KR20150101649A - 부유미생물 측정장치 및 그 측정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부유미생물 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치에는, 공기의 유입을 위한 유입부 및 상기 유입부의 일측에 제공되는 노즐부가 포함되는 입자 분류장치; 상기 공기 중 상기 노즐부의 내부유로를 통과한 미생물 입자가 유동하는 미생물 입자유로; 상기 공기 중 상기 노즐부의 외측공간을 통과한 공기 입자가 유동하는 공기입자 유로; 상기 미생물 입자유로와 연통하며, 상기 미생물 입자가 포집되는 필터부를 구비하는 포집장치; 및 상기 포집장치의 일측에 제공되며, 상기 필터부에 포집된 미생물로부터 발생된 빛의 양 또는 세기를 감지하는 발광 측정장치가 포함된다.
본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치에는, 공기의 유입을 위한 유입부 및 상기 유입부의 일측에 제공되는 노즐부가 포함되는 입자 분류장치; 상기 공기 중 상기 노즐부의 내부유로를 통과한 미생물 입자가 유동하는 미생물 입자유로; 상기 공기 중 상기 노즐부의 외측공간을 통과한 공기 입자가 유동하는 공기입자 유로; 상기 미생물 입자유로와 연통하며, 상기 미생물 입자가 포집되는 필터부를 구비하는 포집장치; 및 상기 포집장치의 일측에 제공되며, 상기 필터부에 포집된 미생물로부터 발생된 빛의 양 또는 세기를 감지하는 발광 측정장치가 포함된다.
Description
본 발명은 부유미생물 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.
최근 조류 인플루엔자, 신종 인플루엔자 등이 이슈화되면서 공기감염 문제가 대두되고 있으며, 이에 따라 공기 중 부유 미생물 측정(airborne microbial measurement)이 보다 중요하게 다루어지고, 바이오센서 시장도 이에 맞추어 큰 폭으로 성장하고 있다.
기존에 공기 중 부유 미생물 측정하는 방법에는, 시료기체 중에 부유하고 있는 생물입자를 증식에 적합한 고체 또는 액체 표면에 포집하고 일정기간 적당 온습도 환경 하에서 배양한 후, 표면에 출현한 콜로니수에서 포집 미생물수를 구하는 배양법과, 염색 후 형광현미경을 이용하는 염색법 등이 있다.
근래에는 ATP(아데노신삼인산, adenosine triphosphate)와 루시페린(luciferin)/루시페라아제(luciferase)가 반응하여 빛을 내는 원리를 이용하는 ATP 생물 발광법에 의해, ATP 소거처리, ATP 추출, 발광량 측정까지 소요되는 일련의 과정을 30분 정도로 축소하여 신속한 작업이 가능하게 되었다.
그러나, 상기와 같은 방법들에 의하면 기상 중에 존재하는 부유미생물을 실시간 측정할 수 없으며, 별도의 샘플링 과정과 전처리 등을 포함한 일련의 수작업이 요구되므로, 이러한 방법들을 이용하여서는 공기 중 부유미생물 자동 측정 시스템을 개발할 수가 없다는 한계가 있었다.
도 8은 종래의 입자분류장치에 제공되는 전기집진기의 구성을 보여준다.
도 8을 참조하면, 종래의 전기집진기에는, 양측의 포집판 및 상기 양측의 포집판 사이에 배치되는 충전선(방전 전극)이 포함된다.
상기 충전선에 고전압을 인가하면 코로나 방전이 발생되며, 이 때 발생되는 이온이 가스 중의 소정 입자와 대전된다. 그리고, 대전된 입자는 집진극(포집판)으로 전기력에 의하여 이동되어 포집될 수 있다.
즉, 상기 전기집진기는, 정전기적인 원리를 이용하여 소정의 입자를 포집할 수 있는 집진장치로서 이해될 수 있다. 상기 소정의 입자에는, 먼지와 같은 이물, 또는 부유미생물등이 포함될 수 있다.
한편, 종래의 부유미생물 측정장치에는, 상기한 전기집진기 및 상기 포집판에 포집된 부유미생물을 수집하기 위한 수집봉이 포함된다.
상기 종래의 부유미생물 측정장치는, 상기 전기집진기의 구동에 의하여 상기 포집판에 부유미생물이 포집되면, 사용자가 수동으로 상기 수집봉을 포집판에 접촉시켜 부유미생물을 수집 또는 샘플링하도록 구성된다.
그리고, 수집된 부유미생물을 시약에 반응시켜 발광이 이루어지도록 하고, 발광된 빛을 감지하여 미생물의 농도를 측정하도록 구성된다.
