KR20100094677A - Portable biosensor using bioluminescent cyanobacteria - Google Patents

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KR20100094677A
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bioluminescent
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유장열
서계홍
정원중
고석민
박연일
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한국생명공학연구원
대구대학교 산학협력단
유진텍주식회사
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Abstract

PURPOSE: A portable bio-sensor using bioluminescent cyanobacteria is provided to measure reduction of cyanobacteria luminescence and easily confirm harm of drinking water and agricultural water. CONSTITUTION: A portable bio-sensor using bioluminescent byanobacteria comprises: a light detection device(3) which outputs phosphorescence date by amplifying light from sample tube; and an analysis output device which outputs contamination level of the sample. The light detection device comprises: a test space in which light is blocked by a shielding cover(1); a reflector having a groove reflection mirror; and a light amplification output which outputs phosphorescence data by amplifying reflected light. The analysis output device comprises: a data converter which processes to digital signal; a key pad(42) which controls and selects input and output of the data; and a display unit(43) which outputs data processed result.

Description

생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서{Portable biosensor using bioluminescent cyanobacteria}Portable biosensor using bioluminescent cyanobacteria

본 발명은 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 농수산물, 식수 및 농업용수 등의 위해성 여부를 탐지하기 위하여 유전자 변형된 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서에 관한 것이다.The present invention relates to a portable biosensor using bioluminescent bacteria, and more particularly, to a portable biosensor using genetically modified bioluminescent bacteria to detect the risk of agricultural products, drinking water and agricultural water.

분석 기법의 최근 발달에 따라 환경 독성은 더욱 정확하게 검출할 수 있게 되었으나 생물에 미치는 영향을 예측하기에 충분한 정보를 제공받기에는 불충분하다. Recent advances in analytical techniques have made it possible to detect environmental toxicity more accurately but are insufficient to provide sufficient information to predict their effects on living organisms.

즉 이화학적 분석법으로는 조사대상 물질의 잠재적인 생물학적 위해성 (독성, 화합물의 이용률, 화학 물질 간의 상승 및 길항 작용 등)에 대한 정보를 얻을 수 없다. 이러한 문제점은 생물기원 검체, 즉 바이오센서(biosensor)를 사용함으로써 해결될 수 있다 (Belkin S, Curr. Opin. Microbiol. 2003, 6: 206-212).In other words, physicochemical analysis cannot provide information on the potential biological risks of the material under investigation (toxicity, compound utilization, synergism and antagonism between chemicals, etc.). This problem can be solved by the use of biological origin specimens, ie biosensors (Belkin S, Curr. Opin. Microbiol. 2003, 6: 206-212).

특히, 재조합 생물발광 세균 균주(recombinant bioluminescence bacterial strains)는 고감도 (high sensitivity), 선택성, 저비용, 운용의 용이성 및 단시간 내 측정이 가능하다는 점에서 바이오센서로 각광받고 있다. In particular, recombinant bioluminescence bacterial strains have been spotlighted as biosensors because of their high sensitivity, selectivity, low cost, ease of operation and short-term measurement.

이와 관련한 종래의 기술로서, 남세균 시네코시스티스 (Synechocystis sp.) PCC6803에 발광 유전자를 주입한 포도당 유도성 바이오센서(한국특허 공개번호 제2007-121088호)가 선 출원 되어 있다. As a related art in this regard, a glucose-inducing biosensor (Korean Patent Publication No. 2007-121088) in which a luminescent gene is injected into Synechocystis sp. PCC6803 has been previously applied.

그러나, 종래 기술의 생물발광(bioluminescence)의 세기는 너무 미약하여 루미노미터(luminometer) 등 전문 실험실용 고가의 정밀 측정 장비가 필요하므로 여러 현장에서 시료의 생물학적 위해성을 실시간으로 쉽게 판정하기 위해서는 저가로 보급 가능한 휴대용 기기의 개발이 요구되고 있다.However, the intensity of the conventional bioluminescence is so weak that expensive and expensive precision measurement equipment for specialized laboratories such as luminometers is needed, so that the biological risk of the sample in real time can be easily determined in real time. There is a demand for the development of portable devices.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발광 유전자가 주입된 남세균 시네코시스티스(Synechocystis sp.) PCC6803의 발광의 세기가 생물학적 위해 물질에 의하여 감소하는 정도를 측정하고, 그 감소 정도에 따라 위험의 정도를 판정하여 나타내는 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and measures the extent to which the intensity of luminescence of Synechocystis sp. It is an object of the present invention to provide a portable biosensor using bioluminescent bacterium that determines and indicates the degree of risk.

