KR20130004626A - 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공기 중에 존재하는 미생물을 별도의 전처리 과정 없이 실시간 분리하고, 분리된 미생물에 대해서 살아있는 미생물과 죽은 미생물로 분류함과 함께 정량분석이 가능하도록 하는 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치는 열전판을 이용하여 공기 중 습기를 액화시켜 액화 유체를 형성하는 공기 액화장치와, 전기영동법을 이용하여 상기 액화 유체 내에 포함되어 있는 미생물을 기타 부유물로부터 분리시키는 미생물 분리장치 및 상기 미생물 분리장치에 의해 분리된 미생물을 살아있는 미생물과 죽은 미생물로 구분하고, 각각의 미생물에 대해서 정량분석하는 미생물 광학감지장치를 포함하여 이루어지며, 상기 공기 액화장치는, 미생물을 포함하는 공기를 불어주는 송풍수단과, 주변 온도보다 낮게 제어되며, 상기 송풍수단에 의해 이동된 공기와 접촉하여 해당 공기를 응축, 액화시켜 액화 유체를 형성하는 열전판과, 상기 열전판에 의해 액화된 액화 유체를 저장하며, 상기 액화 유체를 상기 미생물 분리장치에 공급하는 유체 저장조를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기 중에 존재하는 미생물을 별도의 전처리 과정 없이 실시간 분리하고, 분리된 미생물에 대해서 살아있는 미생물과 죽은 미생물로 분류함과 함께 정량분석이 가능하도록 하는 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치 및 방법에 관한 것이다.
실내 공기에는 박테리아, 곰팡이, 바이러스와 같은 다양한 미생물이 부유하고 있으며, 이러한 부유 미생물은 공기 감염 및 환경성 질병을 유발하여 건강에 나쁜 영향을 미친다. 공기 중에 존재하는 미생물의 분리, 검침이 다양하게 있는데, 배지를 이용한 중력침강법, 임팩터를 이용한 포집방법과 같은 고전적인 방법에서부터 미생물의 형광 염색을 이용한 유세포 분류방법(flow cytometry) 및 미생물의 유전정보를 이용하여 미생물을 동정하는 실시간 PCR(real-time polymerase chain reaction) 등 여러 가지 방법이 사용되고 있다.
그러나, 이와 같은 방법들은 미생물의 분리 및 정제를 위해 최소 2∼3일의 배양시간과 미생물 판별시간이 필요하며, 형광 염색 및 유전자 추출을 위한 복잡한 전처리 과정이 요구됨과 함께 미생물 분석을 위한 고가의 장비가 필요하다는 단점이 있다. 또한, 'Continuous separation of breast cancer cells from blood sample using multi-orifice flow fractionation and dielectrophoresis, Hui-sung Moon et al., Lab chip, 2011, 11, 1118-1125'은 혈액 내에 순환하고 있는 암 유발세포를 전기영동법을 이용하여 분리하는 기술을 제시하고 있으나, 체액 내에 존재하는 미생물을 분리, 검침함에 한정되어 있어 공기 중 미생물 검침에 적용하기에는 한계가 있다.