이와 같이, 종래의 부유미생물 측정장치의 경우, 수집봉을 별도로 마련하고 사용자가 수집봉을 이용하여 포집판에 포집된 부유미생물을 수집하여야 하는 과정을 거쳐야 하므로, 시간 및 비용이 많이 소모되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 기상중에 존재하는 부유미생물을 신속하게 측정할 수 있는 부유미생물 측정장치 및 그 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치에는, 공기의 유입을 위한 유입부 및 상기 유입부의 일측에 제공되는 노즐부가 포함되는 입자 분류장치; 상기 공기 중 상기 노즐부의 내부유로를 통과한 미생물 입자가 유동하는 미생물 입자유로; 상기 공기 중 상기 노즐부의 외측공간을 통과한 공기 입자가 유동하는 공기입자 유로; 상기 미생물 입자유로와 연통하며, 상기 미생물 입자가 포집되는 필터부를 구비하는 포집장치; 및 상기 포집장치의 일측에 제공되며, 상기 필터부에 포집된 미생물로부터 발생된 빛의 양 또는 세기를 감지하는 발광 측정장치가 포함된다.
또한, 상기 미생물 입자유로에서의 유동을 발생시키는 펌프 장치; 및 상기 공기입자 유로에서의 유동을 발생시키는 송풍팬이 더 포함된다.
또한, 상기 노즐부에는, 상기 공기 중 상기 미생물 입자를 유입시키는 입구부; 및 상기 미생물 입자를 상기 미생물 입자유로로 배출시키는 출구부가 포함된다.
또한, 상기 입구부는 상기 유입부로부터 일측으로 이격되어 배치되며, 상기 공기 입자는 상기 입구부와 유입부의 이격된 공간을 통하여, 상기 공기입자 유로로 유입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유입부에는 다수의 슬릿이 포함되며, 상기 노즐부는 상기 다수의 슬릿의 수에 대응하여 다수 개가 제공되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 노즐부의 출구부가 결합되며, 상기 미생물 입자유로와 공기입자 유로를 분리하는 구획판이 더 포함된다.
또한, 상기 포집장치에는, 상기 필터부를 수용하는 필터 케이스; 및 상기 필터 케이스에 형성되며, 상기 미생물 입자유로와 연통될 수 있는 필터공이 형성된다.
또한, 상기 필터공은 다수 개가 형성되며, 상기 필터부는 상기 다수의 필터공을 통하여 외부에 노출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 필터부 또는 필터 케이스를 회전시키는 필터 구동부가 더 포함되며, 상기 다수의 필터공 중 일 필터공이 상기 미생물 입자유로와 연통된 상태에서 상기 필터 구동부가 작동하면,상기 다수의 필터공 중 타 필터공이 상기 미생물 입자유로와 연통되도록 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발광 측정장치에는, 상기 필터부에서 발생되는 빛을 감지하는 수광부가 더 포함되며, 상기 필터 구동부가 작동하면, 상기 일 필터공은 상기 수광부에 대향하도록 위치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발광 측정장치에서 감지된 빛의 양 또는 세기에 관한 정보에 기초하여, 상기 미생물 입자의 농도에 관한 정보를 표시하는 디스플레이부가 더 포함된다.
또한, 상기 디스플레이부에는, 상기 미생물 입자의 농도에 따라, 서로 다른 색상을 표시하는 조명장치가 포함된다.
다른 측면에 따른 부유미생물 측정방법에는, 공기가 입자분류 장치에 유입되어, 공기 중 부유 미생물 입자와, 부유 미생물 입자를 제외한 공기 입자가 분리되는 단계; 상기 부유 미생물이 필터부에 포집되는 단계; 상기 필터부에 포집된 부유 미생물 입자가 용해되고, 용해된 부유 미생물 입자와 발광물질이 작용하는 단계; 상기 용해된 부유 미생물 입자와 발광물질이 작용하여 발생된 빛의 양 또는 세기가 발광 측정장치에 의하여 감지되는 단계가 포함되며, 상기 공기 중 부유 미생물 입자와 공기 입자가 분리되는 단계에서, 상기 부유 미생물 입자는 노즐부의 내부유로를 유동하고, 상기 공기 입자는 상기 노즐부의 외측공간을 따라 유동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 부유 미생물 입자와 공기 입자의 분리를 위하여, 펌프 장치 및 송풍팬이 구동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 펌프 장치 및 송풍팬이 제 1 설정시간 동안 구동되면, 상기 필터부에 용해 시약이 공급되어, 상기 부유 미생물 입자가 용해되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 필터부에 용해 시약이 제 2 설정시간 동안 공급되면, 상기 필터부를 회전시키는 필터 구동부가 작동하여, 상기 부유 미생물 입자가 상기 발광 측정장치의 일측에 위치하는 단계가 더 포함된다.
본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치 및 그 측정방법에 의하면, 사용자가 포집판에 포집된 부유 미생물을 수동으로 샘플링 하여야 할 필요가 없이, 공기 중 부유 미생물이 가상 임팩터(virtual impactor) 구조에 의하여 자동으로 분리될 수 있으므로 입자 분류과정이 용이하며 시간이 적게 소요되는 효과가 있다.
