, characterized in that the temperature control element for controlling the refrigerated storage temperature of the lysate and the luminescent reaction liquid is formed in the lysate storage unit and the luminescent reaction liquid storage unit, respectively.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002023180A1 (en) 2000-09-18 2002-03-21 Hitachi, Ltd. Extractor and chemical analyzer
JP2003307521A (en) 2002-04-17 2003-10-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Water quality analyzing microreactor and water quality analyzer
KR101409531B1 (en) * 2012-09-05 2014-06-30 경북대학교 산학협력단 A microfluidic chip including the metal nanoparticle immobilized with carbon nanotube nanocomposites
KR102201433B1 (en) * 2019-10-10 2021-01-13 연세대학교 산학협력단 Bio aerosol monitoring apparatus using machine learning and method thereof

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102200600B1 (en) 2014-02-27 2021-01-11 엘지전자 주식회사 Airborne microbial measurement apparatus and measurement method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002023180A1 (en) 2000-09-18 2002-03-21 Hitachi, Ltd. Extractor and chemical analyzer
JP2003307521A (en) 2002-04-17 2003-10-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Water quality analyzing microreactor and water quality analyzer
KR101409531B1 (en) * 2012-09-05 2014-06-30 경북대학교 산학협력단 A microfluidic chip including the metal nanoparticle immobilized with carbon nanotube nanocomposites
KR102201433B1 (en) * 2019-10-10 2021-01-13 연세대학교 산학협력단 Bio aerosol monitoring apparatus using machine learning and method thereof

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