WO2018048292A1 - 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치 및 분석방법 - Google Patents

포터블 바이오 에어로졸 포집 장치 및 분석방법 Download PDF

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WO2018048292A1
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bio aerosol
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황정호
박지운
김형래
변정훈
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연세대학교 산학협력단
영남대학교 산학협력단
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Definitions

  • An object of the present invention is a small size, simple processing method and can be easily used by anyone without special technical skills, easy to effectively collect all kinds of microorganisms in the air can be applied to various analytical equipment and the same It is to provide the analysis method used.
  • the first body including an air inlet; A second body bonded to the first body and including an air outlet; And it provides a portable bio aerosol capture device comprising a capture region formed by bonding the first body and the second body.
  • the fixing means may include a locking ring for engaging the locking jaw formed in the first body or the second body, and a lever for forming and releasing the locking engagement of the locking ring.
  • the fixing means may include a screw hole formed in the first body and the second body, and a screw screwed to the screw hole.
  • the collecting region may be formed by joining the intaglio portions formed on the joint surfaces of the first body and the second body, respectively.
  • the collecting tool may be a cotton swab or a filter.
  • the first body may include an air hole connecting the air inlet and the collecting area
  • the second body may include an air hole connecting the collecting area and the air outlet.
  • the first body and the second body may each include a groove formed in the joining surface, and the apparatus according to the present invention may further include a sealing means inserted into the groove.
  • the device according to the invention may further comprise a pump connected with the air outlet or the air inlet.
  • the collection efficiency E collection represented by Equation 1 may be in the range of 95 to 100%.
  • Equation 1 N before denotes the concentration of microorganisms (# / m 3) at the front of the collector, and N after denotes the concentration of microorganisms (# / m 3) at the rear of the collector.
  • the present invention comprises the steps of collecting the bio aerosol by placing the bio aerosol capture tool in the capture area in the portable bio aerosol capture device of claim 1; And it provides a method for analyzing bio aerosol comprising the step of analyzing the bio aerosol collected in the bio aerosol capture tool.
  • the light intensity can be measured to quantify the microorganism.
  • ATP adenosine triphosphate
  • the washed liquid may be subjected to mass spectrometry.
  • Mass spectrometry in the present invention may be performed using a Mass-Assisted Laser Desorption and Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF) Mass Spectrometer.
  • MALDI-TOF Mass-Assisted Laser Desorption and Ionization-Time of Flight
  • the washed liquid may be analyzed by polymerase chain reaction (PCR).
  • the washed liquid can be quantitatively analyzed by, for example, smearing agar plate (Agar plate).
  • the present invention it is possible to easily and effectively capture all kinds of microorganisms in the air can be applied to various analytical equipment.
  • the existing collecting device is expensive and requires a high level of skill
  • the collecting device according to the present invention can be easily used by anyone who has a small size, a simple processing method, and a general person without special expertise. Therefore, the apparatus and method according to the present invention will be in high demand because it can easily collect the microorganisms in the air attracting much attention in recent years and can be analyzed by various analyzers.
  • FIG 2 is a longitudinal sectional view of the first body and a plan view of the second body of the collecting device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view of a collecting device according to a second embodiment of the present invention.
  • 4 and 5 are schematic diagrams showing microbial collection and analysis according to the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view of a first body of a collecting device according to a first embodiment of the present invention, and a longitudinal sectional view of the entire device
  • FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of a first body of a collecting device according to a first embodiment of the present invention
  • It is a top view of a 2nd main body.
  • the collection apparatus which concerns on this embodiment can be largely divided, and can be equipped with the 1st main body 10, the 2nd main body 20, the sealing means 30, the fixing means 40, the collecting tool 50, etc.
  • the first body 10 corresponds to a lid disposed above, and may be made of metal, plastic, or the like, and may have a substantially cylindrical shape.
  • An air inlet 11 may be formed at an upper side or a side of the first body 10, and air may be introduced from the air inlet 11. As shown in FIG. 3, the connection pipe 61 may be inserted into the air inlet 11.
  • An intaglio portion 12 may be formed on a lower surface of the first body 10 that is a bonding surface of the first body 10.