한편, 실내 공기 중에 존재하는 미생물의 경우 미생물들끼리 결합하거나 미생물과 먼지가 혼재되어 있어 인체에 유해한 특정 미생물을 분리하기가 매우 어렵다. 또한, 살아있는 미생물과 죽은 미생물을 분별하기에도 어려움이 뒤따른다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 공기 중에 존재하는 미생물을 별도의 전처리 과정 없이 실시간 분리하고, 분리된 미생물에 대해서 살아있는 미생물과 죽은 미생물로 분류함과 함께 정량분석이 가능하도록 하는 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치는 열전판을 이용하여 공기 중 습기를 액화시켜 액화 유체를 형성하는 공기 액화장치와, 전기영동법을 이용하여 상기 액화 유체 내에 포함되어 있는 미생물 및 기타 부유물을 분리하는 미생물 분리장치 및 상기 미생물 분리장치에 의해 분리된 미생물을 살아있는 미생물과 죽은 미생물로 구분하고, 이렇게 구분된 미생물을 정량화하는 미생물 광학감지장치를 포함하여 이루어지며, 상기 공기 액화장치는, 미생물을 포함하는 공기를 불어주는 송풍수단과, 주변보다 낮은 온도 조건으로 상기 송풍수단에 의해 이동된 공기와 접촉하여 해당 공기를 응축, 액화시켜 액화 유체를 형성하는 열전판과, 상기 열전판에 의해 액화된 액화 유체를 저장하며, 상기 액화 유체를 상기 미생물 분리장치에 공급하는 유체 저장조를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 미생물 분리장치는, 메인 유로, 미생물 유로 및 부유물 유로를 포함하여 구성되며, 상기 미생물 유로 및 부유물 유로는 상기 메인 유로에서 분기된 형태를 이루며, 상기 메인 유로의 일측에 액화 유체를 공급하는 시료 공급부가 구비되고, 상기 메인 유로의 일측에 쉬스유체를 공급하는 쉬스유체 공급부가 구비되며, 상기 메인 유로와 미생물 유로 내에 (+)전극과 (-)전극이 구비되며, 상기 (+)전극과 (-)전극에 교류전압을 인가하면 상기 액화 유체 내에 포함되어 있는 미생물은 전기밀도가 밀한 부분으로 이동되는 반면에 액화 유체 내에 포함되어 있는 부유물은 상기 부유물 유로로 이동된다.
또한, 상기 (+)전극과 (-)전극에 인가되는 교류전압의 주파수는 상기 미생물 유로를 통해 포집하고자 하는 미생물의 유전율에 의해 결정된다.
상기 미생물 광학감지장치는, 미생물 공급부, 형광시료 공급부 및 혼합이송유로를 포함하여 구성되며, 상기 미생물 공급부는 상기 미생물 분리장치에 의해 분리된 미생물을 이송받아 상기 혼합이송유로로 미생물을 공급하며, 상기 형광시료 공급부는 상기 혼합이송유로에 형광시료를 공급하며, 상기 혼합이송유로는 미생물과 형광시료가 혼합된 유체를 이송하며, 상기 혼합이송유로의 후단에 제 1 광학센서와 제 2 광학센서가 구비되며, 상기 제 1 광학센서와 제 2 광학센서는 서로 다른 파장의 빛을 감지한다.
상기 제 1 광학센서는 520∼550nm의 파장을 나타내는 녹색형광 빛을 감지하여 살아있는 미생물을 감지하며, 상기 제 2 광학센서는 660∼680nm의 파장을 나타내는 적색형광 빛을 감지하여 죽은 미생물을 감지한다.
상기 제 1 광학센서와 제 2 광학센서로부터 출력된 아날로그 형광신호를 분석하여 살아있는 미생물 및 죽은 미생물을 정량분석하는 광학신호 분석장치가 더 구비되며, 상기 광학신호 분석장치는, 상기 제 1 광학센서와 제 2 광학센서에 의해 감지된 아날로그 형광신호를 증폭하는 신호증폭부와, 증폭된 아날로그 형광신호의 노이즈(noise)를 제거하는 필터부와, 노이즈가 제거된 아날로그 형광신호를 디지털 형광신호로 변환하는 A/D 변환기와, 상기 디지털 형광신호를 계량하여 살아있는 미생물 및 죽은 미생물을 정량화하는 광학신호 분석모듈을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 방법은 공기 중 습기를 열전판을 통해 응축, 액화시켜 액화 유체를 형성하는 단계와, 유전 전기영동법을 이용하여 상기 액화 유체 내에 포함되어 있는 미생물과 기타 부유물을 분리하는 단계와, 상기 분리된 미생물을 형광시료와 혼합하여 미세유로에 유동시키며, 미세유로의 일측에 구비된 제 1 파장의 형광 빛을 감지하는 제 1 광학센서와 제 2 파장의 형광 빛을 감지하는 제 2 광학센서를 이용하여 제 1 파장의 형광 빛을 발산하는 미생물 및 제 2 파장의 형광 빛을 발산하는 미생물을 검침하는 단계 및 상기 제 1 광학센서 및 제 2 광학센서에 의해 감지된 신호를 디지털 형광신호로 변환하여 제 1 파장의 형광 빛을 발산하는 미생물과 제 2 파장의 형광 빛을 발산하는 미생물을 정량분석하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
미생물이 포함된 공기의 온도를 낮추어 과포화상태의 수증기를 응축에 의해 손쉽게 액화시킴에 따라 미생물을 위한 별도의 전처리 공정이 요구되지 않는다. 또한, 미생물의 유전율에 상응하는 교류전압을 인가하여 특정 미생물을 선택적으로 분리할 수 있으며, 서로 다른 파장의 형광을 감지하는 것을 통해 살아있는 미생물과 죽은 미생물을 구분할 수 있다. 이와 함께, 감지된 형광신호를 디지털 형광신호로 변환함으로써 정량분석을 용이하게 수행할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 액화장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 분리장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 분리장치의 미세유로 시스템의 단면 구성도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 분리장치의 미세유로 시스템을 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
도 6은 미생물 본 발명의 일 실시예에 따른 광학감지장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 액화장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 분리장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 분리장치의 미세유로 시스템의 단면 구성도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미생물 분리장치의 미세유로 시스템을 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.