본 발명은, 차광 덮개를 폐쇄하여 외부 빛이 차단된 상태에서 남세균이 포함된 시료 튜브로부터 발광되는 빛을 취합 증폭시켜 인광 데이터를 출력하는 빛 검출수단과, 상기 인광 데이터를 입력받아 인광을 분석하여 상기 시료의 오염 정도를 출력하는 분석 출력수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, light blocking means for outputting phosphorescence data by amplifying the light emitted from the sample tube containing the bacterium in the state in which the external light is blocked by closing the light shielding cover, and analyzes the phosphorescence by receiving the phosphorescence data Characterized in that the analysis output means for outputting the contamination level of the sample.

본 발명에 따른 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서는, 남세균의 발광을 이용하여 생물학적 위해 물질에 의하여 감소하는 정도를 측정하고, 그 감소 정도에 따라 위험의 정도를 탐지함으로써 농수산물, 식수 및 농업용수 등의 위해성 여부를 확인할 수 있는 효과가 있다.The portable biosensor using bioluminescent bacterium according to the present invention, by measuring the degree of reduction by biological hazards using the light emission of the bacterium, by detecting the degree of risk according to the degree of reduction of agricultural and marine products, drinking water and agricultural water There is an effect that can determine whether the risk.

또한, 소형으로 제작되어 휴대가 편리하여 현장에서 실시간으로 사용할 수 있는 효과가 있다.In addition, since it is made compact and portable, there is an effect that can be used in the field in real time.

본 발명에 따른 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서는, 차광 덮개를 폐쇄하여 외부 빛이 차단된 상태에서 남세균이 포함된 시료 튜브로부터 발광되는 빛을 취합 증폭시켜 인광 데이터를 출력하는 빛 검출수단과, 상기 인광 데이터를 입력받아 인광을 분석하여 상기 시료의 오염 정도를 출력하는 분석 출력수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The portable biosensor using bioluminescent bacterium according to the present invention comprises: a light detecting means for outputting phosphorescent data by amplifying the light emitted from the sample tube containing the bacterium in a state in which external light is blocked by closing the light shielding cover; Characterized in that it comprises an analysis output means for receiving the phosphorescence data to analyze the phosphorescence to output the contamination degree of the sample.

또한, 상기 빛 검출수단은 차광 덮개에 의해 빛이 차단되는 시험공간과, 상기 시험공간의 내부 둘레에 구비되어 중앙에 상기 시료 튜브가 삽입되면서 시료 튜브의 발광 빛을 하부로 취합 반사하는 구홈 반사경을 포함하는 반사체와, 상기 반사체의 하부에 구비되어 반사체로부터 반사된 발광 빛을 증폭하여 그 인광 데이터를 출력하는 빛 증폭 출력부로 구성되는 것을 특징으로 한다.The light detecting means may include a test space in which light is blocked by a light shielding cover, and a spherical reflector which is provided around an inner circumference of the test space and collects and reflects the emitted light of the sample tube downward while the sample tube is inserted in the center thereof. And a light amplifying output unit provided under the reflector to amplify the emitted light reflected from the reflector and output the phosphor data.

또한, 상기 분석 출력수단은 신호처리 및 디지털 신호로 변환 처리하는 데이터 변환부와, 데이터의 입출력 제어 및 선택을 하는 키패드와, 데이터 처리 결과를 출력하는 디스플레이부로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the analysis output means is characterized in that it comprises a data conversion unit for signal processing and digital signal conversion processing, a keypad for input and output control and selection of the data, and a display unit for outputting the data processing results.

또한, 상기 분석 출력수단은 분석 결과를 단말기로 전송하는 송수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The analysis output means may further include a transceiver for transmitting the analysis result to the terminal.

