KR102658816B1 - 해양 미세조류 장기 배양 및 생물기원 휘발성유기화합물의 자동 분석 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해양 미세조류를 안정적으로 장기간 배양하게 하고, 미세조류에 의해 만들어지는 휘발성유기화합물을 주기적으로 자동 분석하도록 하는 해양 미세조류 장기 배양 및 생물기원 휘발성유기화합물의 자동 분석 장치에 관한 것이다.
이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은; 미세조류가 배양되는 배양조(110)와; 상기 배양조(110)에 미세조류의 생장에 필요한 영양염류가 포함된 해수를 공급하는 희석조(120)와; 상기 배양조(110)에 이산화탄소 기체를 공급하는 가스공급부(200)와; 상기 배양조(110)에서 배양되는 미세조류가 포함된 시료가 공급되어 회수되는 회수부(300)와; 상기 배양조(110)에서 미세조류의 생장 중 발생한 휘발성유기화합물이 유입되고, 상기 휘발성유기화합물을 분석하는 질량 분석기(410);를 포함하여 구성된다.
이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은; 미세조류가 배양되는 배양조(110)와; 상기 배양조(110)에 미세조류의 생장에 필요한 영양염류가 포함된 해수를 공급하는 희석조(120)와; 상기 배양조(110)에 이산화탄소 기체를 공급하는 가스공급부(200)와; 상기 배양조(110)에서 배양되는 미세조류가 포함된 시료가 공급되어 회수되는 회수부(300)와; 상기 배양조(110)에서 미세조류의 생장 중 발생한 휘발성유기화합물이 유입되고, 상기 휘발성유기화합물을 분석하는 질량 분석기(410);를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 해양 미세조류를 안정적으로 장기간 배양하게 하고, 미세조류에 의해 만들어지는 휘발성유기화합물을 주기적으로 자동 분석하도록 하는 해양 미세조류 장기 배양 및 생물기원 휘발성유기화합물의 자동 분석 장치에 관한 것이다.
일반적으로 미세조류는 뿌리, 줄기, 잎이 체계적으로 분화되지 않은 하등식물 중에서 광합성을 하는 단세포 조류로서, 해양계에서 수층과 퇴적물 어디든 존재하며, 미세조류는 생장과정에서 지연기(lag phase), 지수기(exponential phase), 정지기(stationary phase), 쇠퇴기(decline phase)를 거치고, 생장과정에서 해수 내의 이산화탄소를 소모하면서 다양한 휘발성유기화합물을 생성한다.
이러한 미세조류가 생성하는 휘발성유기화합물은 지구과학 분야(기후변화물질 연구) 및 산업체 분야(유용물질 및 악취물질 연구)에서 중요한 연구 대상으로 다루고 있다.
예를 들어, 종래 한국등록특허공보 제10-2134885호를 살펴보면, 상부 성장세포의 성장, 및 하부 성숙세포의 산물 생산에 적합한 각각 상이한 광원을 포함하는 하나 이상의 배양기를 포함하고, 상기 하나 이상의 배양기는 순차 연결된 연속식 미세조류 배양시스템으로서, 상기 배양기 하부에 위치하는 폭기 장치를 포함하고, 상기 배양 시스템은 인접하는 배양기를 상호 연결하는 복수의 밸브를 포함하며, 상기 배양시스템은 중력과 폭기량 조절에 의해 부유하는 성장세포 및 침전된 성숙세포를 분리하고 상기 성장세포를 분리하여 인접하는 배양기로 이동시키는 연속식 미세조류 배양시스템이 제시되어 있다.