  • the engraved portion 12 of the first body 10 is combined with the engraved portion 22 of the second body 20 to form a collecting region, and the collecting tool 50 may be inserted into the collecting region.
  • the engraved portion 12 may be formed in the shape and size of the upper portion of the collecting tool 50 to engage the upper portion of the collecting tool 50.
  • a cotton swab is illustrated as the collecting tool 50, and the intaglio portion 12 is also formed in a swab shape.
  • An air hole 13 may be formed in the first body 10 to connect the air inlet 11 and the concave portion 12 that is the collecting area. Air introduced from the air inlet 11 may flow to the intaglio 12 through the air hole 13.
  • One or a plurality of grooves 14 may be formed on the bottom surface of the first body 10 that is a bonding surface.
  • a sealing means 30 such as a rubber ring can be inserted.
  • the groove 14 may be formed in a circular shape or the like, and may be formed in the shape and size of the upper portion of the sealing means 30 to be engaged with the sealing means 30.
  • the second body 20 is disposed below and corresponds to the support on which the collecting tool 50 is placed.
  • the second body 20 may be made of metal, plastic, or the like, and may have a cylindrical shape.
  • An intaglio portion 22 may be formed on the upper surface that is the bonding surface of the second body 20. As described above, the intaglio portion 22 of the second body 20 may be combined with the intaglio portion 12 of the first body 10 to form a collecting region into which the collecting tool 50 is inserted. The engraved portion 22 may be formed in the shape and size of the lower portion of the collecting tool 50 to engage the lower portion of the collecting tool 50.
  • An air hole 23 may be formed in the second body 20 to connect the air outlet 21 and the concave portion 22, which is a collection area. Air introduced from the engraved portion 22, which is a collecting region, may flow to the air outlet 21 through the air hole 23.
  • One or a plurality of grooves 24 into which the sealing means 30 such as a rubber ring is inserted may be formed on the upper surface, which is a bonding surface of the second body 20.
  • the groove 24 may be formed in a circular shape or the like, and may be formed in the shape and size of the lower portion of the sealing means 30 to be engaged with the sealing means 30.
  • the second body 20 may be formed with one or a plurality of screw holes 25 for screwing with the screw 40 which is a fixing means.
  • the sealing means 30 may be inserted into the grooves 14 and 24 of the first body 10 and the second body 20 to improve the sealing performance of the collecting device.
  • a rubber ring or the like can be used as the sealing means 30, a rubber ring or the like. As illustrated in the figure, by arranging the plurality of sealing means 30 on the outermost side and the inside thereof, the sealing performance can be improved by double or triple sealing.
  • the screw 40 is a fixing means, and screwed to the screw holes 15 and 25 of the respective main bodies 10 and 20 to fix the main bodies 10 and 20.
  • the capture tool 50 may be inserted into the capture area to capture the bio aerosol.
  • Bio aerosol can be defined as a state in which biological factors are dispersed in fine particles in the gaseous environment, and may include wavefronts, toxins and particulate matter emitted from microorganisms and various living organisms.
  • a cotton swab, a filter, or the like can be used, and preferably a cotton swab can be used.
  • Cotton swabs can be easily obtained from the surrounding area, can be easily installed in the collecting device, and have excellent collection efficiency.
  • the swab may be composed of a support rod made of wood or plastic and a filter part attached to the end of the rod.
  • a collecting part 51 composed of a filter part or the like may be provided at the end of the collecting tool 50.
  • FIG. 3 is a perspective view of a collecting device according to a second embodiment of the present invention, which is different from the first embodiment in the fixing means. That is, the main body 10, 20 can be fixed through the engaging engagement rather than the screw engagement.
  • the remaining components except for the fixing means are the same as or similar to those of the first embodiment, and thus detailed descriptions of the remaining components are omitted.
  • the fixing means 70 of the second embodiment may include a locking ring 71, a lever 72, a fixing bracket 73, and the like, and is similar to that used for a lunch box or a side dish.
  • the fixing means 70 may be installed on the second body 20 as shown in the drawing, and alternatively, the fixing means 70 may be installed on the first body 10.
  • the hook ring 71 may be configured to have a hook portion partially inclined, and may be coupled to a hooking jaw (not shown) formed on the first body 10 or the second body 20.