또한, 본 발명의 바이오센서에 측정하고자 하는 시료 및 발광 유전자가 도입된 남세균 시네코시스티스 PCC6803을 포함하는 튜브를 주입하는 단계; 상기 튜브에서 발광하는 빛을 측정하는 단계를 포함하는 생물학적 위해 물질을 검출하는 방법을 특징으로 한다.In addition, the step of injecting a tube containing a sample to be measured and the light-gene gene to the bacterium Synthesis PCC6803 to the biosensor of the present invention; A method for detecting a biological hazard comprising measuring the light emitted from the tube.

또한, 상기 발광하는 빛의 측정 시간은 10초인 것을 특징으로 한다.In addition, the measurement time of the light to emit light is characterized in that 10 seconds.

또한, 상기 생물학적 위해 물질은 중금속인 것을 특징으로 한다.In addition, the biological hazard is characterized in that the heavy metal.

또한, 상기 중금속은 비소, 구리, 수은, 니켈, 납 또는 아연인 것을 특징으로 한다.In addition, the heavy metal is characterized in that arsenic, copper, mercury, nickel, lead or zinc.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서를 나타낸 구성도이다.1 is a perspective view showing a portable biosensor using the bioluminescent bacterium according to the present invention, Figure 2 is a block diagram showing a portable biosensor using the bioluminescent bacterium according to the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서는 빛 검출수단(3)과, 분석 출력수단(4)으로 구성되며, 이들이 내장되도록 내부공간이 형성된 본체(5)를 더 포함하여 구성된다.1 and 2, the portable biosensor using the bioluminescent bacterium according to the present invention is composed of a light detecting means 3, and an analysis output means (4), the inner space is formed so that they are built It is comprised further including (5).

상기 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서는 발광 유전자가 주입된 남세균 시네코시스티스 PCC6803의 발광의 세기가 생물학적 위해 물질에 의하여 감 소하는 정도를 측정하고 그 감소 정도에 따라 위험의 정도를 판정하게 되는 것이다.The portable biosensor using the bioluminescent bacterium measures the extent to which the intensity of the luminescence of the bacteriophage cynecosistis PCC6803 into which the luminescent gene is injected is reduced by the biologically harmful substance, and the degree of risk is determined according to the decrease. .

상기 발광 유전자가 주입된 남세균 시네코시스티스 PCC6803에 대한 자세한 설명은 본 발명에 원용에 의해 포함되는 한국특허 공개번호 제2007-121088호를 참고한다.For more detailed description of the bacterium Cynecositis PCC6803 injected with the luminescent gene, see Korean Patent Publication No. 2007-121088, which is incorporated by reference herein.

상기 빛 검출수단(3)은 차광 덮개(1)를 폐쇄하여 외부 빛이 차단된 상태에서 남세균이 포함된 시료 튜브(2)로부터 발광되는 빛을 취합 증폭시켜 인광 데이터를 출력하는 것이다.The light detecting means 3 closes the light shielding cover 1 and collects and amplifies the light emitted from the sample tube 2 containing the bacterium in the state where external light is blocked to output phosphorescence data.

상기 시료 튜브(2)에 투입되는 시료는 남세균 시네코시스티스 PCC6803과 여기에 루시페라제의 기질인 데칸올을 첨가하며 그 밖에 표준 시료 및 측정 시료를 첨가하게 된다.As the sample introduced into the sample tube 2, the bacterium Cynecosistis PCC6803 and decanol, which is a substrate of luciferase, are added thereto, and the standard sample and the measurement sample are added thereto.

상기 빛 검출수단(3)은 차광 덮개(1)에 의해 빛이 차단되는 시험공간(31)과, 상기 시험공간(31)의 내부 둘레에 구비되어 중앙에 상기 시료 튜브(2)가 삽입되면서 시료 튜브(2)의 발광 빛을 하부로 취합 반사하는 구홈 반사경(321)을 포함하는 반사체(32)와, 상기 반사체(32)의 하부에 구비되어 반사체(32)로부터 반사된 발광 빛을 증폭하여 그 인광 데이터를 출력하는 빛 증폭 출력부(33)로 구성된다.The light detecting means 3 is provided with a test space 31 in which light is blocked by the light shielding cover 1, and is provided around the inside of the test space 31 so that the sample tube 2 is inserted into the center of the sample. A reflector 32 including a spherical reflector 321 for collecting and reflecting the emitted light of the tube 2 downward, and amplifying the emitted light reflected from the reflector 32 by being provided under the reflector 32. And a light amplifying output section 33 for outputting phosphorescent data.