그러나 종래에는 상부 성장세포의 성장, 및 하부 성숙세포의 생산에 적합한 조건을 제공하는 하나 이상의 배양기를 각각 구비하고, 이들 배양기 중에서 성숙세포를 중력으로 침전시키면서 성장세포는 폭기를 통해 부유시켜 분리한 후 인접한 다른 배양기에 옮겨 연속 배양하는 방식의 구조를 갖기 때문에 기존에는 미세조류를 배양하기 위해 다수의 배양기가 필요하여 배양 시스템의 설치를 위한 공간 확보에 제한이 있고, 기존에는 성장세포를 직접 회수하여 이동 배양시키는 방법에 따라 사용자의 편의성이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 배양기가 이산화탄소, 영양분을 포함한 해수 등을 단순 공급만 하는 구조로 이루어지기 때문에 미세조류의 지속 생장에 필요한 조건을 유지 및 충족하지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 미세조류의 생장 과정에서 발생하는 다양한 휘발성유기화합물을 정밀하게 포집하여 분석할 수 없고, 미세조류가 만들어 내는 휘발성유기화합물은 대부분 낮은 농도로 존재하여 연구 목적으로 활용하기 위해 복잡한 전처리 과정이 필요한 문제점이 있었다.
본 발명은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 배양조 및 희석조가 구비된 배양기를 제공하며, 성숙세포의 회수를 자동으로 수행되게 구성함으로써, 미세조류를 배양하기 위한 공간을 획기적으로 줄이면서 배양조의 설치 공간을 효율적으로 확보할 수 있도록 하고, 성숙세포의 자동 회수를 통해 사용자의 편의성을 향상시키도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 배양조 및 희석조에 각각 연결된 펌프를 이용해 배양조의 성숙세포를 배출하면서 희석조에 수용된 영양염류를 포함한 해수를 배양조에 공급되게 구성함으로써, 미세조류의 지속 생장에 필요한 조건을 자동으로 유지 및 충족할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 미세조류의 생장 과정에서 발생하는 휘발성유기화합물에 대한 별도의 전처리 작업 없이 이온선택형 질량분석기를 통해 사용자가 원하는 시간에 포집하여 주기적으로 정밀 분석할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은;
미세조류가 배양되는 배양조와;
상기 배양조에 미세조류의 생장에 필요한 영양염류가 포함된 해수를 공급하는 희석조와;
상기 배양조에 이산화탄소 기체를 공급하는 가스공급부와;
상기 배양조에서 배양되는 미세조류가 포함된 시료가 공급되어 회수되는 회수부와;
상기 배양조에서 미세조류의 생장 중 발생한 휘발성유기화합물이 유입되고, 상기 휘발성유기화합물을 분석하는 질량 분석기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 해양 미세조류 장기 배양 및 생물기원 휘발성유기화합물의 자동 분석 장치를 제공한다.
이러한 본 발명에 따르면, 미세조류를 배양하기 위한 공간이 획기적으로 줄어 배양조의 설치 공간에 제한이 없고, 성숙세포의 자동 회수에 의해 사용자의 편의성이 향상되며, 미세조류의 지속 생장에 필요한 조건이 자동으로 유지 및 충족되고, 미세조류의 생장 과정에서 발생하는 다양한 휘발성유기화합물들을 별도의 전처리 작업 없이 사용자가 원하는 시간에 포집하여 주기적으로 정밀 분석이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해양 미세조류 장기 배양 및 생물기원 휘발성유기화합물의 자동 분석 장치에 대한 구성도.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해양 미세조류 장기 배양 및 생물기원 휘발성유기화합물의 자동 분석 장치에 대한 사용 예시도이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해양 미세조류 장기 배양 및 생물기원 휘발성유기화합물의 자동 분석 장치에 대한 사용 예시도이다.
본 발명에 따른 해양 미세조류 장기 배양 및 생물기원 휘발성유기화합물의 자동 분석 장치를 첨부된 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
한편, 실시 예를 설명함에 있어 본 발명이 속하거나 속하지 아니한 기술분야에서 광범위하게 널리 알려져 사용되고 있는 구성요소에 대해서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 하며, 이는 불필요한 설명을 생략함과 더불어 이에 따른 본 발명의 요지를 더욱 명확하게 전달하기 위함이다.
