KR20160013647A - 부유미생물 측정장치 및 그 측정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부유미생물 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것으로서, 방전장치에 인가되는 전압의 크기를 달리하여, 부유미생물을 크기별로 포집할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치에는, 방전전극 및 상기 방전전극에 전압을 인가하는 전압 공급부가 구비되는 방전장치; 상기 방전장치의 일측에 제공되며, 상기 방전전극에 인가된 전압에 의하여, 공기 중 부유미생물이 포집되는 기판; 상기 기판에 포집된 미생물 또는 미생물의 DNA를 향하여 염색시약을 공급하는 시약 주입장치; 및 상기 염색시약이 공급된 DNA에서 발생되는 빛의 양을 감지하는 발광 측정장치가 포함되며, 상기 방전전극에 인가되는 전압의 크기를 달리하여, 입자크기에 따른 미생물의 선별적 포집이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치에는, 방전전극 및 상기 방전전극에 전압을 인가하는 전압 공급부가 구비되는 방전장치; 상기 방전장치의 일측에 제공되며, 상기 방전전극에 인가된 전압에 의하여, 공기 중 부유미생물이 포집되는 기판; 상기 기판에 포집된 미생물 또는 미생물의 DNA를 향하여 염색시약을 공급하는 시약 주입장치; 및 상기 염색시약이 공급된 DNA에서 발생되는 빛의 양을 감지하는 발광 측정장치가 포함되며, 상기 방전전극에 인가되는 전압의 크기를 달리하여, 입자크기에 따른 미생물의 선별적 포집이 가능한 것을 특징으로 한다.
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.
도 1은 종래의 부유미생물 측정장치의 구성을 보여준다.
도 1을 참조하면, 종래의 부유미생물 측정장치(1)에는, 공기 중에 존재하는 부유 미생물을 포집하기 위한 부유미생물 포집장치(2)와, 상기 부유미생물 포집장치(2)에서 포집된 미생물의 세포벽을 파괴하여 DNA를 추출하는 세포벽 파괴장치(3)와, 추출된 DNA를 분리하기 위한 전기 영동장치(4)와, 분리된 DNA를 염색하기 위한 염색장치(5) 및 염색된 DNA로부터 발광되는 빛의 세기를 측정하기 위한 발광 측정장치가 포함된다.
상기 부유미생물 포집장치(2) 또는 세포벽 파괴장치(3)에는, 방전 전극을 이용하여 부유미생물에 전압을 인가하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 전기 영동장치(4)에는, 아가로스 겔(Argarose Gel)이 코팅된 멤브레인(기판)이 포함되며, 소정의 극성을 가진 DNA는 겔 층을 통과하여 반대 극성을 가진 멤브레인에 부착될 수 있다.
이와 같이, 종래의 부유미생물 측정장치(1)는 다수의 장치가 연속적으로 작용하도록 복잡하게 구성되어, 측정방법이 번거롭고 측정 시간이 지연될 수 있는 문제점이 있었다.
그리고, 아가로스 겔이 코팅된 멤브레인(기판)은, 한번 사용하고 나면 교체해 주어야 하므로 비용이 많이 들고 작업이 번거롭다는 단점이 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, 방전전극 및 상기 방전전극에 전압을 인가하는 전압 공급부가 구비되는 방전장치; 상기 방전장치의 일측에 제공되며, 상기 방전전극에 인가된 전압에 의하여, 공기 중 부유미생물이 포집되는 기판; 상기 기판에 포집된 미생물 또는 미생물의 DNA를 향하여 염색시약을 공급하는 시약 주입장치; 및 상기 염색시약이 공급된 DNA에서 발생되는 빛의 양을 감지하는 발광 측정장치가 포함되며, 상기 방전전극에 인가되는 전압의 크기를 달리하여, 입자크기에 따른 미생물의 선별적 포집이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판은 복수 개로 제공되며, 복수 개의 기판에는 서로 다른 크기의 미생물이 각각 포집되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수 개의 기판의 수에 대응하여, 상기 방전장치는 복수 개로 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 기판에는, 설정크기 이상의 입자크기를 가지는 제 1 미생물을 포집하는 제 1 기판; 및 상기 설정크기 이하의 입자크기를 가지는 제 2 미생물을 포집하는 제 2 기판이 포함된다.
또한, 상기 복수의 방전장치에는, 상기 제 1 기판의 일측에 제공되어, 설정크기 이하의 제 1 전압을 인가하는 제 1 전압공급부가 포함되는 제 1 방전장치; 및 상기 제 2 기판의 일측에 제공되어, 상기 설정크기 이상의 제 2 전압을 인가하는 제 2 전압공급부가 포함되는 제 2 방전장치가 포함된다.
또한, 상기 복수의 기판에는, 상기 제 2 미생물보다 작은 입자크기를 가지는 제 3 미생물을 포집하는 제 3 기판이 더 포함된다.
또한, 상기 제 1 미생물에는 곰팡이, 상기 제 2 미생물에는 세균 또는 박테리아, 상기 제 3 미생물에는 바이러스가 포함된다.
또한, 상기 복수의 방전장치에는, 상기 제 3 기판의 일측에 제공되어, 상기 제 2 전압보다 큰 제 3 전압을 인가하는 제 3 전압공급부가 포함되는 제 3 방전장치가 포함된다.
또한, 상기 기판은 1개가 제공되며, 제 1 설정시간 동안, 상기 방전전극에 제 1 전압을 인가하여 제 1 미생물을 포집하며, 상기 제 1 설정시간의 경과 후 제 2 설정시간 동안, 상기 제 1 전압보다 큰 제 2 전압을 상기 방전전극에 제 2 미생물을 포집하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판에는, 도체; 및 상기 도체의 일측에 설치되어 상기 미생물을 포집하는 필름부가 포함된다.
또한, 상기 기판에는, 상기 미생물을 포집하는 도체가 포함된다.