상기 반사체(32)는 남세균 시네코시스티스 PCC6803에서 나오는 미약한 생물발광을 취합 증폭시키는 역할을 한다.The reflector 32 serves to collect and amplify the weak bioluminescence emitted from the bacterium Cynecosistis PCC6803.

상기 분석 출력수단(4)은 상기 인광 데이터를 입력받아 그 정도를 분석하여 상기 시료의 오염 정도를 출력하는 것이다.The analysis output means 4 receives the phosphorescent data and analyzes the degree to output the degree of contamination of the sample.

상기 분석 출력수단(4)은 신호처리 및 디지털 신호로 변환 처리하는 데이터 변환부(41)와, 데이터의 입출력 제어 및 선택을 하는 키패드(42)와, 데이터 처리 결과를 출력하는 디스플레이부(43)로 구성된다.The analysis output means 4 includes a data converter 41 for signal processing and digital signal conversion, a keypad 42 for controlling input and output of data, and a display unit 43 for outputting data processing results. It consists of.

특히, 상기 빛 증폭 출력부(33)에서 발광 빛을 증폭한 후 아날로그 신호로 출력되어 상기 데이터 변환부(41)의 ADC(Analog-Digital Converter)에 의해 디지털 신호로 변환 처리된다.In particular, the light amplifying output unit 33 amplifies the emitted light and outputs it as an analog signal, which is converted into a digital signal by an analog-digital converter (ADC) of the data converter 41.

측정된 시료의 오염 정도는 상기 디스플레이부(43)에 표시되며, 동시에 메모리에 저장되어 추후 PC 단말기와 연동하여 출력된다.The contamination level of the measured sample is displayed on the display unit 43 and simultaneously stored in the memory and then output in conjunction with the PC terminal.

또한, 장치 내부에 별도의 온도센서가 내장됨으로써, 장치 내부의 온도를 측정한 후 표시 및 기억을 할 수 있다.In addition, since a separate temperature sensor is built into the device, the temperature inside the device can be measured and then displayed and stored.

상기 키패드(42)는 4개의 버튼으로 구성되며, 사용의 편의를 위하여 up, down, select, reset으로 이루어져 메뉴 선택 시 조정이 편리하다.The keypad 42 is composed of four buttons, and consists of up, down, select, and reset for convenience of use, and is easy to adjust when selecting a menu.

또한, 상기 분석 출력수단(4)은 분석 결과를 단말기로 전송하는 송수신부(44)를 더 포함할 수 있다.In addition, the analysis output means 4 may further include a transceiver 44 for transmitting the analysis result to the terminal.

상기 송수신부(44)는 PC 단말기와 연동을 하기 위한 통신포트로 구성된다.The transceiver 44 is composed of a communication port for interworking with the PC terminal.

본 발명은 현장에서 측정의 편의를 위하여 모든 기능은 건전지로 구동되도록 설계된다.The present invention is designed to be battery powered for all functions for ease of measurement in the field.

이하, 본 발명에 따른 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서의 측정 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a measurement method of a portable biosensor using bioluminescent bacterium according to the present invention will be described.

먼저, 시료가 투입되어 있는 시료 튜브(2)를 준비하고 시료 튜브(2)를 빛 검 출수단(3)에 삽입하지 않은 상태에서 select 버튼을 통해 dark(샘플 시료를 전혀 사용하지 않은 상태)를 선택하여 기준선을 확보한다.First, prepare a sample tube 2 into which a sample is placed, and dark (with no sample sample) through the select button while the sample tube 2 is not inserted into the light detecting means 3. Select to secure a baseline.