도 1은 본 발명의 자동 분석 장치의 전체적인 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명의 자동 분석 장치에 대한 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
이에 따른 해양 미세조류 장기 배양 및 생물기원 휘발성유기화합물의 자동 분석 장치(1)를 개략적으로 살펴보면, 미세조류가 배양되는 배양조(110); 미세조류를 위한 영양염류가 포함된 해수를 공급하는 희석조(120); 이산화탄소 기체를 공급하는 가스공급부(200); 미세조류가 포함된 시료가 공급되어 회수되는 회수부(300); 휘발성유기화합물을 분석하는 질량 분석기(410);를 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 해양 미세조류 장기 배양 및 생물기원 휘발성유기화합물의 자동 분석 장치(1)를 구체적으로 설명한다.
먼저, 상기 배양조(110)는;
미세조류가 배양되는 것으로, 배양조(110)는 미세조류의 배양을 위한 내부공간을 갖는 통체로 이루어지며, 배양조(110)의 상부로 희석조(120), 가스공급부(200), 회수부(300), 질량 분석기(410)와 각각 연결되기 위한 다수의 관로가 관통 삽입되어 마련되고, 이들 다수의 관로를 통해 배양조(110)에 해수, 이산화탄소 기체가 공급되고, 배양조(110)에서 배양되는 미세조류가 포함된 시료를 회수부(300)로 회수되게 하며, 배양조(110)에서 미세조류의 배양 중 발생하는 휘발성유기화합물을 질량 분석기(410)로 공급될 수 있게 한다.
그리고, 상기 희석조(120)는;
상기 배양조(110)에 미세조류의 생장에 필요한 영양염류가 포함된 해수를 공급하기 위한 것으로, 희석조(120)는 영양염류가 포함된 해수를 보관하기 위한 내부공간을 갖는 통체로 이루어지며, 희석조(120)의 상부로 해수를 배양조(110)에 공급하도록 연결되는 관로가 관통 삽입되어 마련된다.
그리고, 상기 배양조(110) 및 희석조(120)는 미세조류의 생장에 적합한 온도 및 광량으로 배양 환경을 제공하는 배양기(130);를 더 포함한다.
배양기(130)는 배양조(110) 및 희석조(120)가 내부에 안착되는 함체로 이루어지며, 배양기(130)이 내부 온도 및 광량을 미세조류의 생장에 적합하게 맞추는데, 대략 온도는 20℃, 광량은 12시간을 기준으로 밝거나 어둡게 조절할 수 있고, 배양기(130)는 다양한 미세조류의 종류에 대응하여 온도 및 광량을 임의로 조절할 수 있도록 한다.
이때, 배양기(130)는 온도 조절을 위해 히터 등을 사용할 수 있고, 광량 조절을 위해 차폐막 또는 전등을 사용할 수 있으며, 배양기(130)이 온도 조절 및 광량 조절을 위한 구성을 다양한 형태로 개발하여 적용할 수 있다.
그리고, 상기 가스공급부(200)는;
상기 배양조(110)에 이산화탄소 기체를 공급하기 위한 것으로, 가스공급부(200)는 미세조류가 일차 생산과정에서 해수 내의 이산화탄소를 소모함으로 미세조류의 생장에 필요한 이산화탄소를 압축공기와 함께 기체 형태로 배양조(110)의 내부로 공급하도록 한다.
한편, 상기 가스공급부(200)는 배양조(110)에 이산화탄소 기체가 유입되는 유량을 조절하는 유량조절기(210); 및 이산화탄소가 일정 농도로 압축 공기에 포함된 형태로 저장된 가스실린더(220);를 더 포함한다.
유량조절기(210)는, 가스실린더(220)와 배양조(110) 사이에 관로를 이용해 연결되어 마련되고, 유량조절기(210)는 가스실린더(220)에 저장된 이산화탄소 기체를 일정한 유량으로 배양조(110)에 공급되게 하는데, 대략 압축공기에 400ppm 정도로 포함된 이산화탄소 기체를 100~200mL/min으로 공급할 수 있으며, 다양한 미세조류의 종류에 대응하여 해당 미세조류에 맞는 정도의 유량으로 이산화탄소 기체의 공급 유량을 조절할 수 있다.