도 6은 미생물 본 발명의 일 실시예에 따른 광학감지장치의 구성도.
본 발명은 상대습도차를 이용하여 공기를 액화시키고, 액화된 유체 내에 포함되어 있는 미생물을 전기영동을 통해 분리하고 최종적으로, 분리된 미생물을 형광반응을 통해 살아있는 미생물과 죽은 미생물로 구분, 검침함을 특징으로 한다. 상기 전기영동에 의한 미생물 분리시 각각의 미생물에 상응하는 교류 전압주파수를 인가하여 특정 미생물을 선택적으로 분리할 수 있으며, 상기 살아있는 미생물과 죽은 미생물의 검침시 형광반응의 세기를 디지털 신호로 변환하여 미생물의 정량분석이 가능하게 된다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치는 공기 액화장치(100), 미생물 분리장치(200) 및 미생물 광학감지장치(300)를 포함하여 구성된다.
상기 공기 액화장치(100)는 상대습도차를 이용하여 공기 중 습기를 액화시키는 것으로서, 액화된 유체(이하, 액화 유체라 함) 내에는 미생물 및 기타 부유물이 포함된다. 상기 공기 액화장치(100)는 세부적으로 도 2에 도시한 바와 같이 송풍수단(110), 열전판(120)(thermoelectric plate) 및 유체 저장조(130)를 포함하여 구성된다. 상기 송풍수단(110)은 미생물의 존재가 의심되는 공기를 상기 열전판(120)으로 불어주는 역할을 하며, 상기 열전판(120)은 주변 온도보다 낮게 제어되어 상기 송풍수단(110)에 의해 이동된 공기를 응축, 액화시키는 역할을 하며, 상기 유체 저장조(130)는 상기 열전판(120)에 의해 액화된 유체를 저장하는 역할을 한다. 즉, 미생물의 존재가 의심되는 공기를 상기 송풍수단(110)을 이용하여 열전판(120)을 향해 불어주게 되면 해당 공기는 상기 열전판(120)과 접촉되며, 상기 열전판(120)이 주변 온도보다 낮음에 따라 상대습도차에 의해 공기 중 습기가 응축되어 액화되며, 액화 유체는 상기 유체 저장조(130)에 저장된다. 상기 액화 유체 내에는 공기 중에 부유하던 미생물 및 기타 부유물이 포함된다.
상기 미생물 분리장치(200)는 상기 공기 액화장치(100)의 유체 저장조(130)로부터 액화 유체를 공급받아 해당 액화 유체 내에 포함되어 있는 미생물 및 기타 부유물을 분리하는 장치로서, 기본적으로 미세유로 시스템(microfluidic system)으로 구현된다. 여기서, 미세유로 시스템이란 유체가 이동될 수 있는 마이크로미터 크기의 유로가 형성된 장치를 일컫는다.