또한, 상기 방전장치의 전압공급부는, 상기 기판에 미생물을 포집하는 과정에서, 제 1 전압을 인가하며, 상기 기판에 미생물이 포집된 상태에서, 상기 제 1 전압보다 큰 제 1-1 전압을 인가하여, 상기 미생물의 외벽을 파괴하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방전장치는 이동 가능하게 구비되며, 상기 방전장치의 방전전극은 상기 복수의 기판 중 일 기판의 일측에 위치할 때, 상기 일 기판을 향하여 자기장을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 기판은 이동 가능하게 구비되며, 상기 복수의 기판 중 일 기판이 상기 방전장치의 일측에 위치할 때, 상기 방전장치의 방전전극은 상기 일 기판을 향하여 자기장을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에 따른 부유미생물 측정장치의 측정방법에는, 방전 장치에 전압을 인가하여, 부유 미생물을 기판에 포집하는 단계; 상기 방전 장치에 전압을 인가하여, 상기 기판에 포집된 미생물의 외벽을 파괴하고 DNA를 추출하는 단계; 상기 추출된 DNA에 염색시약을 주입하여, 발광 또는 형광이 이루어지는 단계; 및 발광 측정장치를 이용하여, 상기 발광 또는 형광된 빛의 양을 감지하는 단계가 포함되며, 상기 방전전극에 인가되는 전압의 크기를 달리하여, 입자크기에 따른 미생물의 선별적 포집이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판은 복수 개가 제공되며, 상기 부유 미생물을 복수의 기판에 포집할 때, 상기 방전장치는, 상기 복수의 기판 중 제 1 기판에는 제 1 전압을 인가하고, 상기 복수의 기판 중 제 2 기판에는 상기 제 1 전압보다 큰 제 2 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방전장치는, 상기 복수의 기판의 각 일측에 복수 개가 제공되며, 상기 복수의 방전장치 중 제 1 방전장치는 상기 제 1 기판에 상기 제 1 전압을 인가하고, 상기 복수의 방전장치 중 제 2 방전장치는 상기 제 2 기판에 상기 제 2 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 기판 또는 상기 방전장치는 이동 가능하게 구비되며, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판이 상기 방전장치의 일측에 위치할 때, 상기 방전장치는 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판을 향하여 자기장을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치 및 그 측정방법에 의하면, 미생물 포집장치와 세포벽 파괴장치가 별도로 필요하지 않고 포집장치를 이용하여 미생물의 포집과, 미생물의 세포벽 또는 단백질 쉘의 파괴가 순차적으로 이루어질 수 있으므로, 측정장치가 컴팩트해지고 그 측정방법이 간단하다는 효과가 있다.
또한, 상기 포집장치가 복수 개가 제공되고, 각 포집장치의 방전 전극에 인가되는 전압(포집전압)의 크기를 달리하여, 미생물의 종류별 포집이 용이하다는 장점이 있다.
그리고, 미생물이 포집된 포집된 상태에서, 각 포집장치에 인가되는 전압(파괴전압)의 크기를, 상기 포집전압 이상의 전압으로 형성하여, 미생물의 외벽을 파괴시킬 수 있고, 파괴된 외벽을 통하여 미생물의 DNA가 추출될 수 있으므로, 미생물의 농도를 종류별로 측정할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 미생물이 포집되는 필름부가 플라스틱 재질로 이루어지므로, 필름부의 세척이 용이하고 필름부를 비교적 장시간 사용할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 저가의 발광 측정장치가 사용될 수 있으므로, 측정장치의 제조비용이 저감될 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 종래의 부유미생물 측정장치의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유미생물 측정장치 중 복수의 포집장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 각 포집장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유미생물 측정장치의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유미생물의 염색 및 발광량 측정과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유미생물의 측정방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 포집장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 포집장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 포집장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 부유미생물의 측정방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유미생물 측정장치 중 복수의 포집장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 각 포집장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유미생물 측정장치의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유미생물의 염색 및 발광량 측정과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유미생물의 측정방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 포집장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 포집장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 포집장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 부유미생물의 측정방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
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 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유미생물 측정장치 중 복수의 포집장치의 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 각 포집장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치(10)에는, 공기 중 부유미생물을 포집하기 위한 복수의 포집장치(110,120,130)가 포함된다.
상기 복수의 포집장치(110,120,130)에는, 공기의 유동방향(F)으로 나란하게 배치되어 상기 부유미생물을 종류별로 포집할 수 있는 제 1 포집장치(110), 제 2 포집장치(120) 및 제 3 포집장치(130)가 포함된다.
상기 제 1 포집장치(110)에는, 부유미생물 중 상대적으로 입자의 크기가 큰 제 1 미생물(50)이 포집될 수 있으며, 상기 제 2 포집장치(120)에는, 상기 부유미생물 중 상기 제 1 미생물(50)보다 입자 크기가 작은 제 2 미생물(60)이 포집될 수 있다. 그리고, 상기 제 3 포집장치(130)에는, 상기 부유미생물 중 상기 제 2 미생물(60)보다 입자 크기가 작은 제 3 미생물(70)이 포집될 수 있다.
일례로, 상기 제 1 미생물(50)에는 곰팡이가 포함되고, 상기 제 2 미생물(60)에는 박테리아 또는 세균이 포함되며, 상기 제 3 미생물(70)에는 바이러스가 포함될 수 있다.
상세히, 상기 제 1 포집장치(110)에는, 부유 미생물을 포집하기 위한 제 1 기판(117) 및 고전압을 인가하여 상기 부유 미생물을 상기 제 1 기판(117)에 포집하는 제 1 방전장치(111,115,118)가 포함된다.
상기 제 1 기판(117)에는, 도체(117a) 및 상기 도체(117a)에 놓여지는 필름부(117b)가 포함된다. 상기 필름부(117b)는 플라스틱 소재로 구성된다. 일례로, 상기 필름부(117b)에는, 폴리에틸렌(Polyethylene) 및 폴리프로필렌(Polypropylene)이 혼합된 플라스틱 소재로 구성될 수 있다.
상기 제 1 방전장치(111,115,118)에는, 플라즈마 방전을 이용한 AC 코로나 방전장치가 포함된다.
상세히, 상기 제 1 방전장치(111,115,118)에는, 고전압을 인가하는 제 1 전압공급부(111)와, 상기 제 1 전압공급부(111)에서 인가된 고전압에 의하여 강한 전기장을 형성하는 침상의 제 1 방전전극(115) 및 상기 제 1 방전전극(115)으로부터 이격되어 배치되는 제 1 접지전극(118)이 포함된다. 상기 제 1 접지전극(118)은 평판 형상을 가지며 상기 제 1 기판(117)의 일측(도 3을 기준으로, 하측)에 위치될 수 있다.
상기 제 1 전압공급부(111)에서는, 교류전압 또는 직류전압이 인가될 수 있다.
상기 제 1 방전전극(115)은 상기 제 1 기판(117)을 향하도록 배치되며, 상기 제 1 기판(117)은 상기 제 1 방전전극(115)과 제 1 접지전극(118)의 사이에 배치될 수 있다.