또한, 분류된 미생물 입자가 포집장치 또는 필터부에 포집되면, 상기 필터부가 발광장치 측으로 이동되어 미생물 입자의 반응에 따른 발광량이 감지될 있으므로, 입자 분류과정으로부터 발광 측정과정까지 연속적으로 자동 측정될 수 있다는 장점이 있다.
여기서, 상기 포집장치 또는 필터부에 발광물질이 도포되고 미생물의 용해시약이 상기 포집장치 또는 필터부에 공급될 수 있으므로, 발광측정 과정이 용이하게 이루어질 수 있다는 효과가 있다.
또한, 가상 임팩터 구조에 의하여 입자가 작은 메인 유동과, 입자가 상대적으로 큰 서브 유동이 효과적으로 분리될 수 있다. 그리고, 압력 손실이 상대적으로 작은 메인 유동측에는 구동부로서 팬을 이용하고, 압력 손실이 상대적으로 큰 서브 유동측에는 구동부로서 저유량 펌프를 이용함으로써, 부유미생물 측정장치가 커지거나 무거워지는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 발광장치에서 감지된 발광량에 기초하여 미생물 농도에 대한 정보를 표시하는 디스플레이부가 더 구비되고, 미생물 농도가 설정농도 이상인 경우 이를 경고하는 표시가 상기 디스플레이부에 나타날 수 있으므로, 사용자 편의성이 증대될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 도 1의 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치의 내부 구성을 보여주는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 노즐부의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치의 측정방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 8은 종래의 부유 미생물 측정장치에 제공되는 전기집진기의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 도 1의 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치의 내부 구성을 보여주는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 노즐부의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치의 측정방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 8은 종래의 부유 미생물 측정장치에 제공되는 전기집진기의 구성을 보여주는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 단면도이고, 도 3은 도 1의 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치에는, 베이스(20) 및 상기 베이스(20)의 상측에 설치되는 다수의 장치가 포함된다.
상기 다수의 장치에는, 공기를 흡입하여 공기 중 부유 미생물을 분리하는 입자 분류장치(100) 및 상기 입자 분류장치(100)에서 분리된 부유 미생물이 포집되는 포집장치(200)가 포함된다.
그리고, 상기 다수의 장치에는, 상기 포집장치(200)의 일측에 제공되어 상기 부유 미생물로부터 발생되는 빛의 양 또는 세기를 감지하는 발광 측정장치(300) 및 상기 발광 측정장치(300)에 전기적으로 연결되는 제어장치(400)가 더 포함된다.
상기 제어장치(400)에는, 다수의 회로부품이 설치되는 PCB(410) 및 상기 PCB(410)에 설치되어 부유 미생물의 농도에 관한 정보가 표시되는 디스플레이부(420)가 포함된다.
상세히, 상기 입자 분류장치(100)에는, 소정의 내부공간을 형성하는 제 1 하우징(110) 및 상기 제 1 하우징(110)의 상부에 결합되는 상면부(112)가 포함된다. 상기 상면부(112)에는, 상기 입자 분류장치(100)의 외부에 존재하는 공기가 흡입되는 "공기 유입부"로서의 다수의 슬릿(121)이 형성된다.
상기 슬릿(121)의 폭은 수 밀리미터(mm)의 범위 내에 있을 수 있다. 그리고, 상기 슬릿(121)이 상기 상면부(112)에 다수 개가 형성됨으로써, 상기 슬릿(121)을 통하여 유입되는 공기의 저항력, 즉 슬릿(121) 내외부의 차압(differential pressure)이 작게 형성된다. 따라서, 상기 다수의 슬릿(121)을 통하여 유입되는 공기의 충분한 유량을 확보할 수 있다.
상기 제 1 하우징(110)의 내부에는, 상기 슬릿(121)을 통하여 유입된 공기가 통과하는 노즐부(120)가 제공된다. 즉, 상기 노즐부(120)는 상기 제 1 하우징(110)의 내부공간에 설치될 수 있다. 그리고, 상기 노즐부(120)는 상기 슬릿(121)의 하측으로 이격되어 하방으로 연장된다.
상기 노즐부(120)는 상기 다수의 슬릿(121)의 수에 대응하여, 다수 개로 구비될 수 있으며, 서로 이격되어 배치될 수 있다. 일례로, 도 2에 도시되는 바와 같이, 다수의 노즐부(120)는 가로 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 노즐부(120)에는, 상기 슬릿(121)을 통하여 상기 제 1 하우징(110)의 내부로 유입된 공기 중 부유 미생물 입자가 유동하는 내부유로(125)가 포함된다. 상기 내부유로(125)는 상기 노즐부(120)의 내부 공간을 형성한다.
상기 내부유로(125)에는, 상기 노즐부(120)의 일단부를 규정하며 상기 내부유로(125)로 부유 미생물이 유입되는 입구부(125a)가 형성된다. 일례로, 상기 입구부(125a)는 상기 내부유로(125)의 상단부에 형성된다.