또한, 액화 유체 내에 포함되어 있는 미생물 및 기타 부유물을 분리하기 위해 상기 미세유로 시스템 내에는 전기영동(electrophoresis)을 위한 전극(240)이 구비된다. 본 발명의 일 실시예에서는 전기영동 방법으로 유전 전기영동법(dielectrophoresis) 방법이 적용되며, 유전 전기영동법은 미생물마다 고유의 유전율을 갖고 있음에 착안하여 특정 주파수의 교류전압을 인가하여 특정 미생물을 선택적으로 포집하는 기술이다.
상기 미세유로 시스템은 도 3에 도시한 바와 같이 메인 유로(210), 미생물 유로(220) 및 부유물 유로(230)를 구비하며, 상기 미생물 유로(220) 및 부유물 유로(230)는 상기 메인 유로(210)에서 분기된 형태를 갖는다. 또한, 유전 전기영동법을 구현하기 위해 2개의 전극((+)전극(241)과 (-)전극)(242)이 상기 메인 유로(210)와 미생물 유로(220)에 걸쳐 구비된다.
상기 메인 유로(210)의 일단에는 시료 공급부(211) 및 쉬스유체 공급부(212)가 구비되는데, 상기 시료 공급부(211)는 상기 유체 저장조(130)로부터 이송된 액화 유체를 공급하며, 상기 쉬스유체 공급부(212)는 층류(laminar flow)로 상기 메인 유로(210)로 유입되는 상기 액화 유체가 상기 메인 유로(210)의 중앙 부분으로 집중되도록 하기 위한 쉬스유체(sheath fluid)를 공급한다. 이에 따라, 상기 메인 유로(210) 내에서는 액화 유체가 중심부에 위치하고 쉬스유체가 액화 유체 흐름의 주변부에 위치된 형태의 유체 흐름이 구현된다. 참고로, 상기 공기 액화장치(100)의 유체 저장조(130)로부터 상기 시료 공급부(211)로의 액화 유체 이송은 압축 공기를 이용할 수 있다.
상기 메인 유로(210) 내에서 유체가 이동되는 상태에서, 상기 2개의 전극(241, 242)에 교류전압을 인가하면 액화 유체 내에 포함되어 있는 미생물은 포지티브 전기영동(positive electrophoresis)이 유도되어 전기밀도가 높은 미생물 유로(220)로 이동되며 최종적으로 미생물 포집부(221)에 포집되며, 액화 유체 내에 포함되어 있는 부유물은 전기영동 유도가 이루어지지 않아 부유물 유로(230)로 이동되며 최종적으로 부유물 포집부(231)에 포집된다. 이 때, 포집하고자 하는 미생물에 따라 상기 2개의 전극(241, 242)에 인가되는 교류전압의 주파수를 선택적으로 제어할 수 있다.
한편, 상기 미세유로 시스템의 단면 구성을 세부적으로 살펴보면, 도 4에 도시한 바와 같이 하부 구조물과 상부 구조물의 조합으로 이루어진다. 상기 하부 구조물은, 실리콘 기판(10), 상기 실리콘 기판(10) 전면 상에 적층된 실리콘 산화막(12), 상기 실리콘 산화막(12)의 일부 영역 상에 적층된 전극(15), 상기 전극(15)을 포함한 기판(10) 전면 상에 적층된 폴리머층(16)으로 구성되며, 상기 상부 구조물은, 미세유로(28)가 형성된 탄성중합체(26)로 이루어진다.
상기 하부 구조물과 상부 구조물은 별도의 제작공정을 통해 완성되어 결합될 수 있다. 상기 하부 구조물은 도 5a에 도시한 바와 같이 실리콘 기판(10) 상에 실리콘 산화막(12)과 전극물질(14)을 순차적으로 적층시킨 후, 상기 전극물질(14)을 패터닝하여 전극(15)을 형성하고, 상기 전극(15)을 포함한 기판(10) 전면 상에 폴리머층(16)을 적층시켜 완성할 수 있다. 또한, 상기 상부 구조물은 도 5b에 도시한 바와 같이 실리콘 기판(20) 상에 실리콘 산화막(22)과 감광막(24)을 순차적으로 적층시킨 후, 상기 감광막(24)을 패터닝하고 상기 패터닝된 감광막(24) 상에 탄성중합체(26)를 적층한 다음, 상기 기판(20) 및 패터닝된 감광막(24)을 제거하여 형성할 수 있으며, 상기 패터닝된 감광막(24)이 제거된 부분은 미세유로(28) 부분이 된다.