대조 시료(위해 처리 물질이 없는 순수한 시료가 담겨져 있는 상태)가 담긴 시료 튜브(2)를 상기 빛 검출수단(3)에 삽입한 후 차광 덮개(1)를 덮는다.A sample tube (2) containing a control sample (a state in which a pure sample without harmful treatment material is contained) is inserted into the light detecting means 3, and then the light shield cover 1 is covered.

키패드(42)의 select 버튼을 통해 reference를 선택하여 대조 시료의 인광을 측정하여 기억하게 한다.The reference is selected through the select button of the keypad 42 to measure and store the phosphorescence of the control sample.

측정 시료가 담긴 시료 튜브(2)를 상기 빛 검출수단(3)에 삽입한 후 차광 덮개(1)를 덮는다.After inserting the sample tube (2) containing the measurement sample to the light detection means (3) and covers the light shield cover (1).

키패드(42)의 select 버튼을 통해 sample을 선택하여 표준 시료의 오염 정도를 측정한다.A sample is selected through the select button of the keypad 42 to measure the degree of contamination of the standard sample.

마지막으로, 약 10초 경과 후 측정된 측정 시료의 인광은 상기 dark와 reference의 값을 참조하여 판정된 의심상태가 관련 자료와 함께 분석 출력수단(4)의 디스플레이부(43)에 나타난다.Finally, the phosphorescence of the measured sample measured after about 10 seconds has elapsed and the suspected state determined with reference to the dark and reference values is displayed on the display unit 43 of the analysis output means 4 together with the relevant data.

이하, 하기 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 단, 이들 실시예는 본 발명의 예시일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the following examples will be described in more detail. However, these Examples are only illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these.

실시예 1 : 시험용 측정과 누적 시간의 결정Example 1 Determination of Experimental Measurements and Accumulated Time

최종 완성된 시제품의 성능 시험을 위하여 비소를 토양 허용 기준(S limit) 6.0 ppm과 수질 허용 기준(W limit) 0.1 ppm으로 처리한 시료를 대조 시료와 비교하여 측정하였다.For the performance testing of the final prototype, samples treated with arsenic at 6.0 ppm soil limit (S limit) and 0.1 ppm water limit (W limit) were measured in comparison with the control sample.

도 3은 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서의 성능시험을 위하여 비소를 처리의 측정결과를 나타낸 그래프이고, 도 4는 비소를 처리한 시료에서 발광 측정값의 누적 시간에 따른 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the measurement results of the treatment of arsenic for the performance test of the portable biosensor using bioluminescent bacteria, Figure 4 is a graph showing the change according to the cumulative time of the emission value in the sample treated with arsenic.

도 3에 도시된 바와 같이, 비소를 수질 허용 기준인 0.1 ppm으로 처리한 시료의 경우 대조 시료의 발광과 차이를 보이지 않았으나, 토양 허용 기준(S limit) 6.0 ppm으로 처리한 시료에서는 시료 측정 초기부터 현격한 차이가 감지되었다.As shown in FIG. 3, the sample treated with arsenic at 0.1 ppm, which is the water quality standard, did not show a difference from the emission of the control sample, but the sample treated with the soil limit (S limit) 6.0 ppm was determined from the beginning of the sample measurement. Significant differences were detected.

실험결과 시료의 발광 세기는 측정 기간 중 일정하지 않고 시간의 경과에 따라 감소하였으므로 특정 시간의 측정값으로 발광의 세기를 대표한다면 시료의 투입 시간의 차이에 따라 동일 시료에 대하여 상이한 결과가 초래된다.As a result of the experiment, the light emission intensity of the sample was not constant during the measurement period and decreased with time, and if the intensity of light emission was represented by a measured value of a specific time, different results were obtained for the same sample according to the difference of the input time of the sample.

따라서 시료 투입 후 인광의 측정 시작 시점부터 최적 시간동안 누적된 값으로 나타낼 필요가 있다. 이를 위하여 위 실험 자료의 측정값을 하기 위하여 시작 시점부터 누적된 값으로 도 4에 표시하였다.Therefore, it is necessary to represent the accumulated value for the optimal time from the point of measurement of phosphorescence after sample insertion. To this end, in order to measure the above experimental data, the cumulative values from the starting point are shown in FIG. 4.