  • the lever 72 may be connected to the locking ring 71 to form and release the locking engagement of the locking ring 71.
  • the fixing bracket 73 may be fixed to the second body 20 or the first body 10, and the hook ring 71 and the lever 72 may be rotatably fixed to the fixing bracket 73. Raising the locking ring 71 near the locking jaw raises the lever 72 as well. Then, when the lever 72 is pulled down, the locking ring 71 and the locking jaw are in close contact with each other to form a locking engagement. On the contrary, when the lever 72 is raised, the engagement can be released.
  • the collecting device may have excellent collection efficiency, and specifically, the collection efficiency E collection represented by Equation 1 may be in a range of 95 to 100%.
  • Equation 1 N before denotes the concentration of microorganisms (# / m 3) at the front of the collector, and N after denotes the concentration of microorganisms (# / m 3) at the rear of the collector.
  • the present invention also provides a method for analyzing bio aerosol.
  • the analysis method according to the present invention comprises the steps of placing the bio aerosol capture tool in the capture area in the above-described portable bio aerosol capture device, by introducing air to capture the bio aerosol; And it may comprise the step of analyzing the bio aerosol collected in the bio aerosol capture tool.
  • a collecting tool such as a cotton swab, which functions as a filter
  • the pump is connected to an air outlet or a connecting pipe, and the pump is operated. It flows through the air hole to the collecting area, where the air aerosols in the collecting area are attached to the collecting tool as air collides with the collecting tool. The remaining air then exits through the air outlet.
  • the bio aerosol collected in the collection tool may be analyzed in various ways, for example, three analysis methods may be performed as follows.
  • Mass spectrometry can be performed using a Matrix-Assisted Laser Desorption and Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF) Mass Spectrometer.
  • MALDI-TOF Matrix-Assisted Laser Desorption and Ionization-Time of Flight
  • the washed liquid can be analyzed by polymerase chain reaction (PCR).
  • the washed liquid can be quantitatively analyzed by, for example, smearing the agar plate (Agar plate), and smearing the agar plate.
  • agar plate agar plate
  • Methods are well known in the art and those skilled in the art can use the above known methods without limitation to analyze the liquid washed off the collection tool according to the invention.
  • a cotton swab was inserted as a collecting tool into a collecting device as shown in FIG.
  • the pump connected to the rear of the collecting device was operated to draw air at 10 L / min to collect the microorganisms on the swab.

Abstract

본 발명은 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치 및 분석방법에 관한 것으로, 공기 유입구를 포함하는 제1본체; 상기 제1본체와 접합되며, 공기 유출구를 포함하는 제2본체; 및 상기 제1본체 및 제2본체가 접합되어 형성되는 포집 영역을 포함하는 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치를 제공한다.

Description

포터블 바이오 에어로졸 포집 장치 및 분석방법
본 발명은 포터블(Portable) 바이오 에어로졸(Bio-aerosol) 포집 장치 및 이를 이용한 바이오 에어로졸 분석방법에 관한 것이다.
기존의 바이오 에어로졸(세균, 곰팡이 등)을 포집하는 장비(임팩터)의 경우, 포집을 위해 한천 평판 배지(agar plate)를 준비하고 배양(최대 2주 이상)하는 등 번거로운 작업이 필요하다. 또한, 기존 충돌법을 이용하여 공기 중 미생물을 측정하는 장치(Impactor)는 설계 변수가 다양하고 가공이 어려우며 고가이다.
본 발명의 목적은 소형이고 가공법이 단순하며 특별한 전문 기술이 없는 일반인들도 누구나 쉽게 간편하게 사용이 가능하고, 공기 중 모든 종류의 미생물을 손쉽게 효과적으로 포집하여 여러 가지 분석 장비에 적용이 가능한 포집 장치 및 이를 이용한 분석방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해, 공기 유입구를 포함하는 제1본체; 상기 제1본체와 접합되며, 공기 유출구를 포함하는 제2본체; 및 상기 제1본체 및 제2본체가 접합되어 형성되는 포집 영역을 포함하는 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 장치는 제1본체 또는 제2본체는 상기 제1본체 및 제2본체의 접합을 고정시키기 위한 고정 수단을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 고정 수단은 제1본체 또는 제2본체에 형성된 걸림 턱에 걸림 결합하는 걸림 고리, 및 상기 걸림 고리의 걸림 결합을 형성 및 해제하는 레버를 포함할 수 있다.