상기 슬릿(121)을 통하여 유입된 공기 중 부유 미생물 입자는 상기 입구부(125a)를 통하여 상기 내부유로(125)를 유동하며, 상기 부유 미생물 입자가 분리된 공기 입자는 상기 내부유로(125)의 외측 공간을 유동하여, 공기입자 유로(129)를 통과한다.
그리고, 상기 내부유로(125)에는, 상기 노즐부(120)의 타단부를 규정하며 상기 내부유로(125)를 유동한 부유 미생물 입자가 상기 노즐부(120)로부터 배출되도록 하는 출구부(125b)가 형성된다. 일례로, 상기 출구부(125b)는 상기 내부유로(125)의 하단부에 형성된다.
상기 출구부(125b)의 일측에는, 상기 출구부(125b)를 통하여 배출된 부유 미생물 입자가 유동하는 미생물 입자유로(127)가 형성된다. 상기 공기입자 유로(129)를 제 1 유로 또는 메인유동 유로라 이름할 수 있고, 상기 미생물 입자유로(127)를 제 2 유로 또는 서브유동 유로라 이름할 수 있다.
상기 노즐부(120)의 하단부에는, 상기 공기입자 유로(129)와 미생물 입자유로(127)를 구획하는 구획판(126)이 제공된다. 상기 구획판(126)에는 상기 노즐부(120)의 하단부, 즉 출구부(125b)가 결합된다. 다시 말하면, 상기 출구부(125b)는 상기 구획판(126)의 내부에 형성될 수 있다.
상기 구획판(126)에 의하여, 상기 공기입자 유로(129)와 미생물 입자유로(127)는 분리되므로, 상기 공기입자 유로(129)의 입자와, 상기 미생물 입자유로(127)의 입자가 혼합되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 1 하우징(110)의 일측에는 상기 발광 측정장치(300)가 설치되는 제 2 하우징(310)이 제공된다. 상기 미생물 입자유로(127)는 상기 구획판(126)의 일측으로부터 상기 포집장치(200)를 향하여 연장되며, 상기 제 2 하우징(310)의 내부공간은 상기 미생물 입자유로(127)의 적어도 일부분을 형성할 수 있다.
상기 포집장치(200)에는, 필터부(220)가 수용되는 필터 케이스(210) 및 상기 필터 케이스(210)에 형성되는 다수의 필터공(215)이 형성된다. 상기 필터부(220)는 상기 다수의 필터공(215)을 통하여, 외부에 노출될 수 있다. 그리고, 상기 미생물 입자유로(127)를 유동한 미생물 입자는 상기 다수의 필터공(215) 중 어느 하나의 필터공(215)을 통하여 상기 필터부(220)에 포집될 수 있다.
상기 필터부(220)는 상기 필터 케이스(210)의 내측에 고정되도록 설치될 수 있다. 그리고, 상기 필터 케이스(210)는 회전 가능하게 구비될 수 있다.
상기 필터 케이스(210)의 일측에는, 상기 필터 케이스(210)에 회전력을 제공하는 필터 구동부(250)가 제공된다. 일례로, 상기 필터 구동부(250)는 모터일 수 있다. 상기 필터 구동부(250)로부터 상기 필터 케이스(210)로 회전축(255, 도 4 참조)이 연장된다.
상기 필터 구동부(250)가 구동되면 상기 회전축(255)이 회전되며, 상기 필터 케이스(210)는 상기 회전축(255, 도 4 참조)에 의하여 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 그리고, 상기 필터부(220)는 상기 필터 케이스(210)와 함께 회전될 수 있다.
상기 필터부(220)가 일 위치에 있을 때, 일 필터공(215)이 상기 미생물 입자유로(127)에 연통된다. 따라서, 상기 미생물 입자유로(127)를 유동한 미생물 입자는 상기 일 필터공(215)을 통하여 상기 필터부(220)에 포집된다. 이 때, 상기 미생물 입자가 포집되는 필터부(220)의 일 영역은 상기 일 필터공(215)에 의하여 상기 미생물 입자유로(127)에 노출된 영역에 대응될 수 있다.
그리고, 상기 필터부(220)가 회전하면 타 필터공(215)이 상기 미생물 입자유로(127)에 연통되며, 상기 일 필터공(215)은 상기 발광 측정장치(330)의 일측에 위치될 수 있다.
상기 포집장치(200)의 일측에는, 미생물 입자의 유동을 위하여 구동되는 펌프장치(360) 및 상기 필터 케이스(210)로부터 상기 펌프장치(360)로 연장되는 펌프 연결부(350)가 제공된다. 상기 펌프장치(360)에는, 에어 펌프가 포함될 수 있다.
상기 미생물 입자유로(127)의 입자들 중, 상기 필터부(220)에 포집된 미생물 입자를 제외한 나머지 입자, 일례로 공기 입자들은 상기 펌프 연결부(350)를 경유하여 상기 펌프장치(360)로 유동할 수 있다.