상기 미생물 광학감지장치(300)는 상기 미생물 분리장치(200)의 미생물 포집부(221)에 포집된 미생물을 살아있는 미생물과 죽은 미생물로 구분하여 정량분석하는 장치이다. 상기 미생물 광학감지장치(300)는 상기 미생물 분리장치(200)와 마찬가지로 기본적으로 미세유로 시스템으로 이루어지며, 미생물을 살아있는 미생물과 죽은 미생물로 구분하여 정량분석하기 위해 광학센서와 광학신호 분석장치(340)가 구비된다.
구체적으로, 상기 미생물 광학감지장치(300)의 미세유로 시스템은 도 6에 도시한 바와 같이 미생물 공급부(311), 제 1 형광시료 공급부(312), 제 2 형광시료 공급부(313) 및 혼합이송유로(310)를 포함하여 구성된다. 상기 미생물 공급부(311)는 상기 미생물 분리장치(200)의 미생물 포집부(221)로부터 미생물을 이송받아 상기 혼합이송유로(310)로 미생물을 공급한다. 또한, 상기 제 1 형광시료 공급부(312)와 제 2 형광시료 공급부(313)는 각각 제 1 형광시료와 제 2 형광시료를 상기 혼합이송유로(310)에 공급한다. 상기 제 1 형광시료는 살아있는 미생물의 세포벽과 결합하며, 520~550nm의 파장을 나타내는 녹색형광 빛을 발산한다. 상기 제 2 형광시료는 죽은 미생물의 핵산과 결합하며, 660~680nm의 파장을 나타내는 적색형광 빛을 발산한다. 이 때, 상기 제 1 형광시료로 Syto9, 상기 제 2 형광시료로 Propidium Iodide가 이용될 수 있다.
한편, 상기 혼합이송유로(310)의 후단에는 제 1 광학센서(320)와 제 2 광학센서(330)가 구비된다. 상기 제 1 광학센서(320)와 제 2 광학센서(330)는 상기 혼합이송유로(310)로부터 상부로 이격된 위치에 구비되며, 상기 제 1 광학센서(320)는 살아있는 미생물과 결합된 제 1 형광시료를 감지하며, 상기 제 2 광학센서(330)는 죽은 미생물과 결합된 제 2 형광시료를 감지한다. 일 실시예로, 상기 제 1 광학센서(320)는 520~550nm의 파장을 나타내는 녹색형광 빛을 감지하며, 상기 제 2 광학센서(330)는 660~680nm의 파장을 나타내는 적색형광 빛을 감지한다.
상기 제 1 광학센서(320)와 제 2 광학센서(330)에 의해 감지된 아날로그 형광신호는 광학신호 분석장치(340)로 전송된다. 상기 광학신호 분석장치(340)는 상기 제 1 광학센서(320)와 제 2 광학센서(330)로부터 입력된 아날로그 형광신호를 분석하여 살아있는 미생물 및 죽은 미생물을 정량분석하는 장치로서, 세부적으로 신호증폭부(341), 필터부(342), A/D 변환기(343) 및 광학신호 분석모듈(344)로 구성된다.
상기 신호증폭부(341)는 상기 제 1 광학센서(320)와 제 2 광학센서(330)에 의해 감지된 아날로그 형광신호를 증폭하며, 상기 필터부(342)는 증폭된 아날로그 형광신호의 노이즈(noise)를 제거하며, 상기 A/D 변환기(343)는 노이즈가 제거된 아날로그 형광신호를 디지털 형광신호로 변환하는 역할을 한다. 마지막으로, 상기 광학신호 분석모듈(344)은 상기 디지털 형광신호를 계량하여 살아있는 미생물 및 죽은 미생물을 정량분석하는 역할을 한다.