이때, 유량조절기(210)를 통해 적정 유량으로 압축공기에 이산화탄소가 포함된 기체가 배양조(110)에 공급됨에 따라 미세조류의 생장에 적합한 해수 pH를 유지할 수 있고, 배양조(110)에서 생장하는 미세조류의 분포를 균질화시킬 수 있어 회수부(300)로 회수되는 시료와 배양조(110) 내에 남아 있는 시료의 미세조류 농도를 동일하게 유지할 수 있고, 배양조(110)에서 미세조류에 의해 발생하는 휘발성유기화합물을 질량 분석기(410)로 용이하게 공급하도록 한다.
가스실린더(220)는, 대략 400ppm 농도로 이산화탄소가 포함된 기체가 저장된 탱크이며, 가스실린더(220)는 관로를 통해 유량조절기(210)에 연결되어 가스실린더(220)에 저장된 이산화탄소 기체를 유량조절기(210)를 통해 배양조(110)로 공급되게 한다.
그리고, 상기 회수부(300)는;
상기 배양조(110)에서 배양되는 미세조류가 포함된 시료가 공급되어 회수되게 하는 것으로, 회수부(300)는 배양조(110)에서 미세조류 시료가 배출되면서 회수되어 배양조(110)가 미세조류가 생장하기 알맞은 환경으로 유지되게 한다.
한편, 상기 회수부(300)는 미세조류가 포함된 시료가 각각 공급되는 폐용기(310); 및 샘플용기(320);를 더 포함한다.
폐용기(310)는, 미세조류가 포함된 시료가 수용되기 위한 내부공간을 갖는 통체로 이루어지며, 폐용기(310)의 상부로 배양조(110)와 연결되면서 배양조(110)에서 배양되는 미세조류가 포함된 시료를 공급되게 관로가 관통되어 마련되고, 폐용기(310)는 배양조(110)에 공급되는 해수에 비례하여 배양조(110)의 시료가 배출되면서 회수되게 된다.
샘플용기(320)는, 선택적으로 구비할 수 있는데 폐용기(310)와 동일 형태의 통체로 이루어지며, 샘플용기(320) 역시 관로를 통해 배양조(110)와 연결되고, 필요에 따라 샘플용기(320)에 배양조(110)의 시료를 공급되게 하여 미세조류의 분석을 수행할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 배양조(110)는 시료를 회수부(300)로 공급시키는 제1펌프(111)가 구비되고, 상기 희석조(120)는 해수를 배양조(110)에 공급시키는 제2펌프(121)가 구비되는데, 상기 제1펌프(111) 및 제2펌프(121)는 상기 배양조(110)에 공급되는 해수의 유량에 비례하여 상기 회수부(300)로 공급되는 시료의 유량을 조절되는 하는 것을 더 포함한다.
제1펌프(111)는 배양조(110)와 회수부(300) 사이에 관로를 통해 연결되어 배양조(110)에서 배양되는 미세조류가 포함된 시료를 회수부(300)에 공급되게 하고, 제2펌프(121)는 희석조(120)와 배양조(110) 사이에 관로를 통해 연결되어 희석조(120)에 저장된 영양염류가 포함된 해수를 배양조(110)에 공급되게 한다.
이 경우 제1펌프(111)를 통해 배양조(110)에서 배양되는 미세조류 시료를 일정량 배출하면, 제1펌프(111)를 통해 배출된 시료의 유량에 비례하여 동일 유량의 해수를 희석조(120)에 연결된 제2펌프(121)를 통해 배양조(110)에 공급되게 하여 배양조(110)의 미세조류 생장조건 및 미세조류의 수농도를 일정한 수준으로 유지되게 한다.