상기 펌프 연결부(350)에는, 상기 필터 케이스(210)로부터 상기 펌프장치(360)를 향하여 유동 단면적이 감소되는 싸이클론부(351)가 포함된다. 공기 유동은 상기 싸이클론부(351)를 지나면서 유동속도가 증가되어, 상기 펌프장치(360)로 유입될 수 있다.
상기 펌프장치(360)는 압력손실이 발생하더라도 소정의 흡입유량을 확보하는 데 팬(fan) 보다 유리한 장치로서 이해될 수 있다. 따라서, 상기 펌프장치(360)를 사용하여 상기 미생물 입자유로(127)에서의 입자 유동을 발생함으로써, 상기 노즐부(120) 또는 필터부(220)에서 압력손실이 발생하더라도 흡입 효율이 개선될 수 있다.
그리고, 상기 미생물 입자유로(127)의 유동량은 비교적 소량이므로 상기 에어 펌프에는 저유량 펌프가 적용될 수 있다. 따라서, 부유 미생물 측정장치가 커지거나 무거워지는 현상을 방지할 수 있다.
상기 발광 측정장치(300)에는, 상기 포집장치(200)의 일측에 위치되는 미생물 입자가 수광부(320)가 포함된다. 일례로, 상기 수광부(320)의 적어도 일부분은 상기 제 2 하우징(310)의 내부에 위치될 수 있다.
일 필터공(215)을 통하여 상기 필터부(220)에 미생물 입자가 포집된 후 필터 케이스(210)가 회전되면, 상기 일 필터공(215)은 상기 수광부(320)에 대향하는 위치에 배치될 수 있다. 상기 수광부(320)는 상기 필터부(220)의 미생물 입자에서 발생되는 빛의 양 또는 세기를 감지할 수 있다.
상기 부유 미생물 측정장치(10)에는, 상기 필터부(220)에 용해 시약을 공급하는 용해제 공급장치(370) 및 상기 용해제 공급장치(370)로부터 상기 일 필터공(215) 또는 필터부(220)로 연장되는 공급유로(375)가 더 포함된다.
상기 용해 시약(lysis reagent)은 상기 필터부(220) 포집된 부유미생물의 세포(또는 세포벽)를 용해하기 위한 용해제로서 이해된다. 상기 부유미생물 입자의 세포는 상기 용해 시약과 반응하면, ATP가 추출된다.
그리고, 상기 필터부(220)에는, 발광물질이 도포될 수 있다. 상기 발광물질은 상기 용해 시약에 의하여 추출된 미생물 입자의 ATP(Adenosine Triphosphate, 아데노신삼인산)와 반응하여 빛을 발생시키기 위한 물질로서 이해된다.
상기 발광물질에는, 루시페린(luciferin) 및 루시페라아제(luciferase)가 포함된다. 상기 루시페린은 용해된 세포내에 존재하는 ATP에 의해 활성화되어 활성 루시페린으로 변화되고, 상기 활성 루시페린이 발광효소인 루시페라아제의 작용에 의하여 산화되어 산화 루시페린으로 되면서 화학 에너지를 빛 에너지로 전환시켜 빛을 발하게 된다.
상기 제 1 하우징(110)의 내부에는, 상기 노즐부(120)의 입구측에서 분리된 비교적 작은 입자, 일례로 공기 입자가 유동하는 공기입자 유로(129)가 형성된다. 상기 공기입자 유로(129)의 입자는, 상기 미생물 입자유로(127)의 입자보다 작게 형성된다. 다만, 상기 공기입자 유로(129)의 유동량은 상기 미생물 입자유로(127)의 유동량보다 많을 수 있다.
상기 공기입자 유로(129)는 상기 구획판(126)에 의하여 상기 미생물 입자유로(127)로부터 분리되어, 송풍팬(150) 측으로 연장된다.
상기 송풍팬(150)은 상기 공기입자 유로(129)의 유동을 발생시키기 위한 장치로서, 일례로 팬 하우징(155)의 내부에 수용될 수 있다. 상기 팬 하우징(155)은 상기 제 1 하우징(110)의 하부에 형성된다.
그리고, 상기 송풍팬(150)은, 압력손실이 작을 경우 에어 펌프에 비하여 충분한 유량을 확보할 수 있는 장치로서 이해된다. 따라서, 상기 공기입자 유로(129)와 같이 압력손실이 낮은 유로에 송풍팬(150)이 제공됨으로써, 충분한 공기입자 유동(메인 유동)을 발생시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치의 내부 구성을 보여주는 개략도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 노즐부의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치의 작용에 대하여 간단하게 설명한다.
상기 펌프장치(360) 및 송풍팬(150)이 구동하면, 상기 부유 미생물 측정장치(10)의 외부에 존재하는 공기(도 5의 A)가 상기 상면부(112)의 다수의 슬릿(121)을 통하여 상기 제 1 하우징(110)의 내부로 유입된다.