상기 제 1 전압공급부(111)로부터 고전압이 인가되어 상기 제 1 방전전극(115)에 강한 전기장이 형성되면, 상기 제 1 방전전극(115)과 제 1 접지전극(118) 사이의 전압 차이에 의하여 코로나 방전이 발생될 수 있다.
그리고, 상기 코로나 방전시 발생되는 음이온(-) 또는 양(+)이온은 상기 부유미생물과 대전되며, 이에 따라 상기 부유미생물은 하전될 수 있다. 하전된 부유미생물은 상기 제 1 기판(117)의 필름부(117b)의 표면에 포집 또는 부착될 수 있다.
상기 제 2 포집장치(120)에는, 부유 미생물을 포집하기 위한 제 2 기판(127) 및 고전압을 인가하여 상기 부유 미생물을 상기 제 2 기판(127)에 포집하는 제 2 방전장치(121,125,128)가 포함된다. 상기 제 2 방전장치(121,125,128)에는, 제 2 전압공급부(121)와, 침상의 제 2 방전전극(125) 및 제 2 접지전극(128)이 포함된다.
그리고, 제 3 포집장치(130)에는, 부유 미생물을 포집하기 위한 제 3 기판(137) 및 고전압을 인가하여 상기 부유 미생물을 상기 제 3 기판(137)에 포집하는 제 3 방전장치(131,135,138)가 포함된다. 상기 제 3 방전장치(131,135,138)에는, 제 3 전압공급부(131)와, 침상의 제 3 방전전극(135) 및 제 3 접지전극(138)이 포함된다.
상기 제 2 방전장치(121,125,128)의 각 구성에 관한 설명과, 상기 제 3 방전장치(131,135,138)의 각 구성에 관한 설명은, 상기 제 1 방전장치(111,115,118)의 구성에 관한 설명을 원용한다. 그리고, 도 3에서는, 제 1 방전장치(111,115,118)의 구성만을 도시하고 있으나, 상기 제 1 방전장치(111,115,118)의 구성에 관한 설명은 제 2 방전장치(121,125,128) 및 제 3 방전장치(131,135,138)에도 동일하게 적용될 수 있다.
상기 제 1 기판(117), 제 2 기판(127) 및 제 3 기판(137)은 공기의 유동방향, 즉 부유미생물의 유동방향을 따라 일렬로 나란하게 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 기판(117), 제 2 기판(127) 및 제 3 기판(137)은 공기(부유 미생물)의 유동 방향을 따라 차례로 배열될 수 있다. 따라서, 상기 공기(부유 미생물)은 상기 제 1 기판(117)으로부터 상기 제 3 기판(137)이 배치된 곳을 향하여 유동될 수 있다.
상기 제 1 방전장치의 제 1 전압공급부(111)와, 상기 제 2 방전장치의 제 2 전압공급부(121) 및 제 3 방전장치의 제 3 전압공급부(131)에는, 서로 다른 크기의 전압이 인가될 수 있다.
일례로, 상기 제 2 전압공급부(121)에서 인가되는 전압의 크기는 상기 제 1 전압공급부(111)에서 인가되는 전압의 크기보다 크게 형성되며, 상기 제 3 전압공급부(131)에서 인가되는 전압의 크기는 상기 제 2 전압공급부(121)에서 인가되는 전압의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
소정의 입자크기를 가지는 미생물에 전압을 인가할 때, 하전이 이루어질 수 있는 정도 또는 비율, 즉 하전가는 상기 입자크기에 따라 결정될 수 있다. 일례로, 상기 입자크기가 커질수록 하전이 쉽게 이루어질 수 있다. 따라서, 설정크기의 전압을 인가할 때, 입자크기가 큰 미생물의 하전 및 기판에의 포집은 상대적으로 입자크기가 작은 미생물의 하전 및 기판에의 포집보다 커질 수 있다.
다시 말하면, 입자크기가 큰 미생물의 경우, 전압의 크기가 다소 낮더라도 상대적으로 하전 및 기판에이 포집이 쉽게 이루어질 수 있다.
공기 유동이 상기 제 1 포집장치(110)로부터 상기 제 3 포집장치(130)를 향하여 이루어질 때, 상기 제 1 전압공급부(111)에는 상대적으로 낮은 값의 전압(제 1 전압,V1)이 인가될 수 있다. 상기 제 1 전압은, 공기 중의 부유 미생물 중 상대적으로 큰 입자를 가지는 제 1 미생물(50)이 하전될 수 있는 정도의 전압으로 결정될 수 있다.
일례로, 상기 제 1 전압은 0.1 ~ 5kv의 전압값을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제 1 미생물(50)에는, 곰팡이가 포함될 수 있다.
따라서, 상기 공기 유동이 상기 제 1 포집장치(110)를 지날 때, 상기 제 1 미생물(50)은 하전되어 상기 제 1 기판(117)의 필름부(117b)에 포집될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 미생물(50)이 분리된 공기는 상기 제 2 포집장치(120)를 향하여 유동할 수 있다.
상기 제 2 전압공급부(121)에는, 상기 제 1 전압보다는 높은 값의 전압(제 2 전압,V2)이 인가될 수 있다. 상기 제 2 전압은, 공기 중의 부유 미생물 중 상대적으로 중간 크기의 입자를 가지는 제 2 미생물(60)이 하전될 수 있는 정도의 전압으로 결정될 수 있다.
일례로, 상기 제 2 전압은 3 ~ 8kv의 전압값을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제 2 미생물(60)에는, 상기 곰팡이보다는 작은 박테리아 또는 세균이 포함될 수 있다.
따라서, 상기 공기 유동이 상기 제 2 포집장치(120)를 지날 때, 상기 제 2 미생물(60)은 하전되어 상기 제 2 기판(127)의 필름부(127b)에 포집될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 미생물(60)이 분리된 공기는 상기 제 3 포집장치(130)를 향하여 유동할 수 있다.
상기 제 3 전압공급부(131)에는, 상기 제 2 전압보다는 높은 값의 전압(제 3 전압,V3)이 인가될 수 있다. 상기 제 3 전압은, 공기 중의 부유 미생물 중 상대적으로 작은 크기의 입자를 가지는 제 3 미생물(70)이 하전될 수 있는 정도의 전압으로 결정될 수 있다.
일례로, 상기 제 3 전압은 5 ~ 15kv의 전압값을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제 3 미생물(70)에는, 상기 박테리아 또는 세균보다 작은 바이러스가 포함될 수 있다.