예컨대 본 발명은 배양조(110) 및 희석조(120)가 구비된 배양기(130)가 제공되며, 배양조(110)에서 생장하는 미세조류에서 성숙세포의 회수를 제1펌프(111)를 통해 자동으로 수행되게 함에 따라 미세조류를 배양하기 위한 배양조(110)의 추가 설치가 필요 없어 미세조류를 배양하기 위한 공간을 획기적으로 줄이면서 설치 공간을 용이하게 확보하도록 하고, 성숙세포의 자동 회수를 통해 사용자의 편의성이 향상되게 한다.
또한, 본 발명은 제1펌프(111) 및 제2펌프(121)를 통해 배양조(110)에서 생장된 미세조류의 성숙세포를 배출하면서 희석조(120)에 저장된 영양염류를 포함한 해수를 배양조(110)에 공급함에 따라 미세조류의 지속 생장에 필요한 조건을 자동으로 유지 및 충족할 수 있게 된다.
그리고, 상기 질량 분석기(410)는;
상기 배양조(110)에서 미세조류의 생장 중 발생한 휘발성유기화합물이 유입되고, 상기 휘발성유기화합물을 분석하는 것으로, 질량 분석기(410)는 이온선택형 질량분석기(SIFT-MS)를 적용할 수 있고, 질량 분석기(410)는 별도의 전처리 작업 없이 극미량 수준으로 유입되는 휘발성유기화합물을 실시간으로 측정하여 분석할 수 있는 것이다.
이때, 질량 분석기(410)를 통해 분석된 데이터를 활용하여 휘발성유기화합물의 성분 및 농도를 관측할 수 있다.
예컨대 본 발명은 질량 분석기(410)가 미세조류가 생장하면서 발생하는 휘발성유기화합물을 실시간으로 분석할 수 있어 휘발성유기화합물에 대한 별도의 전처리 작업 없이 사용자가 원하는 시간에 포집하여 주기적으로 정밀 분석을 수행 할 수 있도록 한다.
한편, 상기 질량 분석기(410)와 배양조(110) 사이에는 배양조(110)에서 유입되는 수분을 냉각시키는 냉각기(420);를 더 포함한다.
냉각기(420)는 배양조(110)와 질량 분석기(410) 사이에 관로를 통해 연결되어 마련되고, 배양조(110)에서 만들어진 휘발성유기화합물이 질량 분석기(410)로 유입되기 전에 냉각을 통해 휘발성유기화합물에 포함된 수분을 제거하는 기능을 하고, 대략 영하 10℃ 정도의 냉각을 수행할 수 있으며, 휘발성유기화합물의 조건에 따라 냉각 온도를 다양하게 설정할 수 있다.
그리고, 본 발명의 자동 분석 장치(1)는 배양조(110)에 구비되는 제1펌프(111), 상기 희석조(120)에 구비되는 제2펌프(121) 및 상기 가스공급부(200)에 구비되는 유량조절기(210)에 각각 연결되는데, 미리 입력된 제어조건에 대응하여 상기 제1펌프(111), 제2펌프(121), 유량조절기(210)의 작동을 제어하여 배양조(110)의 환경을 미세조류의 생장에 맞게 자동 유지되게 하는 제어부(510);를 더 포함한다.
제어부(510)는 제1펌프(111), 제2펌프(121), 유량조절기(210)에 각각 연결되어 이들의 작동을 제어하는 컴퓨터이며, 제어부(510)는 제어조건을 입력하기 위한 입력장치, 제어 상황 및 입력된 값 등을 확인하는 모니터가 마련되고, 제어부(510)는 별도 개발된 소프트웨어를 활용하여 제1펌프(111), 제2펌프(121), 유량조절기(210)를 제어한다.
이때, 제어부(510)는 입력장치를 이용해 미리 제어조건을 입력할 수 있으며, 제어조건의 경우 제1펌프(111), 제2펌프(121), 유량조절기(210)의 작동시점, 작동시간, 유량 등에 대한 값을 입력시켜 미리 입력된 값을 기반으로 제1펌프(111), 제2펌프(121), 유량조절기(210)의 작동을 자동 제어하도록 한다.