공기는 상기 다수의 슬릿(121)을 통과하는 과정에서, 좁은 유로 단면적에 의하여 유속이 증가될 수 있다. 상기 다수의 슬릿(121)을 통과한 공기 중 입자가 상대적으로 큰 부유 미생물 입자는 상기 노즐부(120)의 입구부(125a)를 통하여 상기 내부유로(125)에 유입된다(도 5의 C).
그리고, 상기 부유 미생물 입자들은 상기 출구부(125b)를 통하여 상기 내부유로(125)에서 배출된 후, 상기 미생물 입자유로(127)를 유동하게 된다.
반면에, 상기 다수의 슬릿(121)을 통과한 공기 중 입자가 상대적으로 작은 공기 입자들은 진행방향이 꺽이면서 상기 내부유로(125)로 유동하지 못하고, 상기 노즐부(120)의 외측 공간을 따라 유동하게 된다(도 5의 B).
그리고, 상기 공기 입자들은 상기 공기입자 유로(129)를 유동하여, 상기 송풍팬(150)을 통과하게 된다.
정리하면, 좁은 단면적의 노즐을 통하여 공기가 유동하는 과정에서, 상대적으로 큰 부유 미생물 입자는 상기 입구부(125a)를 통하여 상기 내부유로(125)로 유입되며, 상대적으로 작은 공기 입자는 상기 슬릿(121)과 입구부(125a) 사이의 이격된 공간을 통하여 유동방향(stream line)이 꺽이도록 유동될 수 있다.
이와 같은 입자 분류구조를 가상 임팩터(virtual impactor) 구조라 이름할 수 있으며, 본 실시예는 상기 가상 임팩터 구조를 적용하여 부유 미생물 입자와 공기 입자가 용이하게 분류될 수 있다.
상기 미생물 입자유로(127)를 유동한 부유 미생물 입자는 상기 포집장치(200)로 유동하며, 필터 케이스(210)의 일 필터공(215)을 경유하여 필터부(220)의 일 영역에 포집될 수 있다.
이러한 포집과정이 설정시간 동안 이루어진 후, 상기 용해제 공급장치(370)로부터 용해 시약이 상기 필터부(220)로 공급된다.
상기 필터부(220)에 포집된 미생물 입자는 상기 용해 시약에 의하여 용해되어 ATP 추출된 후, 상기 필터부(220)에 도포된 발광물질과 반응할 수 있다.
그리고, 상기 필터 구동부(250)가 구동하여 상기 필터 케이스(210)가 회전하며, 이에 따라 상기 일 필터공(215)이 상기 발광장치(300)의 일측에 위치하여 상기 수광부(320)를 향하도록 위치하고, 타 필터공(215)이 상기 미생물 입자유로(127)와 연통하도록 위치된다.
따라서, 다음 번 포집 과정이 이루어질 때, 상기 미생물 입자유로(127)를 유동하는 미생물 입자는 상기 필터 케이스(210)의 타 필터공(215)을 경유하여, 상기 필터부(220)의 타 영역에 포집될 수 있다.
이와 같이, 필터 구동부(250)의 구동에 의하여, 미생물 입자가 포집된 필터부(220)의 일 영역은 상기 발광장치(300) 또는 수광부(320)를 향하도록 위치 이동되고, 필터부(220)의 타 영역이 상기 미생물 입자유로(127)에 연통하여 미생물 입자를 포집할 수 있는 위치로 이동하게 된다.
결국, 필터 케이스(210) 및 필터부(220)가 회전 가능하게 제공되어, 미생물 포집 및 발광 과정이 자동적으로 이루어질 수 있다는 효과가 있다.
한편, 상기 ATP와 발광물질이 반응하면, 소정의 빛이 발생될 수 있고, 상기 수광부(320)는 발생된 빛의 양 또는 세기를 감지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치의 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치의 측정방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치(10)에는, 부유 미생물입자 유동을 발생시키는 펌프장치(360) 및 공기입자 유동을 발생시키는 송풍팬(150)이 포함된다.
그리고, 상기 부유 미생물 측정장치(10)에는, 필터 케이스(210) 및 필터부(220)를 회전시키는 필터 구동부(250) 및 상기 필터부(220)로 용해 시약을 공급하기 위한 용해제 공급장치(370)가 더 포함된다.
상기 부유 미생물 측정장치(10)에는, 상기 필터부(220)에 포집된 부유 미생물 입자의 농도에 관한 정보가 표시되는 디스플레이부(420)가 포함된다. 상기 디스플레이부(420)에는, 상기 부유 미생물 입자의 농도값에 따라 다른 색상으로 표시되는 조명장치가 포함될 수 있다.
일례로, 상기 조명장치에는, 상기 부유 미생물 입자의 농도가 낮을 경우 녹색을 표시하는 제 1 조명부와, 농도가 중간값 정도일 경우 노란색을 표시하는 제 2 조명부 및 농도가 높을 경우 빨간색으로 표시하는 제 3 조명부가 포함될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제 1 내지 3 조명부는 하나의 조명부로 구성될 수 있다.