따라서, 상기 공기 유동이 상기 제 3 포집장치(130)를 지날 때, 상기 제 3 미생물(70)은 하전되어 상기 제 3 기판(137)의 필름부(137b)에 포집될 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 전압을, 미생물의 포집을 위하여 인가되는 전압으로서, "포집 전압"이라 이름할 수 있다.
이와 같이, 공기유동에 대응하는 방향으로 배치된 다수의 포집장치를 마련하고, 전압의 크기를 달리하여 입자크기가 큰 미생물로부터 작은 미생물까지 차례로 기판에 포집함으로써, 미생물의 종류별 포집이 용이하게 이루어질 수 있다.
상기 각 포집장치(110,120,130)의 방전장치는 상기 필름부(117b,127b,137b)에 포집된 미생물의 외벽, 즉 세포벽(cell wall) 또는 단백질 쉘(protein shell)을 파괴하도록 작용할 수 있다. 즉, 상기 방전장치는 미생물의 세포벽 또는 단백질 쉘을 파괴하는 "파괴장치"로서 기능하여, 파괴공정을 수행할 수 있다.
상기 방전장치가 파괴장치로서 작용하여 상기 미생물의 외벽이 파괴되면, 미생물에 포함되는 DNA가 추출될 수 있다.
상기 미생물에는 다양한 종류의 미생물이 포함될 수 있다. 상기 세포벽은 미생물 중 박테리아 또는 곰팡이의 외벽을 의미할 수 있으며, 상기 단백질 쉘은 미생물 중 바이러스(virus)의 외벽을 의미할 수 있다.
상기 각 포집장치(110,120,130)의 방전장치는 상기 미생물의 외벽을 파괴하기 위하여, 상기 전압공급부(111,121,131)를 통하여 고전압을 인가하도록 작동될 수 있다. 이 때, 인가되는 고전압을 "파괴 전압"이라 이름할 수 있다.
상세히, 상기 제 1 미생물(50)의 포집을 위하여 상기 제 1 전압공급부(111)로 인가되는 전압을 상기 "제 1 전압(V1)"이라 하고, 상기 제 1 미생물(50)의 외벽을 파괴하기 위하여 상기 제 1 전압공급부(111)로 인가되는 전압을 "제 1-1 전압"이라 할 수 있다.
상기 제 2 미생물(60)의 포집을 위하여 상기 제 2 전압공급부(121)로 인가되는 전압을 상기 "제 2 전압(V2)"이라 하고, 상기 제 2 미생물(60)의 외벽을 파괴하기 위하여 상기 제 2 전압공급부(121)로 인가되는 전압을 "제 2-1 전압"이라 할 수 있다.
그리고, 상기 제 3 미생물(70)의 포집을 위하여 상기 제 3 전압공급부(131)로 인가되는 전압을 상기 "제 3 전압(V3)"이라 하고, 상기 제 3 미생물(70)의 외벽을 파괴하기 위하여 상기 제 3 전압공급부(131)로 인가되는 전압을 "제 3-1 전압"이라 할 수 있다.
상기 파괴 전압, 즉 제 1-1, 2-1 및 3-1 전압은 상기 포집 전압 이상의 전압으로 형성될 수 있다. 일례로, 상기 제 1-1 전압은 상기 제 3 전압보다 클 수 있다.
도 2에서 설명된 구성에 의하여, 상기 제 1 미생물(50), 제 2 미생물(60) 및 제 3 미생물(70)을 차례로 포집한 후, 각 포집장치(110,120,130)의 전압공급부(111,121,131)에 상기 제 1-1 전압, 제 2-1 전압 및 제 3-1 전압을 각각 인가하여, 포집된 미생물의 세포벽(cell wall) 또는 단백질 쉘(protein shell)을 파괴할 수 있다.
상기 파괴 전압, 즉 제 1-1 전압, 제 2-1 전압 및 제 3-1 전압은 미리 설정된 크기의 전압으로 결정될 수 있다.
상기 제 3 미생물(70), 일례로 바이러스의 단백질 쉘은 상대적으로 작은 전압으로도 파괴되어 DNA가 추출될 수 있는 반면, 상기 제 2 미생물(60), 일례로 박테리아의 세포벽은 이보다 큰 전압을 인가한 경우 파괴된다. 그리고, 상기 제 1 미생물(50), 일례로 곰팡이의 세포벽은 상기 박테리아의 세포벽 파괴를 위하여 인가된 전압보다 큰 전압을 인가한 경우 파괴될 수 있다.
따라서, 상기 제 2 전압공급부((121)에서 인가되는 제 2-1 전압은 상기 제 3 전압공급부(131)에서 인가되는 제 3-1 전압보다 크고, 상기 제 1 전압공급부(111)에서 인가되는 제 1-1 전압은 상기 제 2-1 전압보다는 크게 형성된다.
이와 같이, 다수의 포집장치(110,120,130)를 통하여 포집된 미생물은 인가된 파괴 전압에 의하여, 외벽 또는 단백질 쉘이 파괴되어 DNA가 추출될 수 있다. 미생물의 파괴 공정이 수행되면, 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)에는, 추출된 DNA가 포함되는 미생물이 존재하게 된다.
그리고, 추출된 DNA가 포함된 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)은 후술할 시약 주입장치(300) 및 발광 측정장치(400)에 통과되면서, 각 기판에 포집된 미생물의 농도가 측정될 수 있다.
본 실시예에서는 3개의 기판이 제공되어 종류별 미생물의 포집이 가능한 것으로 설명되었으나, 2개의 기판이 제공되어 종류별 미생물의 포집이 가능하도록 구성될 수 있음은 자명하다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유미생물 측정장치의 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유미생물의 염색 및 발광량 측정과정을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유미생물 측정장치(10)에는, 상기 제 1 포집장치(110), 제 2 포집장치(120) 및 제 3 포집장치(130)의 작동을 제어하는 제어부(150)가 포함된다. 상기 제어부(150)는, 상기 제 1 포집장치(110)의 제 1 전압공급부(111), 상기 제 2 포집장치(120)의 제 2 전압공급부(121) 및 상기 제 3 포집장치(130)의 제 3 전압공급부(131)에 포집 전압 및 파괴 전압을 인가할 수 있다.