본 발명에서 고정 수단은 제1본체 및 제2본체에 형성된 나사 홀, 및 상기 나사 홀과 나사 결합하는 나사를 포함할 수 있다.
본 발명에서 포집 영역은 상기 제1본체 및 제2본체의 접합면에 각각 형성된 음각부의 접합에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 포집 영역에 삽입되는 포집 도구를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 포집 도구는 면봉 또는 필터일 수 있다.
본 발명에서 제1본체는 공기 유입구와 포집 영역을 연결하는 공기 홀을 포함하고, 제2본체는 포집 영역과 공기 유출구를 연결하는 공기 홀을 포함할 수 있다.
본 발명에서 제1본체 및 제2본체는 각각 접합면에 형성되는 홈을 포함할 수 있고, 본 발명에 따른 장치는 상기 홈에 삽입되는 밀봉 수단을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에서 밀봉 수단은 고무 링일 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 공기 유출구 또는 공기 유입구와 연결되는 펌프를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 하기 수학식 1로 표시되는 포집 효율(Ecollection)이 95 내지 100%의 범위 내에 있을 수 있다.
[수학식 1]
Ecollection = [1 - (Nafter/Nbefore)] × 100
상기 수학식 1에서, Nbefore는 포집장치 전단에서의 미생물 농도(#/㎥)를 의미하고, Nafter는 포집장치 후단에서의 미생물 농도(#/㎥)를 의미한다.
본 발명에 따른 장치는 100 L/min 내지 200 L/min의 고속 유량에서도 상기 포집 효율(95 내지 100%)을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 바이오 에어로졸 포집 도구를 제1항의 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치 내 포집 영역에 위치시킨 후, 공기를 유입시켜 바이오 에어로졸을 포집하는 단계; 및 상기 바이오 에어로졸 포집 도구에 포집된 바이오 에어로졸을 분석하는 단계를 포함하는 바이오 에어로졸의 분석방법을 제공한다.
본 발명에서 공기의 유입은 펌프를 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 분석 단계에서 용출액을 이용하여 포집 도구로부터 바이오 에어로졸만을 추출한 후, 빛의 강도를 측정하여 미생물을 정량화할 수 있다.
본 발명에서는 아데노신3인산(ATP) 생물발광 키트를 이용하여 빛의 강도를 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 분석 단계에서 포집 도구를 액체로 씻어낸 후, 씻어낸 액체를 질량 분석할 수 있다.
본 발명에서 질량 분석은 MALDI-TOF(Matrix-Assisted Laser Desorption and Ionization-Time of Flight) 질량분석기기(Mass Spectrometer)를 이용하여 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 분석 단계에서 포집 도구를 액체로 씻어낸 후, 씻어낸 액체를 중합효소 연쇄반응(PCR) 분석할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분석 단계에서 포집 도구를 액체로 씻어낸 후, 씻어낸 액체를, 예를 들면 아가 플레이트(Agar plate)에 도말하여 정량 분석할 수 있다.
본 발명에 따르면, 공기 중 모든 종류의 미생물을 손쉽게 효과적으로 포집하여 여러 가지 분석 장비에 적용이 가능하다. 또한, 기존의 포집 장치는 고가이고 고도의 숙련된 기술을 요구하지만, 본 발명에 따른 포집 장치는 소형이고 가공법이 단순하며 특별한 전문 기술이 없는 일반인들도 누구나 쉽게 간편하게 사용이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 장치와 방법은 최근 관심이 많이 쏠리는 공기 중 미생물을 간편하게 포집할 수 있고 다양한 분석기기로 분석이 가능하므로 그 수요가 많을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 포집 장치의 제1본체의 평면도 및 장치 전체의 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시형태에 따른 포집 장치의 제1본체의 종단면도 및 제2본체의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 포집 장치의 사시도이다.
도 4 및 5는 본 발명에 따른 미생물 포집 및 분석을 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 포집 장치 내 포집 도구에 바이오 에어로졸이 포집되기 전과 후의 SEM 이미지를 도시한 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 포집 장치의 제1본체의 평면도 및 장치 전체의 종단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시형태에 따른 포집 장치의 제1본체의 종단면도 및 제2본체의 평면도이다.