이 경우 제어부(510)를 통해 희석조(120)에서 해수가 배양조(110)로 자동 공급되고, 해수의 공급에 비례하여 배양조(110)에서 배양된 미세조류를 포함하는 시료가 회수부(300)로 자동 배출되어 회수될 수 있고, 가스공급부(200)에서 일정 유량으로 이산화탄소 기체를 배양조(110)에 자동 공급시켜 배양조(110)의 환경을 미세조류의 생장에 맞게 자동 유지되게 한다.
그리고, 상기 배양조(110)는 미세조류 시료에 대한 무게를 측정하는 제1전자저울(520);을 더 포함하고, 상기 희석조(120)는 해수에 대한 무게를 측정하는 제2전자저울(530);을 더 포함한다.
제1전자저울(520)은, 배양조(110)에서 생장하는 미세조류 시료에 대한 무게를 측정할 수 있도록 구비되며, 배양조(110)의 미세조류 시료에 대한 무게를 실시간 측정하고, 제1전자저울(520)에 의해 측정되는 무게를 기준으로 배양조(110)가 최대 수위를 초과하지 않도록 유지하게 한다.
제2전자저울(530)은, 희석조(120)의 해수에 대한 무게를 측정할 수 있도록 구비되며, 희석조(120)의 해수에 대한 무게를 실시간 측정하고, 제2전자저울(530)에 의해 측정되는 무게를 기준으로 희석조(120)가 최소 수위로 미달되지 않도록 유지하게 한다.
한편, 제1전자저울(520) 및 제2전자저울(530)은 제어부(510)에 측정된 무게값을 제공할 수 있고, 제어부(510)는 제1전자저울(520) 및 제2전자저울(530)로부터 제공되는 무게값을 기반으로 배양조(110) 및 희석조(120)의 수위를 자동 조절할 수 있다.
여기서 상기 제1전자저울(520) 및 제2전자저울(530)은 측정된 값의 허용범위를 벗어나면 알림을 발생시킬 수 있으며, 배양조(110)의 미세조류 시료에 대한 무게가 허용 범위를 초과하면 제1전자저울(520)이 알림을 발생시켜 배양조(110)가 최대 수위로 초과되는 상황을 즉시 알리고, 희석조(120)의 해수에 대한 무게가 허용 범위 이하이면 제2전자저울(530)이 알림을 발생시켜 희석조(120)가 최소 수위에서 미달되는 상황을 즉시 알릴 수 있도록 한다.
이 경우 제1전자저울(520) 및 제2전자저울(530)을 통해 사용자의 부주의 또는 펌프의 오작동에 의한 실험오류를 사전에 차단하고, 배양조(110) 및 희석조(120)의 무게 변화를 제어부(510)를 통해 모니터링 할 수 있어 이들의 적정 수위 유지를 가능하게 하며, 특히 배양조(110)에서 배출 및 희석되는 시료의 양을 정확히 측정할 수 있어 질량 분석기(410)로 측정한 휘발성유기화합물 분석 결과 해석시 농도 산출에 있어 정확도를 제고할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 해양 미세조류 장기 배양 및 생물기원 휘발성유기화합물의 자동 분석 장치에 대한 실시 예를 도 2 내지 도 3을 참고로 설명한다.
전술한 구조로 이루어진 자동 분석 장치(1)는, 지수성장기의 미세조류를 포함하는 해수를 배양조(110)의 전체 부피의 절반 정도로 배양조(110)의 내부공간에 주입하고, 희석조(120)에는 영양염류가 포함된 해수를 채워 넣어 배양조(110)에서 미세조류를 생장되게 한다.