100 : 공기 액화장치 110 : 송풍수단
120 : 열전판 130 : 유체 저장조
200 : 미생물 분리장치 210 : 메인 유로
220 : 미생물 유로 230 : 부유물 유로
300 : 미생물 광학감지장치 310 : 혼합이송유로
320 : 제 1 광학센서 330 : 제 2 광학센서
340 : 광학신호 분석장치
120 : 열전판 130 : 유체 저장조
200 : 미생물 분리장치 210 : 메인 유로
220 : 미생물 유로 230 : 부유물 유로
300 : 미생물 광학감지장치 310 : 혼합이송유로
320 : 제 1 광학센서 330 : 제 2 광학센서
340 : 광학신호 분석장치
Claims (11)
- 열전판을 이용하여 공기 중 습기를 액화시켜 액화 유체를 형성하는 공기 액화장치;
전기영동법을 이용하여 상기 액화 유체 내에 포함되어 있는 미생물 및 기타 부유물을 분리하는 미생물 분리장치; 및
상기 미생물 분리장치에 의해 분리된 미생물을 살아있는 미생물과 죽은 미생물로 구분하고, 각각의 미생물에 대해서 정량분석하는 미생물 광학감지장치를 포함하여 이루어지며,
상기 공기 액화장치는,
미생물을 포함하는 공기를 불어주는 송풍수단과,
주변 온도보다 낮게 제어되며, 상기 송풍수단에 의해 이동된 공기와 접촉하여 해당 공기를 응축, 액화시켜 액화 유체를 형성하는 열전판과,
상기 열전판에 의해 액화된 액화 유체를 저장하며, 상기 액화 유체를 상기 미생물 분리장치에 공급하는 유체 저장조를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 미생물 분리장치는,
메인 유로, 미생물 유로 및 부유물 유로를 포함하여 구성되며, 상기 미생물 유로 및 부유물 유로는 상기 메인 유로에서 분기된 형태를 이루며,
상기 메인 유로의 일측에 액화 유체를 시료 공급부가 구비되고, 상기 메인 유로의 일측에 쉬스유체를 공급하는 쉬스유체 공급부가 구비되며,
상기 메인 유로와 미생물 유로 내에 (+)전극과 (-)전극이 구비되며, 상기 (+)전극과 (-)전극에 교류전압을 인가하면 상기 액화 유체 내에 포함되어 있는 미생물은 전기밀도가 높은 미생물 유로로 이동됨과 함께 액화 유체 내에 포함되어 있는 부유물은 상기 부유물 유로로 이동되는 것을 특징으로 하는 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 (+)전극과 (-)전극에 인가되는 교류전압의 주파수는 상기 미생물 유로를 통해 포집하고자 하는 미생물의 유전율에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 미생물 광학감지장치는,
미생물 공급부, 형광시료 공급부 및 혼합이송유로를 포함하여 구성되며,
상기 미생물 공급부는 상기 미생물 분리장치로부터 포집된 미생물을 이송받아 상기 혼합이송유로로 미생물을 공급하며, 상기 형광시료 공급부는 상기 혼합이송유로에 형광시료를 공급하며, 상기 혼합이송유로는 미생물과 형광시료가 혼합된 유체를 이송하며,
상기 혼합이송유로의 후단에 제 1 광학센서와 제 2 광학센서가 구비되며, 상기 제 1 광학센서와 제 2 광학센서는 서로 다른 파장의 빛을 감지하는 것을 특징으로 하는 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 광학센서는 520∼550nm의 파장을 나타내는 녹색형광 빛을 감지하여 살아있는 미생물을 감지하며, 상기 제 2 광학센서는 660∼680nm의 파장을 나타내는 적색형광 빛을 감지하여 죽은 미생물을 감지하는 것을 특징으로 하는 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 광학센서와 제 2 광학센서로부터 출력된 아날로그 형광신호를 분석하여 살아있는 미생물 및 죽은 미생물을 정량분석하는 광학신호 분석장치가 더 구비되며,
상기 광학신호 분석장치는,
상기 제 1 광학센서와 제 2 광학센서에 의해 감지된 아날로그 형광신호를 증폭하는 신호증폭부와,
증폭된 아날로그 형광신호의 노이즈(noise)를 제거하는 필터부와,
노이즈가 제거된 아날로그 형광신호를 디지털 형광신호로 변환하는 A/D 변환기와,
상기 디지털 형광신호를 계량하여 살아있는 미생물 및 죽은 미생물을 정량분석하는 광학신호 분석모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치.