상기 부유미생물 측정장치(10)에는, 상기 다수의 포집장치(110,120,130)를 통하여 포집되어 DNA가 추출된 미생물에 염색시약(Fluoresecnt Dye)을 주입하는 시약 주입장치(210)가 더 포함된다. 상기 시약 주입장치(210)는 상기 기판(117,127,137)의 일측에 배치되어 상기 기판(117,127,137)에 부착되어 있는 미생물을 향하여 염색시약을 공급하도록 구성될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 기판(117), 제 2 기판(127) 및 제 3 기판(137)은 상기 시약 주입장치(210)를 향하여 움직임 가능하게 구성될 수 있다.
상세히, 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)은 상기 시약 주입장치(210)로부터 염색시약을 공급받을 수 있는 위치, 일례로 상기 시약 주입장치(210)의 하측을 향하여 차례로 이동될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)은 회전 가능한 롤러 또는 벨트상에 놓여져 이동될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)은 서로 이격된 2개의 롤러에 권취되어 무한 회전되도록 구성될 수도 있을 것이다 (무한궤도 방식).
그리고, 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)은 도 7에서 설명할 각 공정이 수행될 때에는 고정되고 다음 단계의 공정을 수행하기 위하여 이동되도록 구성될 수 있다. 반면에, 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)은 느린 속도로 계속적으로 이동되면서 상기 각 공정이 짧은 시간에 수행되도록 구성될 수도 있을 것이다.
상기 다수의 포집장치(110,120,130)가 작동하여 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)의 표면에 미생물이 포집되고, 미생물의 외벽이 파괴되어 DNA가 추출된 공정이 완료되면, 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)가 이동되어 상기 시약 주입장치(210)의 일측에 위치될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)은 일렬로 배치되어, 차례대로 상기 시약 주입장치(210)를 향하여 이동하게 된다. 일례로, 도 5는 상기 제 3 기판(137), 제 2 기판(127) 및 제 1 기판(117)의 순서대로 상기 시약 주입장치(210)로 이동하는 모습을 보여준다. 다만, 기판의 이동순서는 이에 제한되지 않는다.
상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)이 상기 시약 주입장치(210)의 공급영역에 위치하게 되면, 상기 시약주입장치(210)를 통하여 염색시약이 상기 미생물 또는 DNA를 향하여 분사 또는 주입될 수 있다. 이 때, 상기 제 3 기판(137)에 염색시약이 공급된 후 일정거리 이동하여 상기 제 2 기판(127)에 염색시약이 공급된다. 그리고, 일정거리 더 이동하여, 상기 제 1 기판(117)에 염색시약이 공급된다.
상기 시약주입장치(210)에는, 염색시약을 배출하기 위한 노즐이 포함될 수 있다. 상기 공급영역이라 함은, 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)의 일부 영역으로서, 상기 시약 주입장치(210)를 통하여 배출되는 염색시약의 분포영역으로서 이해된다.
상기 DNA에 염색시약이 반응하면, 소정 크기의 발광 또는 형광이 발생될 수 있다.
상기 부유미생물 측정장치(10)에는, 상기 시약 주입장치(210)를 통과하면서 발생된 발광 또는 형광의 양을 감지하기 위한 발광 측정장치(250)가 더 포함된다. 상기 발광 측정장치(250)는 상기 시약 주입장치(210)로부터 일방향으로 이격된 위치에 배치될 수 있다. 일례로, 상기 발광 측정장치(250)는, 상기 시약 주입장치(210)로부터 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)이 이동하는 방향으로 이격되어 위치될 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)에 염색시약의 공급이 완료되면, 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)은 이동되어 상기 발광 측정장치(250)의 일측에 위치된다. 그리고, 상기 발광 측정장치(250)가 작동될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)은 차례로 상기 발광 측정장치(250)로 이동된다.
상기 DNA에서 발광된 빛의 세기는 상기 발광 측정장치(250)에 의하여 측정될 수 있으며, 측정된 빛의 세기 또는 발광점의 수를 통하여 미생물의 농도 또는 오염 정도를 산출할 수 있다.
일례로, 상기 제 3 기판(137)이 상기 발광 측정장치(250)로 이동하여 상기 제 3 기판(137)에서의 빛의 세기가 감지되며, 일정거리 이동하여 상기 제 2 기판(127)에서의 빛의 세기가 감지된다. 그리고, 일정거리 더 이동하여, 상기 제 1 기판(117)에서의 빛의 세기가 감지될 수 있다.
상기 발광 측정장치(250)에는, 비교적 저렴한 LED 및 CCD 카메라가 포함될 수 있다. 일례로, 상기 LED는 청색 LED일 수 있다.
그리고, 상기 발광 측정장치(250)에는, 측정된 빛의 세기, 미생물의 농도 또는 오염 정도를 표시하는 디스플레이부가 더 포함될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 부유미생물의 측정방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다수의 포집장치(110,120,130)를 통하여 서로 다른 크기의 포집 전압이 인가되면, 공기 유동에 포함된 부유 미생물의 크기에 따라, 종류별 미생물(50,60,70)이 포집될 수 있다.
상세히, 제 1 포집장치(110)의 제 1 전압공급부(111)에 제 1 전압이 인가되면, 제 1 기판(117)에는 제 1 미생물(50)이 포집되며, 제 2 포집장치(120)의 제 2 전압공급부(121)에 제 2 전압이 인가되면, 제 2 기판(127)에는 제 2 미생물(60)이 포집된다. 그리고, 제 3 포집장치(130)의 제 3 전압공급부(131)에 제 3 전압이 인가되면, 제 3 기판(137)에는 제 3 미생물(70)이 포집될 수 있다.
상기 제 1 미생물(50)에는 곰팡이, 상기 제 2 미생물(60)에는 박테리아 또는 세균, 상기 제 3 미생물(70)에는 바이러스가 포함될 수 있다(S11,S12).
상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)에 미생물이 포집된 상태에서, 각 포집장치(110,120,130)를 통하여 파괴전압이 인가될 수 있다.
상세히, 상기 제어부(150)는 상기 제 1 내지 제 3 전압공급부(111,121,131)를 제어하여, 포집된 미생물의 외벽, 즉 세포벽 또는 단백질 셀을 파괴할 수 있는 크기의 파괴 전압을 인가할 수 있다. 인가된 파괴 전압에 의하여 상기 미생물의 외벽이 파괴되면, 상기 미생물의 내부에 존재하는 DNA가 추출될 수 있다.
포집된 미생물이 DNA가 추출되면, 상기 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)은 상기 시약 주입장치(210)를 향하여 차례로 이동하여 염색시약이 공급된다. 공급된 염색시약은 미생물 또는 DNA에 주입되며, 상기 DNA는 염색시약에 반응하여, 소정 크기의 발광 또는 형광이 발생될 수 있다(S15).