상기 부유 미생물 측정장치(10)에는, 상기 필터부(220)에 포집된 미생물 입자의 발광량을 감지하는 수광부(320) 및 상기 미생물 입자의 포집과정과 상기 용해 시약 공급과정의 경과시간을 적산하는 타이머(460)가 포함된다.
상기 수광부(320) 또는 타이머(460)에 의하여 감지된 정보는 제어부(450)로 전달될 수 있으며, 상기 제어부(450)는 상기 전달된 정보에 기초하여, 상기 상기 펌프장치(360), 송풍팬(150), 필터 구동부(250), 용해제 공급장치(370) 및 디스플레이부(420)의 작동을 제어할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 부유 미생물 측정장치(10)의 전원이 ON 되어 송풍팬(150) 및 펌프장치(360)가 작동하면, 상기 부유 미생물 측정장치(10)의 외부 공기가 상기 다수의 슬릿(121)을 통하여 상기 제 1 하우징(110)으로 유입된다.
그리고, 상기 제 1 하우징(110) 내부의 가상 임팩터 구조에 의하여, 공기 중 부유 미생물 입자와 공기입자는 분리되어 각각 미생물 입자유로(127) 및 공기입자 유로(129)를 유동하게 된다.
그리고, 상기 미생물 입자유로(127)를 유동하는 입자들은 상기 필터부(220)에 포집된다(S11,S12).
이러한 포집과정은 제 1 설정시간 동안 이루어질 수 있다. 상기 타이머(460)에 의하여 경과시간이 적산되며, 상기 제어부(450)는 제 1 설정시간이 경과되었는지 여부를 인식한다(S13).
상기 제 1 설정시간이 경과되었으면, 상기 송풍팬(150) 및 펌프장치(360)의 구동은 중지된다. 그리고, 상기 용해제 공급장치(370)가 작동하여, 상기 필터부(220)에 용해 시약이 공급된다. 상기 용해 시약은 제 2 설정시간 동안 상기 필터부(220)에 공급되며, 상기 제 2 설정시간이 경과되면 상기 용해제 공급장치(370)의 작동은 중지된다.
상기 용해 시약은 상기 필터부(220)에 포집된 미생물 입자를 용해하여 ATP를 추출하며, 추출된 ATP는 상기 필터부(220)에 도포된 발광물질과 반응하여 소정의 빛을 발하게 된다(S14,S15).
상기 필터 구동부(250)가 작동한다. 상기 필터 구동부(250)가 작동하면, 상기 미생물 입자가 포집된 필터부(220)의 일 영역이 상기 발광 측정장치(300)의 일측에 위치하도록, 상기 필터 케이스(210) 및 필터부(220)가 이동한다. 따라서, 상기 필터부(220)의 일 영역은 상기 수광부(320)를 향하도록 위치될 수 있다(S16).
상기 발광장치(300)가 작동하여, 상기 수광부(320)는 상기 필터부(220)에서 발생된 빛의 양 또는 세기를 감지한다. 상기 빛의 양 또는 세기는 미생물의 농도에 비례할 수 있다. 즉, 상기 빛의 양 또는 세기가 큰 경우, 상기 미생물의 농도는 이에 비례하여 큰 것으로 인식되며, 상기 빛의 양 또는 세기가 작은 경우, 상기 미생물의 농도는 이에 비례하여 작은 것으로 인식될 수 있다.
상기 제어부(450)는 상기 수광부(320)로부터 전달된 빛의 양 또는 세기에 관한 정보에 기초하여, 상기 디스플레이부(420)에 미생물의 농도에 관한 정보를 표시할 수 있다. 일례로, 미생물의 농도에 따라, 상기 디스플레이부(420)에는, 서로 다른 색상의 조명부가 활성화 될 수 있다(S17,S18).
이와 같이, 미생물 입자의 포집 및 발광 측정단계가 자동적으로, 그리고 연속적으로 이루어질 수 있으므로, 부유 미생물의 측정과정이 용이하게 이루어질 수 있다. 그리고, 미생물의 농도에 관한 정보가 디스플레이부에 표시될 수 있으므로, 사용자는 부유 미생물의 농도를 손쉽게 확인할 수 있다는 효과가 있다.