이 실시형태에 따른 포집 장치는 크게 구분하여 제1본체(10), 제2본체(20), 밀봉 수단(30), 고정 수단(40), 포집 도구(50) 등을 구비할 수 있다.
제1본체(10)는 위쪽에 배치되는 뚜껑에 해당하는 것으로, 금속이나 플라스틱 등으로 제작될 수 있고, 대략 원통형 등으로 이루어질 수 있다.
제1본체(10)의 상부 또는 측면에는 공기 유입구(11)가 형성될 수 있고, 이 공기 유입구(11)로부터 공기가 유입될 수 있다. 공기 유입구(11)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 연결관(61)이 삽입될 수 있다.
제1본체(10)의 접합면인 하면에는 음각부(12)가 형성될 수 있다. 제1본체(10)의 음각부(12)는 제2본체(20)의 음각부(22)와 결합하여 포집 영역을 형성하고, 이 포집 영역에 포집 도구(50)가 삽입될 수 있다. 음각부(12)는 포집 도구(50)의 상부와 맞물리도록 포집 도구(50)의 상부 형상과 크기대로 형성될 수 있다. 도면에는 포집 도구(50)로서 면봉이 예시되어 있고, 음각부(12)도 면봉 형상으로 형성되어 있다.
제1본체(10)의 내부에는 공기 유입구(11)와 포집 영역인 음각부(12)를 연결하는 공기 홀(13)이 형성될 수 있다. 공기 유입구(11)로부터 유입된 공기는 공기 홀(13)을 통해 음각부(12)로 흐를 수 있다.
제1본체(10)의 접합면인 하면에는 하나 또는 복수의 홈(14)이 형성될 수 있다. 이 홈(14)에는 고무 링과 같은 밀봉 수단(30)이 삽입될 수 있다. 홈(14)은 원형 등으로 형성될 수 있고, 밀봉 수단(30)과 맞물리도록 밀봉 수단(30)의 상부 형상과 크기대로 형성될 수 있다.
제1본체(10)에는 고정수단인 나사(40)와 나사 결합하는 나사 홀(15)이 형성될 수 있다. 나사 홀(15)은 하나, 바람직하게는 복수 개로 형성될 수 있다. 나사 홀(15)에는 나사선이 형성될 수 있다. 나사 결합을 위해, 제1본체(10)의 상부 측면이 들어가거나 하부 측면이 돌출될 수 있다. 즉, 상부는 직경이 작고 하부는 직경이 크게 형성될 수 있다.
제2본체(20)는 아래쪽에 배치되고 포집 도구(50)를 올려놓는 받침에 해당하는 것으로, 금속이나 플라스틱 등으로 제작될 수 있고, 원통형 등으로 이루어질 수 있다.
제2본체(20)의 측면 또는 하부에는 공기 유출구(21)가 형성될 수 있고, 이 공기 유출구(21)로부터 공기가 유출될 수 있다. 공기 유출구(21)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 연결관(60)이 삽입될 수 있다.
제2본체(20)의 접합면인 상면에는 음각부(22)가 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2본체(20)의 음각부(22)는 제1본체(10)의 음각부(12)와 결합하여 포집 도구(50)가 삽입되는 포집 영역을 형성할 수 있다. 음각부(22)는 포집 도구(50)의 하부와 맞물리도록 포집 도구(50)의 하부 형상과 크기대로 형성될 수 있다.
제2본체(20)의 내부에는 공기 유출구(21)와 포집 영역인 음각부(22)를 연결하는 공기 홀(23)이 형성될 수 있다. 포집 영역인 음각부(22)로부터 유입된 공기는 공기 홀(23)을 통해 공기 유출구(21)로 흐를 수 있다.
제2본체(20)의 접합면인 상면에는 고무 링과 같은 밀봉 수단(30)이 삽입되는 하나 또는 복수의 홈(24)이 형성될 수 있다. 홈(24)은 원형 등으로 형성될 수 있고, 밀봉 수단(30)과 맞물리도록 밀봉 수단(30)의 하부 형상과 크기대로 형성될 수 있다.