시간의 경과에 따라 순간 측정값은 도 3과 같이 지속적으로 감소하는 반면에, 누적 값은 도 4와 같이 초기 2초간은 변화가 심하지만 8초 이후 안정된 값을 보였다. 따라서 위해성의 최종 판정을 위한 누적 시간은 10초 정도가 적당한 것으로 나타났다.As time passed, the instantaneous measured value continuously decreased as shown in FIG. 3, while the cumulative value showed a stable value after 8 seconds, although the initial two seconds changed as shown in FIG. 4. Therefore, the cumulative time for the final determination of risk was about 10 seconds.

실시예 2 : 휴대용 바이오센서와 기존 루미노미터(luminometer)와의 성능 비교Example 2 Performance Comparison of Portable Biosensors and Existing Luminometers

본 발명의 휴대용 바이오센서와 기존의 측정기인 루미노미터와 비교하기 위하여 우선 비소, 구리, 수은, 니켈, 납, 아연 등의 중금속에 대한 수질 및 토양 허용 기준으로 시료를 처리하였다.In order to compare the portable biosensor of the present invention with a conventional luminometer, samples were first treated with water quality and soil acceptance criteria for heavy metals such as arsenic, copper, mercury, nickel, lead, and zinc.

표 1. 중금속 처리 농도.(S limit : 토양 허용 기준처리, W limit : 수질 허용 기준처리)Table 1. Concentration of heavy metals. (S limit: Soil acceptance standard treatment, W limit: Water quality acceptance standard treatment)

W limitW limit S limitS limit AsAs 0.10.1 6.06.0 CuCu 0.50.5 50.050.0 HgHg 0.00.0 4.04.0 NiNi 0.40.4 40.040.0 PbPb 0.20.2 100.0100.0 ZnZn 3.03.0 300.0300.0

표 2에서와 같이, 중금속을 처리한 시료를 측정한 결과는 각 중금속 농도에 대하여 휴대용 바이오센서와 기존 루미노미터의 측정값이 대체로 유사한 양상을 나타냈으며, 이는 두 측정기 모두 동일한 원리에 의하여 측정되기 때문인 것으로 사료된다. As shown in Table 2, the measurement results of the heavy metal-treated samples showed that the measurements of the portable biosensor and the conventional luminometer were generally similar for each heavy metal concentration, which was measured by the same principle. It seems to be because.

토양 허용 기준으로 중금속을 처리한 경우 비소를 제외하고 나머지 모든 중금속에 대하여 시료의 생물발광은 대조 시료의 10%이하 수준으로 저해되었으며, 수질 허용 기준으로 처리한 비소, 구리, 수은, 납의 경우에서 그 저해 정도가 대조 시료의 약 70-90% 수준으로 나타났다. For all other heavy metals except for arsenic, the bioluminescence of the sample was inhibited to less than 10% of the control sample when the heavy metals were treated to the soil acceptance criteria, and in the case of arsenic, copper, mercury, and lead treated according to the water quality acceptance criteria. The degree of inhibition was about 70-90% of the control sample.

한편, 니켈과 아연의 경우 휴대용 바이오센서와 루미노미터의 측정값 모두 대조구에 비하여 큰 차이가 없었다. 두 측정값 사이의 차이는 시료 차이와 실험 오차에 기인하는 것으로 추정된다.Meanwhile, in the case of nickel and zinc, the measured values of the portable biosensor and the luminometer showed no significant difference compared to the control. The difference between the two measurements is assumed to be due to sample differences and experimental errors.

표 2. 휴대용 바이오센서와 기존 루미노미터의 측정값 비교.(S limit : 토양 허용 기준처리, W limit : 수질 허용 기준처리)Table 2. Comparison of measured values of portable biosensors and conventional luminometers (S limit: Soil acceptance standard treatment, W limit: Water quality acceptance standard treatment)