한편 가스공급부(200)에서는 400ppm 농도의 이산화탄소 기체를 유량조절기(210)를 통해 100mL/min 또는 그 이상의 유속으로 배양조(110)에 공급하며, 가스공급부(200)를 통해 이산화탄소 기체가 공급되면 배양조(110)에서 미세조류의 생장 중 발생하는 다양한 휘발성유기화합물이 배양조(110)에서 배출되며, 배출된 휘발성유기화합물은 냉각기(420)에서 수분 제거 과정을 거친 후 질량 분석기(410)로 전달되어 농도가 분석된다.(VOC 분석 단계)
이때, 휘발성유기화합물이 질량 분석기(410)를 통해 분석되면, 유량조절기(210)가 이산화탄소 기체의 공급을 중단하며, 제1펌프(111)를 통해 배양조(110)의 미세조류 시료를 회수부(300)로 배출시켜 회수되게 하고, 배양조(110)의 미세조류 시료의 회수에 비례하여 제2펌프(121)가 회수부(300)에서 영양염류가 포함된 해수를 배양조(110)로 공급시켜 배양조(110)가 미세조류가 생장하기 알맞은 조건으로 유지되게 한다.(희석 단계)
한편, 배양조(110)에서 회수부(300)로 회수되는 양과 희석조(120)에서 배양조(110)로 공급되는 해수양은 대상 미세조류의 성장속도 및 목표로 하는 미세조류 농도에 따라 다르게 조절할 수 있으며, 배양조(110) 내의 미세조류가 안정적으로 지수성장할 수 있도록 일정 시간 제1펌프(111), 제2펌프(121)의 동작을 정지시켜 미세조류가 생장할 수 있는 환경을 유지한다.(지수성장 단계)
즉, 도 2와 같이 상기와 같은 VOC 분석 단계, 희석 단계, 지수성장 단계 과정을 반복함으로써 일정 시간 간격으로 미세조류에 의해 발생하는 휘발성유기화합물의 성분 및 농도를 질량 분석기(410)를 통해 관측 할 수 있고, 또한 이 과정을 제어부(510)를 통해 사용자의 목적에 맞게 입력된 값에 따라 자동으로 수행할 수 있다.
예컨대 본 발명은 미세조류의 성장 과정에서 발생하는 휘발성유기화합물의 정확한 농도 분석을 최종 목표로 하고, 미세조류는 외부 오염원의 유입, 성장 환경의 변화 등에 따라 성장 속도 및 성장과정에서 발생하는 휘발성유기화합물의 농도가 급격히 변화 할 수 있음으로, 이에 미세조류의 성장 환경을 일정하게 유지하고 오염원 유입을 최소화하기 위하여 자동화된 전자식 제어 장치들을 활용하여 사용자의 목적에 따라 배양조(110)의 희석률, 희석빈도, 배양조(110)에서 발생하는 휘발성유기화합물 분석 빈도를 조절하게 한다.
그리고, 도 3에 도시된 실제 실험 결과를 살펴보면, 해양 미세조류인 Oxyrrhis marina를 5일간 연속 배양한 결과이며, 영양염이 포함된 500mL의 해수를 담은 배양조(110)에 대상 미세조류를 최초 접종 후, 지수생장기에 이르렀을 때 제1펌프(111) 및 제2펌프(121)를 이용해 희석조(120)의 해수로 배양조(110)의 미세조류 시료를 희석시켜 주고, 희석 비율은 Oxyrrhis marina의 성장률을 고려하여 설정하였으며, 본 실험에서는 매일 250mL로 배양조(110)의 미세조류 시료를 회수부(300)로 배출시키고, 동일량의 해수를 희석조(120)를 통해 배양조(110)로 공급시켰다.
이때, 배양조(110)의 셀 농도가 20000~50000/mL 수준을 유지하여 지속성장이 가능한 환경을 만들어준 것을 확인하는 동시에 질량 분석기(410)를 통해 휘발성유기화합물의 농도 변화를 연속으로 자동 분석하여 확인하였다.
또한, 배양조(110)에서 배출되어 회수된 미세조류 시료는 추가적인 생물학적, 화학적 요소 분석에 활용한다.