제2본체(20)에는 고정수단인 나사(40)와 나사 결합하는 하나 또는 복수의 나사 홀(25)이 형성될 수 있다.
밀봉 수단(30)은 제1본체(10) 및 제2본체(20)의 홈(14, 24)에 삽입되어 포집 장치의 밀봉 성능을 개선할 수 있다. 밀봉 수단(30)으로는 고무 링 등을 사용할 수 있다. 도면에 예시된 바와 같이, 최외곽쪽 및 그 안쪽에 복수의 밀봉 수단(30)을 배치함으로써 이중 또는 삼중 이상으로 밀봉하여 밀봉 성능을 개선할 수 있다.
나사(40)는 고정수단으로서, 각 본체(10, 20)의 나사 홀(15, 25)과 나사 결합하여 각 본체(10, 20)를 고정시킬 수 있다.
포집 도구(50)는 포집 영역에 삽입되어 바이오 에어로졸을 포집할 수 있다. 바이오 에어로졸이란 생물학적 인자들이 기체적 환경에 미세한 입자로 분산된 상태로 정의할 수 있고, 미생물과 다양한 생명체에서 배출되는 파면이나 독소 및 입자상 물질 등을 포함할 수 있다. 포집 도구(50)로는 면봉, 필터 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 면봉을 사용할 수 있다. 면봉은 주변에서 쉽게 구할 수 있고, 포집 장치에 간편하게 설치할 수 있으며, 포집 효율도 우수하다. 면봉은 나무나 플라스틱으로 구성된 지지막대와 막대의 말단에 부착된 필터부로 구성될 수 있다. 면봉과 같이, 포집 도구(50)의 말단에는 필터부 등으로 구성된 포집부(51)가 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 포집 장치는 펌프(미도시)를 구비할 수 있다. 펌프는 포집 장치 내로 공기를 유입시킨 뒤 유출시키는 공기 흐름의 구동원이다. 펌프는 튜브나 파이프 등을 통해 공기 유출구(21), 공기 유입구(11) 또는 연결관(60, 61)과 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 포집 장치의 사시도로서, 이 실시형태는 제1실시형태와 고정수단이 다르다. 즉, 나사 결합이 아닌 걸림 결합을 통해 각 본체(10, 20)를 고정시킬 수 있다. 고정수단을 제외한 나머지 구성요소들은 제1실시형태와 동일하거나 유사하며, 따라서 나머지 구성요소들에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
제2실시형태의 고정수단(70)은 걸림 고리(71), 레버(72), 고정 브라켓(73) 등을 구비할 수 있으며, 도시락이나 반찬통 등에 사용되는 것과 유사하다. 고정수단(70)은 도면과 같이 제2본체(20)에 설치될 수 있고, 이와 달리 제1본체(10)에 설치될 수 있다. 걸림 고리(71)는 일부가 경사진 고리 형태로 구성되고, 제1본체(10) 또는 제2본체(20)에 형성된 걸림 턱(미도시)과 걸림 결합할 수 있다. 레버(72)는 걸림 고리(71)와 연결되어 걸림 고리(71)의 걸림 결합을 형성 및 해제할 수 있다. 고정 브라켓(73)은 제2본체(20) 또는 제1본체(10)에 고정되고, 걸림 고리(71) 및 레버(72)는 고정 브라켓(73)에 회전 가능하게 고정될 수 있다. 걸림 고리(71)를 걸림 턱 근처로 올리면 레버(72)도 같이 올라가며, 이후 레버(72)를 아래로 당기면 걸림 고리(71)와 걸림 턱이 밀착되면서 걸림 결합을 형성한다. 반대로, 레버(72)를 올리면 걸림 결합을 해제할 수 있다.
본 발명에 따른 포집 장치는 우수한 포집 효율을 가질 수 있고, 구체적으로 하기 수학식 1로 표시되는 포집 효율(Ecollection)이 95 내지 100%의 범위 내에 있을 수 있다.
[수학식 1]
Ecollection = [1 - (Nafter/Nbefore)] × 100
상기 수학식 1에서, Nbefore는 포집장치 전단에서의 미생물 농도(#/㎥)를 의미하고, Nafter는 포집장치 후단에서의 미생물 농도(#/㎥)를 의미한다.