10 : 부유 미생물 측정장치
100 : 입자 분류장치
110 : 제 1 하우징 112 : 상면부
120 : 노즐부 121 : 슬릿
125 : 내부유로 125a : 입구부
125b : 출구부 127 : 미생물 입자유로
129 : 공기입자 유로 150 : 송풍팬
200 : 포집장치 210 : 필터 케이스
215 : 필터공 220 : 필터부
250 : 필터 구동부 255 : 회전축
300 : 발광장치 320 : 수광부
360 : 펌프 장치 370 : 용해제 공급장치
400 : 제어장치 420 : 디스플레이부
450 : 제어부 460 : 타이머
110 : 제 1 하우징 112 : 상면부
120 : 노즐부 121 : 슬릿
125 : 내부유로 125a : 입구부
125b : 출구부 127 : 미생물 입자유로
129 : 공기입자 유로 150 : 송풍팬
200 : 포집장치 210 : 필터 케이스
215 : 필터공 220 : 필터부
250 : 필터 구동부 255 : 회전축
300 : 발광장치 320 : 수광부
360 : 펌프 장치 370 : 용해제 공급장치
400 : 제어장치 420 : 디스플레이부
450 : 제어부 460 : 타이머
Claims (16)
- 공기의 유입을 위한 유입부 및 상기 유입부의 일측에 제공되는 노즐부가 포함되는 입자 분류장치;
상기 공기 중 상기 노즐부의 내부유로를 통과한 미생물 입자가 유동하는 미생물 입자유로;
상기 공기 중 상기 노즐부의 외측공간을 통과한 공기 입자가 유동하는 공기입자 유로;
상기 미생물 입자유로와 연통하며, 상기 미생물 입자가 포집되는 필터부를 구비하는 포집장치; 및
상기 포집장치의 일측에 제공되며, 상기 필터부에 포집된 미생물로부터 발생된 빛의 양 또는 세기를 감지하는 발광 측정장치가 포함되는 부유미생물 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미생물 입자유로에서의 유동을 발생시키는 펌프 장치; 및
상기 공기입자 유로에서의 유동을 발생시키는 송풍팬이 더 포함되는 부유미생물 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 노즐부에는,
상기 공기 중 상기 미생물 입자를 유입시키는 입구부; 및
상기 미생물 입자를 상기 미생물 입자유로로 배출시키는 출구부가 포함되는 부유미생물 측정장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 입구부는 상기 유입부로부터 일측으로 이격되어 배치되며,
상기 공기 입자는 상기 입구부와 유입부의 이격된 공간을 통하여, 상기 공기입자 유로로 유입되는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 유입부에는 다수의 슬릿이 포함되며,
상기 노즐부는 상기 다수의 슬릿의 수에 대응하여 다수 개가 제공되는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 노즐부의 출구부가 결합되며, 상기 미생물 입자유로와 공기입자 유로를 분리하는 구획판이 더 포함되는 부유미생물 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 포집장치에는,
상기 필터부를 수용하는 필터 케이스; 및
상기 필터 케이스에 형성되며, 상기 미생물 입자유로와 연통될 수 있는 필터공이 형성되는 부유미생물 측정장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 필터공은 다수 개가 형성되며, 상기 필터부는 상기 다수의 필터공을 통하여 외부에 노출되는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 필터부 또는 필터 케이스를 회전시키는 필터 구동부가 더 포함되며,
상기 다수의 필터공 중 일 필터공이 상기 미생물 입자유로와 연통된 상태에서 상기 필터 구동부가 작동하면,
상기 다수의 필터공 중 타 필터공이 상기 미생물 입자유로와 연통되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 발광 측정장치에는, 상기 필터부에서 발생되는 빛을 감지하는 수광부가 더 포함되며,
상기 필터 구동부가 작동하면, 상기 일 필터공은 상기 수광부에 대향하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 발광 측정장치에서 감지된 빛의 양 또는 세기에 관한 정보에 기초하여, 상기 미생물 입자의 농도에 관한 정보를 표시하는 디스플레이부가 더 포함되는 부유미생물 측정장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 디스플레이부에는,
상기 미생물 입자의 농도에 따라, 서로 다른 색상을 표시하는 조명장치가 포함되는 부유미생물 측정장치. - 공기가 입자분류 장치에 유입되어, 공기 중 부유 미생물 입자와, 부유 미생물 입자를 제외한 공기 입자가 분리되는 단계;
상기 부유 미생물이 필터부에 포집되는 단계;
상기 필터부에 포집된 부유 미생물 입자가 용해되고, 용해된 부유 미생물 입자와 발광물질이 작용하는 단계;
상기 용해된 부유 미생물 입자와 발광물질이 작용하여 발생된 빛의 양 또는 세기가 발광 측정장치에 의하여 감지되는 단계가 포함되며,
상기 공기 중 부유 미생물 입자와 공기 입자가 분리되는 단계에서,
상기 부유 미생물 입자는 노즐부의 내부유로를 유동하고, 상기 공기 입자는 상기 노즐부의 외측공간을 따라 유동하는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 부유 미생물 입자와 공기 입자의 분리를 위하여, 펌프 장치 및 송풍팬이 구동되는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 펌프 장치 및 송풍팬이 제 1 설정시간 동안 구동되면,
상기 필터부에 용해 시약이 공급되어, 상기 부유 미생물 입자가 용해되는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 필터부에 용해 시약이 제 2 설정시간 동안 공급되면,
상기 필터부를 회전시키는 필터 구동부가 작동하여, 상기 부유 미생물 입자가 상기 발광 측정장치의 일측에 위치하는 단계가 더 포함되는 부유미생물 측정방법.
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