한편, 이와 같은 실험은 1일 간격으로 배양조(110) 내의 해수를 일정량 배출하고 동일한 양의 해수를 희석조(120)를 통해 배양조(110)로 공급하여 실험한 결과이며, 사용자의 목적에 따라 배양조(110)의 희석 조건 및 희석 주기는 제어부(510)에서 활용되는 전용 소프트웨어를 통해 스케줄링 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 특정의 바람직한 실시 예를 예시한 설명과 도면으로 표현하였으나, 여기서 사용하는 용어들은 본 발명을 용이하게 설명하기 위함이며, 이 용어들에 대한 의미 한정이나, 특허청구범위에 기재된 범위를 제한하기 위함이 아니며,
본 발명은 상기한 실시 예에 따른 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경 및 개조, 수정 등이 가능할 수 있음을 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
1; 자동 분석 장치 110; 배양조
120; 희석조 130; 배양기
111; 제1펌프 121; 제2펌프
200; 가스공급부 210; 유량조절기
220; 가스실린더 300; 회수부
310; 폐용기 320; 샘플용기
410; 질량분석기 420; 냉각기
510; 제어부 520; 제1전자저울
530; 제2전자저울
120; 희석조 130; 배양기
111; 제1펌프 121; 제2펌프
200; 가스공급부 210; 유량조절기
220; 가스실린더 300; 회수부
310; 폐용기 320; 샘플용기
410; 질량분석기 420; 냉각기
510; 제어부 520; 제1전자저울
530; 제2전자저울
Claims (7)
- 미세조류가 배양되는 배양조와;
상기 배양조에 미세조류의 생장에 필요한 영양염류가 포함된 해수를 공급하는 희석조와;
상기 배양조에 이산화탄소 기체를 공급하는 가스공급부와;
상기 배양조에서 배양되는 미세조류가 포함된 시료가 공급되어 회수되는 회수부와;
상기 배양조에서 미세조류의 생장 중 발생한 휘발성유기화합물이 유입되고, 상기 휘발성유기화합물을 분석하는 질량 분석기;를 포함하여 구성되고,
상기 배양조에 구비되는 제1펌프, 상기 희석조에 구비되는 제2펌프 및, 상기 가스공급부에 구비되는 유량조절기에 각각 연결되는데, 미리 입력된 제어조건에 대응하여 상기 제1펌프, 제2펌프, 유량조절기의 작동을 제어하여 배양조의 환경을 미세조류의 생장에 맞게 자동 유지되게 하는 제어부;를 더 포함하며,
상기 배양조는 미세조류 시료에 대한 무게를 측정하는 제1전자저울을 더 포함하고,
상기 희석조는 해수에 대한 무게를 측정하는 제2전자저울을 더 포함하며,
상기 제1전자저울 및 제2전자저울은 측정된 무게 값을 상기 제어부에 제공하고,
상기 배양조 및 희석조는 미세조류의 생장에 적합한 온도 및 광량으로 배양 환경을 제공하는 배양기;를 더 포함하며,
상기 가스공급부는 배양조에 이산화탄소 기체가 유입되는 유량을 조절하는 유량조절기;를 더 포함하며,
상기 질량 분석기와 배양조 사이에는 배양조에서 유입되는 수분을 냉각시키는 냉각기;를 더 포함하고,
상기 회수부는 미세조류가 포함된 시료가 각각 공급되는 폐용기; 및 샘플용기;를 더 포함하며,
상기 배양조의 미세조류 시료에 대한 무게가 허용 범위를 초과하면 제1전자저울이 알림을 발생시키고, 상기 희석조의 해수에 대한 무게가 허용 범위 이하이면 제2전자저울이 알림을 발생시키는 것을 특징으로 하는 해양 미세조류 장기 배양 및 생물기원 휘발성유기화합물의 자동 분석 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 배양조는 시료를 회수부로 공급시키는 제1펌프가 구비되고, 상기 희석조는 해수를 배양조에 공급시키는 제2펌프가 구비되는데, 상기 제1펌프 및 제2펌프는 상기 배양조에 공급되는 해수의 유량에 비례하여 상기 회수부로 공급되는 미세조류 시료의 유량을 조절되게 하는 것을 특징으로 하는 해양 미세조류 장기 배양 및 생물기원 휘발성유기화합물의 자동 분석 장치. - 삭제
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