특히, 본 발명에 따른 포집 장치는 유량에 관계 없이 포집 효율이 우수하며, 특히 고속의 유량, 구체적으로 100 L/min 내지 200 L/min의 유량에서도 높은 포집 효율(95 내지 100%)을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 바이오 에어로졸의 분석방법을 제공한다. 본 발명에 따른 분석방법은 바이오 에어로졸 포집 도구를 상술한 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치 내 포집 영역에 위치시킨 후, 공기를 유입시켜 바이오 에어로졸을 포집하는 단계; 및 상기 바이오 에어로졸 포집 도구에 포집된 바이오 에어로졸을 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 포집 단계에서는 필터 기능을 하는 면봉 등의 포집 도구를 미생물 포집 장치의 포집 영역에 삽입하고, 공기 유출구나 연결관에 펌프를 연결한 후 펌프를 가동시키면, 공기가 공기 유입구를 통해 유입된 후 공기 홀을 거쳐 포집 영역으로 흐르며, 포집 영역에서 공기가 포집 도구에 충돌하면서 공기 중의 바이오 에어로졸이 포집 도구에 부착되어 포집된다. 이후, 나머지 공기는 공기 유출구를 통해 빠져 나간다.
다음, 도 4 및 5에 예시된 바와 같이, 포집 도구에 포집된 바이오 에어로졸을 다양하게 분석할 수 있고, 예를 들어 다음과 같이 3가지 분석방법을 수행할 수 있다.
첫째, 용출액을 이용하여 포집 도구로부터 바이오 에어로졸만을 추출한 후, 그 액상 샘플을 이용하여 빛의 강도를 측정함으로써 미생물을 정량화할 수 있다. 용출액(Lysis reagent)은 면봉(Swab) 등에 부착시킨 미생물 등의 생체성분만을 떨어뜨리며, 먼지 등은 포집 도구에 그대로 남는다. 빛의 강도는 상용 아데노신3인산(ATP) 생물발광 키트(Kit)를 이용하여 측정할 수 있다.
둘째, 포집 도구를 액체(탈이온수 등)로 씻어낸 후, 씻어낸 액체를 질량 분석할 수 있다. 질량 분석은 MALDI-TOF(Matrix-Assisted Laser Desorption and Ionization-Time of Flight) 질량분석기기(Mass Spectrometer)를 이용하여 수행할 수 있다.
셋째, 포집 도구를 액체(탈이온수 등)로 씻어낸 후, 씻어낸 액체를 중합효소 연쇄반응(PCR) 분석할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분석 단계에서 포집 도구를 액체로 씻어낸 후, 씻어낸 액체를, 예를 들면 아가 플레이트(Agar plate)에 도말하여 정량 분석할 수 있고, 상기 아가 플레이트에 도말하여 정량 분석하는 방법은 이 기술분야에서 공지이며, 당업자는 공지된 상기 방법을 제한 없이 이용하여 본 발명에 따른 포집 도구를 씻어낸 액체를 분석할 수 있다.
[실시예 1]
1. 도 3과 같은 포집 장치에 포집 도구로서 면봉을 삽입하였다.
2. 포집 장치 후단에 연결된 펌프를 작동시켜 10 L/min으로 공기를 빨아들여 면봉 위에 미생물을 포집하였다.
3. 펌프의 전원을 off 시킨 후 포집 장치로부터 면봉을 제거하였다.
4. 생물발광 키트에 면봉을 삽입하였다.
5. 면봉과 키트 내 시약의 반응을 위해 충분히 흔들어주었다.
6. 상용 Luminometer(ATP 측정장치)에 키트를 삽입하였다.
7. Luminometer에 의해 상대적인 빛의 강도를 측정하여 미생물 농도를 결정한 후 포집 효율을 구하였고, 포집 효율은 99%이었다.
도 6은 면봉 상에 박테리아 포집 전 SEM 이미지(좌측) 및 면봉 상에 박테리아(Staphylococcus aureus) 포집 후 SEM 이미지(우측)이다.