발광 또는 형광이 이루어진 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)은 상기 발광 측정장치(250)를 향하여 차례로 이동하며, 상기 발광 측정장치(250)는 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)에서 발생된 발광량을 감지할 수 있으며, 컴퓨터 프로그램등을 이용하여 감지된 빛의 양에 따른 미생물의 농도를 계산할 수 있다(S16).
이와 같은 제어방법에 의하면, 미생물의 크기에 따라 종류별로 미생물을 포집하고, 포집된 미생물로부터 DNA를 추출하여 그 농도를 측정할 수 있으므로, 미생물의 농도를 측정하는 공정이 간단하여 비용이 적게 드는 효과가 있다.
다른 실시예를 설명한다.
제 1 실시예에서는 각 기판(117,127,137)에 도체 및 필름부가 포함되고, 미생물은 필름부에 포집되는 것으로 설명되었으나, 이와는 달리 상기 각 기판은 도체로 구성되고, 상기 도체에 미생물이 직접 포집되도록 구성될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제 1 실시예와 비교하여 포집장치의 구성에 있어서 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 포집장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 부유미생물 측정장치(10a)에는, 복수의 기판(117,127,137) 및 상기 복수의 기판(117,127,137)의 일측에서 이동 가능하게 제공되는 방전장치(311,315)를 가지는 포집장치(300)가 포함된다.
상기 복수의 기판(117,127,137)에 관한 설명은, 제 1 실시예에서 설명한 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)에 관한 설명을 원용한다.
상기 방전장치(311,315)에는, 플라즈마 방전을 이용한 AC 코로나 방전장치가 포함된다.
상세히, 상기 방전장치(311,315)에는, 고전압을 인가하는 전압공급부(311)와, 상기 전압공급부(311)에서 인가된 고전압에 의하여 강한 전기장을 형성하는 침상의 방전전극(315) 및 상기 방전전극(315)으로부터 이격되어 배치되는 접지전극이 포함된다. 상기 접지전극은 도면에 도시되지 않았으나, 제 1 실시예에서 설명된 제 1 접지전극(118)에 관한 설명을 원용한다 (도 3 참조).
상기 제 1 기판(117), 제 2 기판(127) 및 제 3 기판(137)은 공기의 유동방향에 대응하여 일렬로 배치될 수 있다. 상기 접지전극은 상기 복수의 기판(117,127,137)의 일측에 고정되어 배치될 수 있다.
상기 방전장치(311,315)는 공기의 유동방향(F)에 대응하는 방향(A)으로 이동될 수 있으며, 각 기판(117,127,137)의 일측에 위치하였을 때 상기 방전 전극(315)에 고전압이 인가될 수 있다.
상세히, 상기 방전장치(311,315)는 상기 제 1 기판(117)의 일측에 위치될 수 있다. 그리고, 상기 방전전극(315)에는 V1의 제 1 전압이 인가될 수 있다. 상기 V1은 제 1 실시예에서 설명한 "제 1 전압"에 대응될 수 있다. 상기 제 1 전압(V1)이 인가됨에 따라, 상기 제 1 전압(V1)의 크기에 하전될 수 있는 제 1 미생물(50)이 포집될 수 있다. 상기 미생물(50)에는, 곰팡이가 포함된다.
그리고, 상기 방전장치(311,315)는 공기유동의 방향으로 일정거리 이동하여 상기 제 2 기판(127)의 일측에 위치될 수 있다. 그리고, 상기 방전전극(315)에는 V2의 제 2 전압이 인가될 수 있다. 상기 V2는 제 1 실시예에서 설명한 "제 2 전압"에 대응될 수 있다. 상기 제 2 전압(V2)이 인가됨에 따라, 상기 제 2 전압(V2)의 크기에 하전될 수 있는 제 2 미생물(60)이 포집될 수 있다. 상기 V2는 V1보다 큰 전압값을 가지며, 상기 제 2 미생물(60)에는 박테리아 또는 세균이 포함된다.
상기 방전장치(311,315)는 공기유동의 방향으로 일정거리 더 이동하여 상기 제 3 기판(137)의 일측에 위치될 수 있다. 그리고, 상기 방전전극(315)에는 V3의 제 3 전압이 인가될 수 있다. 상기 V3는 제 1 실시예에서 설명한 "제 3 전압"에 대응될 수 있다. 상기 제 3 전압(V3)이 인가됨에 따라, 상기 제 3 전압(V3)의 크기에 하전될 수 있는 제 3 미생물(70)이 포집될 수 있다. 상기 V3는 V2보다 큰 전압값을 가지며, 상기 제 3 미생물(70)에는 바이러스가 포함된다.
이와 같이, 상기 방전장치(311,315)가 이동하면서 고전압을 인가하여, 각 기판(117,127,137)에 서로 다른 종류의 미생물을 포집할 수 있다.
그리고, 상기 방전장치(311,315)는 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)측으로 이동하여, 파괴전압을 인가할 수 있다. 상기 파괴전압이 인가됨에 따라, 상기 각 기판(117,127,137)에 포집된 미생물의 외벽을 파괴할 수 있다. 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)의 일측에서 인가되는 파괴전압의 크기는, 미생물의 종류에 따라 다를 수 있다. 이와 관련한 설명은, 제 1 실시예의 설명을 원용한다.
상기 미생물의 외벽이 파괴되면, 미생물의 DNA가 추출되며, 제 1 실시예에서 설명한 시약 주입장치(210) 및 발광 측정장치(250)를 이용하여, 미생물의 농도를 측정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 포집장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 부유미생물 측정장치(10b)에는, 이동 가능하게 제공되는 복수의 기판(117,127,137) 및 소정의 위치에 고정되어 상기 복수의 기판(117,127,137)에 미생물이 포집되도록 하는 방전장치(411,415)를 가지는 포집장치(400)가 포함된다.
상기 방전장치(411,415)에는, 플라즈마 방전을 이용한 AC 코로나 방전장치가 포함된다.
상세히, 상기 방전장치(411,415)에는, 고전압을 인가하는 전압공급부(411)와, 상기 전압공급부(411)에서 인가된 고전압에 의하여 강한 전기장을 형성하는 침상의 방전전극(415) 및 상기 방전전극(415)으로부터 이격되어 배치되는 접지전극이 포함된다. 상기 접지전극은 도면에 도시되지 않았으나, 제 1 실시예에서 설명된 제 1 접지전극(118)에 관한 설명을 원용한다 (도 3 참조).