S limitS limit W limitW limit 휴대용 바이오센서Portable biosensor 루미노미터Luminometer 휴대용 바이오센서Portable biosensor 루미노미터Luminometer AsAs 43.6%43.6% 21.4%21.4% 87.7%87.7% 77.2%77.2% CuCu 3.4%3.4% 0.0%0.0% 68.9%68.9% 79.7%79.7% HgHg 5.3%5.3% 9.3%9.3% 74.0%74.0% 93.1%93.1% NiNi 7.4%7.4% 0.0%0.0% 108.9%108.9% 84.6%84.6% PbPb 3.3%3.3% 0.1%0.1% 77.1%77.1% 1.3%1.3% ZnZn 0.4%0.4% 0.0%0.0% 106.6%106.6% 95.0%95.0%

실시예 3 : 휴대용 바이오센서에 의한 오염원 검출 한계 결정Example 3 Determination of Pollutant Detection Limit by Portable Biosensor

본 발명의 휴대용 바이오센서는 시료 위해성을 판정하는 것으로, 이를 위하여 상기 표 1의 농도와 같이 시료에 중금속을 처리하여 생물발광을 측정한 결과를 표 3에 나타냈다.The portable biosensor of the present invention determines the risk of a sample. To this end, the result of measuring bioluminescence by treating heavy metals in a sample as shown in Table 1 is shown in Table 3.

표 3. 휴대용 바이오센서로 측정한 중금속 처리 시료의 생물발광 감소.(S limit : 토양 허용 기준처리, W limit : 수질 허용 기준처리)Table 3. Reduction of bioluminescence of heavy metal treated samples measured by portable biosensors (S limit: Soil acceptance standard treatment, W limit: Water quality acceptance standard treatment)

controlcontrol S limitS limit W limitW limit AsAs 1409.11409.1 100.0%100.0% 613.9613.9 43.6%43.6% 1236.41236.4 87.7%87.7% CuCu 1268.41268.4 100.0%100.0% 42.642.6 3.4%3.4% 874.0874.0 68.9%68.9% HgHg 1156.91156.9 100.0%100.0% 60.960.9 5.3%5.3% 855.9855.9 74.0%74.0% NiNi 848.5848.5 100.0%100.0% 62.562.5 7.4%7.4% 923.8923.8 108.9%108.9% PbPb 1740.21740.2 100.0%100.0% 58.058.0 3.3%3.3% 1342.01342.0 77.1%77.1% ZnZn 3189.93189.9 100.0%100.0% 14.314.3 0.4%0.4% 3402.03402.0 106.6%106.6%

토양 허용 기준의 경우 비소 44%에서 아연 0.4%에 이르기까지 생물발광이 감소하였다. 수질 허용 기준의 경우 비소, 구리, 수은, 납을 처리한 시료에서 74-88%로 감소하였으나, 니켈 및 아연의 경우 생물발광이 저해되지 않아 위해성 판정이 불가능함을 알 수 있다.For soil acceptance criteria, bioluminescence decreased from 44% arsenic to 0.4% zinc. In the case of water quality acceptance criteria, the arsenic, copper, mercury, and lead treated samples were reduced to 74-88%. However, nickel and zinc did not inhibit bioluminescence.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지 만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many various obvious modifications are possible without departing from the scope of the invention from this description. Therefore, the scope of the invention should be construed by the claims described to include examples of many such variations.

도 1은 본 발명에 의한 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서를 나타 낸 사시도.1 is a perspective view showing a portable biosensor using bioluminescent bacterium according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서를 나타낸 구성도.Figure 2 is a block diagram showing a portable biosensor using bioluminescent bacterium according to the present invention.

도 3은 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서의 성능시험을 위하여 비소를 처리의 측정결과를 나타낸 그래프. Figure 3 is a graph showing the measurement results of arsenic treatment for the performance test of a portable biosensor using bioluminescent bacteria.

도 4는 비소를 처리한 시료에서 발광 측정값의 누적 시간에 따른 변화를 나타낸 그래프.Figure 4 is a graph showing the change according to the cumulative time of luminescence measurement in the sample treated with arsenic.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 차광 덮개1: shading cover

2 : 시료 튜브2: sample tube

3 : 빛 검출수단3: light detection means

31 : 시험공간    31: test space

32 : 반사체    32: reflector

321 : 구홈 반사경         321: Old groove reflector

33 : 빛 증폭 출력부    33: light amplification output unit

4 : 분석 출력수단4: analysis output means

41 : 데이터 변환부    41: data conversion unit

42 : 키패드    42: keypad

43 : 디스플레이부    43: display unit

44 : 송수신부    44: transceiver

5 : 본체5: body

Claims (8)