- 공기 중 습기를 열전판을 통해 응축, 액화시켜 액화 유체를 형성하는 단계;
유전 전기영동법을 이용하여 상기 액화 유체 내에 포함되어 있는 미생물과 기타 부유물을 분리하는 단계;
상기 분리된 미생물을 형광시료와 혼합하여 미세유로에 유동시키며, 미세유로의 일측에 구비된 제 1 파장의 형광 빛을 감지하는 제 1 광학센서와 제 2 파장의 형광 빛을 감지하는 제 2 광학센서를 이용하여 제 1 파장의 형광 빛을 발산하는 미생물 및 제 2 파장의 형광 빛을 발산하는 미생물을 검침하는 단계; 및
상기 제 1 광학센서 및 제 2 광학센서에 의해 감지된 신호를 디지털 형광신호로 변환하여 제 1 파장의 형광 빛을 발산하는 미생물과 제 2 파장의 형광 빛을 발산하는 미생물을 정량분석하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 파장의 형광 빛을 발산하는 미생물은 살아있는 미생물이며, 상기 제 2 파장의 형광 빛을 발산하는 미생물은 죽은 미생물인 것을 특징으로 하는 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 파장은 520∼550nm이고, 상기 제 2 파장은 660∼680nm인 것을 특징으로 하는 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 유전 전기영동법을 이용하여 상기 액화 유체 내에 포함되어 있는 미생물과 기타 부유물을 분리하는 단계는, 미생물 분리장치 내에서 진행되며,
상기 미생물 분리장치는,
메인 유로, 미생물 유로 및 부유물 유로를 포함하여 구성되며, 상기 미생물 유로 및 부유물 유로는 상기 메인 유로에서 분기된 형태를 이루며,
상기 메인 유로의 일측에 액화 유체를 공급하는 시료 공급부가 구비되고, 상기 메인 유로의 일측에 쉬스유체를 공급하는 쉬스유체 공급부가 구비되며,
상기 메인 유로와 미생물 유로 내에 (+)전극과 (-)전극이 구비되며, 상기 (+)전극과 (-)전극에 교류전압을 인가하면 상기 액화 유체 내에 포함되어 있는 미생물은 전기밀도가 높은 미생물 유로로 이동됨과 함께 액화 유체 내에 포함되어 있는 부유물은 상기 부유물 유로로 이동되며,
상기 (+)전극과 (-)전극에 인가되는 교류전압의 주파수는 상기 미생물 유로를 통해 포집하고자 하는 미생물의 유전율에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 파장의 형광 빛을 발산하는 미생물 및 제 2 파장의 형광 빛을 발산하는 미생물을 검침하는 단계는, 미생물 광학감지장치 내에서 진행되며,
상기 미생물 광학감지장치는,
미생물 공급부, 형광시료 공급부 및 혼합이송유로를 포함하여 구성되며,
상기 미생물 공급부는 상기 미생물 분리장치로부터 포집된 미생물을 이송받아 상기 혼합이송유로로 미생물을 공급하며, 상기 형광시료 공급부는 상기 혼합이송유로에 형광시료를 공급하며, 상기 혼합이송유로는 미생물과 형광시료가 혼합된 유체를 이송하며,
상기 혼합이송유로의 후단에 제 1 광학센서와 제 2 광학센서가 구비되며, 상기 제 1 광학센서와 제 2 광학센서는 서로 다른 파장의 빛을 감지하는 것을 특징으로 하는 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 방법.
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020110065766A KR101305905B1 (ko) | 2011-07-04 | 2011-07-04 | 공기 중 미생물의 실시간 분리 및 검침 장치 및 방법 |
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2011
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015129979A1 (en) * | 2014-02-27 | 2015-09-03 | Lg Electronics Inc. | Airborne microbial measurement apparatus and measurement method thereof |
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