상기 제 1 기판(117), 제 2 기판(127) 및 제 3 기판(137)은 일렬로 배치되어 공기의 유동방향(F)에 대응하는 방향(B)으로 이동될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)은 롤러 또는 벨트위에 놓여져 이동될 수 있다.
상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)이 이동하는 과정에서, 각 기판(117,127,137)이 상기 방전장치(411,415)에 일측에 위치하였을 때, 상기 방전 전극(415)에 고전압이 인가될 수 있다.
상세히, 상기 제 1 기판(117)은 상기 방전장치(411,415)의 일측에 위치될 수 있다. 그리고, 상기 방전전극(415)에는 V1의 제 1 전압이 인가될 수 있다. 상기 제 1 전압(V1)이 인가됨에 따라, 상기 제 1 전압(V1)의 크기에 하전될 수 있는 제 1 미생물(50)이 포집될 수 있다. 상기 미생물(50)에는, 곰팡이가 포함된다.
그리고, 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)는 공기유동의 방향으로 일정거리 이동하여, 상기 제 2 기판(127)이 상기 방전장치(411,415)의 일측에 위치될 수 있다. 그리고, 상기 방전전극(415)에는 V2의 제 2 전압이 인가될 수 있다. 상기 제 2 전압(V2)이 인가됨에 따라, 상기 제 2 전압(V2)의 크기에 하전될 수 있는 제 2 미생물(60)이 포집될 수 있다. 상기 V2는 V1보다 큰 전압값을 가지며, 상기 제 2 미생물(60)에는 박테리아 또는 세균이 포함된다.
상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)는 공기유동의 방향으로 일정거리 더 이동하여, 상기 제 3 기판(137)이 상기 방전장치(411,415)의 일측에 위치될 수 있다. 그리고, 상기 방전전극(415)에는 V3의 제 3 전압이 인가될 수 있다. 상기 제 3 전압(V3)이 인가됨에 따라, 상기 제 3 전압(V3)의 크기에 하전될 수 있는 제 3 미생물(70)이 포집될 수 있다. 상기 V3는 V2보다 큰 전압값을 가지며, 상기 제 3 미생물(70)에는 바이러스가 포함된다.
이와 같이, 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)이 이동하는 과정에서, 상기 방전장치(411,415)에 고전압이 인가되어, 각 기판(117,127,137)에 서로 다른 종류의 미생물을 포집할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 내지 제 3 기판(117,127,137)는 차례로 상기 방전장치(411,415)측으로 이동하여, 파괴전압을 인가받을 수 있다. 상기 파괴전압이 인가됨에 따라, 상기 각 기판(117,127,137)에 포집된 미생물의 외벽이 파괴되어 DNA가 추출될 수 있다. 그리고, 상기 시약 주입장치(210) 및 발광 측정장치(250)를 이용하여, 미생물의 농도를 측정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 포집장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 부유미생물 측정장치(10c)에는, 하나의 기판(517) 및 상기 하나의 기판(517)의 일측에 제공되어 상기 하나의 기판(517)에 미생물이 포집되도록 하는 방전장치(511,515)를 가지는 포집장치(500)가 포함된다.
상기 방전장치(511,515)에는, 플라즈마 방전을 이용한 AC 코로나 방전장치가 포함된다.
상세히, 상기 방전장치(511,515)에는, 고전압을 인가하는 전압공급부(511)와, 상기 전압공급부(511)에서 인가된 고전압에 의하여 강한 전기장을 형성하는 침상의 방전전극(515) 및 상기 방전전극(515)으로부터 이격되어 배치되는 접지전극이 포함된다.
부유 미생물을 포함한 공기가 F 방향으로 유동할 때, 상기 방전장치(511,515)는, 전압의 크기를 달리하여 공기를 향하여 고전압을 인가할 수 있다.
상세히, 먼저, 상기 방전전극(515)에는 제 1 설정시간 동안 V1의 제 1 전압이 인가될 수 있다. 상기 제 1 전압(V1)이 인가됨에 따라, 상기 제 1 전압(V1)의 크기에 하전될 수 있는 제 1 미생물(50)이 포집될 수 있다. 상기 미생물(50)에는, 곰팡이가 포함된다.
그리고, 상기 제 1 설정시간의 경과 후, 상기 방전전극(515)에는 제 2 설정시간 동안 V2의 제 2 전압이 인가될 수 있다. 상기 제 2 전압(V2)이 인가됨에 따라, 상기 제 2 전압(V2)의 크기에 하전될 수 있는 제 2 미생물(60)이 포집될 수 있다. 상기 V2는 V1보다 큰 전압값을 가지며, 상기 제 2 미생물(60)에는 박테리아 또는 세균이 포함된다.
상기 제 2 설정시간의 경과 후, 상기 방전전극(515)에는 V3의 제 3 전압이 인가될 수 있다. 상기 제 3 전압(V3)이 인가됨에 따라, 상기 제 3 전압(V3)의 크기에 하전될 수 있는 제 3 미생물(70)이 포집될 수 있다. 상기 V3는 V2보다 큰 전압값을 가지며, 상기 제 3 미생물(70)에는 바이러스가 포함된다.
상기 제 1 내지 제 3 미생물(50,60,70)은 상기 포집판(517)의 각 일정 영역에 포집될 수 있다.
이와 같이, 상기 방전장치(511,515)로부터 서로 다른 크기의 고전압이 인가됨으로써, 각 인가된 전압에 대응하는 크기를 가지는 부유 미생물이 선별적으로 포집될 수 있다.
그리고, 선별적으로 포집된 부유 미생물에, 파괴전압을 인가하여 DNA를 추출하고, 시약 주입장치 및 발광 측정장치를 이용하여, 미생물의 농도를 측정할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 부유미생물의 측정방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 11을 참조하면, 1개의 포집장치(500)에 서로 다른 크기의 포집전압을 인가하여, 크기에 따른 종류별 부유미생물의 포집을 수행할 수 있다. 먼저, V1 전압을 인가하여 곰팡이를 포집하고, 이후 상기 V1보다 큰 V2 전압을 인가하여 박테리아 또는 세균을 포집하며, 마지막으로 상기 V2보다 큰 V3 전압을 인가하여 바이러스를 포집할 수 있다.
상기 포집과정에 의하여, 일례로 포집판(517)의 제 1 영역에는 상기 곰팡이가 포집되고, 제 2 영역에는 상기 박테리아 또는 세균이 포집되며, 제 3 영역에는 바이러스가 포집될 수 있다(S21,S22).