차광 덮개(1)를 폐쇄하여 외부 빛이 차단된 상태에서 남세균이 포함된 시료 튜브(2)로부터 발광되는 빛을 취합 증폭시켜 인광 데이터를 출력하는 빛 검출수단(3)과,Light detecting means (3) for closing the light shield cover (1) to collect and amplify the light emitted from the sample tube (2) containing the bacterium in the state that the external light is blocked to output phosphorescence data, 상기 인광 데이터를 입력받아 인광을 분석하여 상기 시료의 오염 정도를 출력하는 분석 출력수단(4)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서.A portable biosensor using bioluminescent bacterium, characterized in that it comprises an analysis output means for receiving the phosphorescence data to analyze the phosphorescence to output the contamination degree of the sample. 제1항에 있어서, 상기 빛 검출수단(3)은 차광 덮개(1)에 의해 빛이 차단되는 시험공간(31)과, 상기 시험공간(31)의 내부 둘레에 구비되어 중앙에 상기 시료 튜브(2)가 삽입되면서 시료 튜브(2)의 발광 빛을 하부로 취합 반사하는 구홈 반사경(321)을 포함하는 반사체(32)와, 상기 반사체(32)의 하부에 구비되어 반사체(32)로부터 반사된 발광 빛을 증폭하여 그 인광 데이터를 출력하는 빛 증폭 출력부(33)로 구성되는 것을 특징으로 하는 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서.According to claim 1, wherein the light detecting means 3 is provided with a test space 31, the light is blocked by the light shield cover (1), and the inner circumference of the test space 31 is the center of the sample tube ( 2) is inserted into the reflector 32 including a spherical reflector 321 for collecting and reflecting the emitted light of the sample tube (2) to the bottom, and is provided below the reflector 32 and reflected from the reflector 32 A portable biosensor using bioluminescent bacterium, characterized by comprising a light amplifying output unit 33 for amplifying the emitted light and outputting the phosphorescent data. 제1항에 있어서, 상기 분석 출력수단(4)은 신호처리 및 디지털 신호로 변환 처리하는 데이터 변환부(41)와, 데이터의 입출력 제어 및 선택을 하는 키패드(42)와, 데이터 처리 결과를 출력하는 디스플레이부(43)로 구성되는 것을 특징으로 하는 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서.2. The analysis output device (4) according to claim 1, wherein said analysis output means (4) outputs a data converter (41) for signal processing and digital signal conversion processing, a keypad (42) for input / output control and selection of data, and a data processing result. Portable biosensor using the bioluminescent bacterium, characterized in that consisting of a display unit 43. 제3항에 있어서, 상기 분석 출력수단(4)은 분석 결과를 단말기로 전송하는 송수신부(44)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생물발광 남세균을 이용한 휴대용 바이오센서.The portable biosensor using bioluminescent bacterium according to claim 3, characterized in that the analysis output means (4) further comprises a transceiver (44) for transmitting the analysis result to the terminal. 제1항의 바이오센서에 측정하고자 하는 시료 및 발광 유전자가 도입된 남세균 시네코시스티스 PCC6803을 포함하는 튜브를 주입하는 단계;Injecting a tube comprising a sample to be measured and a light-gene gene into the biosensor of claim 1 into which a bacterium comprising C. bacterus Synthesis PCC6803 is introduced; 상기 튜브에서 발광하는 빛을 측정하는 단계를 포함하는 생물학적 위해 물질을 검출하는 방법.Measuring the light emitted from the tube. 제5항에 있어서, 상기 발광하는 빛의 측정 시간은 10초인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 5, wherein the measurement time of the light emitted is 10 seconds. 제5항에 있어서, 상기 생물학적 위해 물질은 중금속인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 5, wherein the biological hazard is a heavy metal. 제7항에 있어서, 상기 중금속은 비소, 구리, 수은, 니켈, 납 또는 아연인 것을 특징으로 하는 방법.8. The method of claim 7, wherein the heavy metal is arsenic, copper, mercury, nickel, lead or zinc.
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