[실시예 2]
150 L/min로 공기를 빨아들인 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 포집 효율은 99%이었다.
[부호의 설명]
10: 제1본체
11: 공기 유입구
12, 22: 음각부
13, 23: 공기 홀
14, 24: 홈
15, 25: 나사 홀
20: 제2본체
21: 공기 유출구
30: 밀봉 수단
40: 나사
50: 포집 도구
51: 포집부
60, 61: 연결관
70: 고정 수단
71: 걸림 고리
72: 레버
73: 고정 브라켓

Claims (20)

  1. 공기 유입구를 포함하는 제1본체;
    상기 제1본체와 접합되며, 공기 유출구를 포함하는 제2본체; 및
    상기 제1본체 및 제2본체가 접합되어 형성되는 포집 영역을 포함하는 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제1본체 또는 제2본체는 상기 제1본체 및 제2본체의 접합을 고정시키기 위한 고정 수단을 추가로 포함하는 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    고정 수단은 제1본체 또는 제2본체에 형성된 걸림 턱에 걸림 결합하는 걸림 고리, 및 상기 걸림 고리의 걸림 결합을 형성 및 해제하는 레버를 포함하는 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    고정 수단은 제1본체 및 제2본체에 형성된 나사 홀, 및 상기 나사 홀과 나사 결합하는 나사를 포함하는 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    포집 영역은 상기 제1본체 및 제2본체의 접합면에 각각 형성된 음각부의 접합에 의해 이루어지는 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    포집 영역에 삽입되는 포집 도구를 추가로 포함하는 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    포집 도구는 면봉 또는 필터인 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    제1본체는 공기 유입구와 포집 영역을 연결하는 공기 홀을 포함하고, 제2본체는 포집 영역과 공기 유출구를 연결하는 공기 홀을 포함하는 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    제1본체 및 제2본체는 각각 접합면에 형성되는 홈을 포함하고, 상기 홈에 삽입되는 밀봉 수단을 추가로 포함하는 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    밀봉 수단은 고무 링인 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    공기 유출구 또는 공기 유입구와 연결되는 펌프를 추가로 포함하는 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    하기 수학식 1로 표시되는 포집 효율(Ecollection)이 95 내지 100%의 범위 내에 있는 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치:
    [수학식 1]
    Ecollection = [1 - (Nafter/Nbefore)] × 100
    상기 수학식 1에서, Nbefore는 포집장치 전단에서의 미생물 농도(#/㎥)를 의미하고, Nafter는 포집장치 후단에서의 미생물 농도(#/㎥)를 의미한다.
  13. 제12항에 있어서,
    100 L/min 내지 200 L/min의 고속 유량에서도 포집 효율이 95 내지 100 %의 범위 내에 있는 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치.
  14. 바이오 에어로졸 포집 도구를 제1항의 포터블 바이오 에어로졸 포집 장치 내 포집 영역에 위치시킨 후, 공기를 유입시켜 바이오 에어로졸을 포집하는 단계; 및
    상기 바이오 에어로졸 포집 도구에 포집된 바이오 에어로졸을 분석하는 단계를 포함하는 바이오 에어로졸의 분석방법.
  15. 제14항에 있어서,
    공기의 유입은 펌프를 이용하여 수행되는 바이오 에어로졸의 분석방법.
  16. 제14항에 있어서,
    분석 단계에서 용출액을 이용하여 포집 도구로부터 바이오 에어로졸만을 추출한 후, 빛의 강도를 측정하여 미생물을 정량화하는 바이오 에어로졸의 분석방법.
  17. 제16항에 있어서,
    아데노신3인산(ATP) 생물발광 키트를 이용하여 빛의 강도를 측정하는 바이오 에어로졸의 분석방법.
  18. 제14항에 있어서,
    분석 단계에서 포집 도구를 액체로 씻어낸 후, 씻어낸 액체를 질량 분석하는 바이오 에어로졸의 분석방법.
  19. 제18항에 있어서,
    질량 분석은 MALDI-TOF(Matrix-Assisted Laser Desorption and Ionization-Time of Flight) 질량분석기기(Mass Spectrometer)를 이용하여 수행하는 바이오 에어로졸의 분석방법.
  20. 제14항에 있어서,
    분석 단계에서 포집 도구를 액체로 씻어낸 후, 씻어낸 액체를 중합효소 연쇄반응(PCR) 분석하는 바이오 에어로졸의 분석방법.
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