그리고, 상기 포집장치(500)에 파괴전압을 인가하여 포집된 부유미생물의 세포벽을 파괴하고, 시약 주입장치를 이용하여 염색시약을 주입한다. 그리고, 발광 측정장치를 이용하여 발광량을 감지할 수 있다(S23,S24,S25,S26).
10,10a,10b : 부유 미생물 측정장치
50 : 제 1 미생물
60 : 제 2 미생물 ` 70 : 제 3 미생물
110 : 제 1 포집장치 111 : 제 1 전압공급부
115 : 제 1 방전전극 117 : 제 1 기판
117a : 도체 117b : 필름부
118 : 제 1 접지전극 120 : 제 2 포집장치
130 : 제 3 포집장치 150 : 제어부
210 : 시약 주입장치 250 : 발광 측정장치
60 : 제 2 미생물 ` 70 : 제 3 미생물
110 : 제 1 포집장치 111 : 제 1 전압공급부
115 : 제 1 방전전극 117 : 제 1 기판
117a : 도체 117b : 필름부
118 : 제 1 접지전극 120 : 제 2 포집장치
130 : 제 3 포집장치 150 : 제어부
210 : 시약 주입장치 250 : 발광 측정장치
Claims (18)
- 방전전극 및 상기 방전전극에 전압을 인가하는 전압 공급부가 구비되는 방전장치;
상기 방전장치의 일측에 제공되며, 상기 방전전극에 인가된 전압에 의하여, 공기 중 부유미생물이 포집되는 기판;
상기 기판에 포집된 미생물 또는 미생물의 DNA를 향하여 염색시약을 공급하는 시약 주입장치; 및
상기 염색시약이 공급된 DNA에서 발생되는 빛의 양을 감지하는 발광 측정장치가 포함되며,
상기 방전전극에 인가되는 전압의 크기를 달리하여, 입자크기에 따른 미생물의 선별적 포집이 가능한 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 복수 개로 제공되며,
복수 개의 기판에는 서로 다른 크기의 미생물이 각각 포집되는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 복수 개의 기판의 수에 대응하여,
상기 방전장치는 복수 개로 구비되는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 복수의 기판에는,
설정크기 이상의 입자크기를 가지는 제 1 미생물을 포집하는 제 1 기판; 및
상기 설정크기 이하의 입자크기를 가지는 제 2 미생물을 포집하는 제 2 기판이 포함되는 부유미생물 측정장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 복수의 방전장치에는,
상기 제 1 기판의 일측에 제공되어, 설정크기 이하의 제 1 전압을 인가하는 제 1 전압공급부가 포함되는 제 1 방전장치; 및
상기 제 2 기판의 일측에 제공되어, 상기 설정크기 이상의 제 2 전압을 인가하는 제 2 전압공급부가 포함되는 제 2 방전장치가 포함되는 부유미생물 측정장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 복수의 기판에는,
상기 제 2 미생물보다 작은 입자크기를 가지는 제 3 미생물을 포집하는 제 3 기판이 더 포함되는 부유미생물 측정장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 미생물에는 곰팡이, 상기 제 2 미생물에는 세균 또는 박테리아, 상기 제 3 미생물에는 바이러스가 포함되는 부유미생물 측정장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 복수의 방전장치에는,
상기 제 3 기판의 일측에 제공되어, 상기 제 2 전압보다 큰 제 3 전압을 인가하는 제 3 전압공급부가 포함되는 제 3 방전장치가 포함되는 부유미생물 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 1개가 제공되며,
제 1 설정시간 동안, 상기 방전전극에 제 1 전압을 인가하여 제 1 미생물을 포집하며,
상기 제 1 설정시간의 경과 후 제 2 설정시간 동안, 상기 제 1 전압보다 큰 제 2 전압을 상기 방전전극에 제 2 미생물을 포집하는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판에는,
도체; 및
상기 도체의 일측에 설치되어 상기 미생물을 포집하는 필름부가 포함되는 부유미생물 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판에는, 상기 미생물을 포집하는 도체가 포함되는 부유미생물 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 방전장치의 전압공급부는,
상기 기판에 미생물을 포집하는 과정에서, 제 1 전압을 인가하며,
상기 기판에 미생물이 포집된 상태에서, 상기 제 1 전압보다 큰 제 1-1 전압을 인가하여, 상기 미생물의 외벽을 파괴하는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 방전장치는 이동 가능하게 구비되며,
상기 방전장치의 방전전극은 상기 복수의 기판 중 일 기판의 일측에 위치할 때, 상기 일 기판을 향하여 자기장을 발생시키는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 복수의 기판은 이동 가능하게 구비되며,
상기 복수의 기판 중 일 기판이 상기 방전장치의 일측에 위치할 때, 상기 방전장치의 방전전극은 상기 일 기판을 향하여 자기장을 발생시키는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 방전 장치에 전압을 인가하여, 부유 미생물을 기판에 포집하는 단계;
상기 방전 장치에 전압을 인가하여, 상기 기판에 포집된 미생물의 외벽을 파괴하고 DNA를 추출하는 단계;
상기 추출된 DNA에 염색시약을 주입하여, 발광 또는 형광이 이루어지는 단계; 및
발광 측정장치를 이용하여, 상기 발광 또는 형광된 빛의 양을 감지하는 단계가 포함되며,
상기 방전전극에 인가되는 전압의 크기를 달리하여, 입자크기에 따른 미생물의 선별적 포집이 가능한 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 기판은 복수 개가 제공되며,
상기 부유 미생물을 복수의 기판에 포집할 때,
상기 방전장치는, 상기 복수의 기판 중 제 1 기판에는 제 1 전압을 인가하고, 상기 복수의 기판 중 제 2 기판에는 상기 제 1 전압보다 큰 제 2 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치의 측정방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 방전장치는, 상기 복수의 기판의 각 일측에 복수 개가 제공되며,
상기 복수의 방전장치 중 제 1 방전장치는 상기 제 1 기판에 상기 제 1 전압을 인가하고,
상기 복수의 방전장치 중 제 2 방전장치는 상기 제 2 기판에 상기 제 2 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치의 측정방법.을 인가하는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치의 측정방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 복수의 기판 또는 상기 방전장치는 이동 가능하게 구비되며,
상기 제 1 기판 또는 제 2 기판이 상기 방전장치의 일측에 위치할 때, 상기 방전장치는 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판을 향하여 자기장을 발생시키는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치의 측정방법.
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|---|---|
| KR102221538B1 (ko) | 2021-03-02 |
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