WO2023101486A1 - 통합 생태독성감시 장치 - Google Patents

통합 생태독성감시 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2023101486A1
WO2023101486A1 PCT/KR2022/019408 KR2022019408W WO2023101486A1 WO 2023101486 A1 WO2023101486 A1 WO 2023101486A1 KR 2022019408 W KR2022019408 W KR 2022019408W WO 2023101486 A1 WO2023101486 A1 WO 2023101486A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
monitoring device
sample
sample water
algae
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/019408
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이경진
권봉경
김대만
김종영
신은애
Original Assignee
동문이엔티 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동문이엔티 주식회사 filed Critical 동문이엔티 주식회사
Publication of WO2023101486A1 publication Critical patent/WO2023101486A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water
    • G01N33/186—Water using one or more living organisms, e.g. a fish
    • G01N33/1866—Water using one or more living organisms, e.g. a fish using microorganisms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/34—Measuring or testing with condition measuring or sensing means, e.g. colony counters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/76—Chemiluminescence; Bioluminescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/06—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/46—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of cellular or enzymatic activity or functionality, e.g. cell viability

Definitions

  • the present invention relates to an integrated ecotoxicity monitoring device.
  • Ecotoxicity evaluation analysis technology is a technology that evaluates the harmfulness of substances existing in the environment using living organisms. This technology can identify information on the bioavailability that can occur when the heterogeneous substances used are concentrated in living things or when various compounds coexist.
  • the types of ecotoxicity monitoring devices using organisms are generally classified according to the types of organisms, and the components of the devices are changed accordingly. Using various organisms (aerobic microbes, nitrifying microbes, sulfation microbes, luminescent microbes, algae, etc.), the growth rate, respiration rate, and luminescence of organisms that react to external contaminants are measured.
  • the reactivity to chemicals appears differently depending on the living organism.
  • the reactivity to copper ion is the highest in daphnia, and gradually decreases in the order of microalgae, sulfated bacteria, and luminescent bacteria.
  • the reactivity to cyan ions is highest in microalgae, and gradually decreases in the order of daphnia, sulfate bacteria, and luminescent bacteria.
  • the reactivity to residual chlorine is highest in luminescent bacteria or sulfur-oxidizing bacteria, and gradually decreases in the order of microalgae and daphnia.
  • the reactivity to pesticides is highest in luminescent bacteria, and gradually decreases in the order of daphnia or sulfated bacteria and microalgae.
  • An object of the present invention is to provide an integrated ecotoxicity monitoring device capable of measuring ecotoxicity using multiple species.
  • One aspect of the present invention measures the change in daphnia movement according to the input of sample water to calculate the first toxicity index Daphnia ecotoxicity monitoring device, measures the change rate of fluorescence of algae according to the input of sample water to measure the second toxicity Algae ecotoxicity monitoring device that calculates the index, luminescent bacteria ecotoxicity monitoring device that calculates the third toxicity index by measuring the rate of change in the amount of light emitted by luminescent bacteria according to the input of sample water, produced by sulfated bacteria according to the input of sample water.
  • the sulfated bacteria ecotoxicity monitoring device and the Daphnia ecotoxicity monitoring device, the algal ecotoxicity monitoring device, the light-emitting bacteria ecotoxicity monitoring device and the sulfuration An integrated control unit that calculates an integrated toxicity index by integrating the first to fourth toxicity indexes calculated by the bacterial ecotoxicity monitoring device; Including, it provides an integrated ecotoxicity monitoring device.
  • the integrated control unit may display the first to fourth toxicity index and the integrated toxicity index on the integrated monitor.
  • TI value of the daphnia ecotoxicity monitoring device at the ith time is the TI value of the algae ecotoxicity monitoring device at the ith time, is the TI value of the luminescent bacteria ecotoxicity monitoring device at the ith time, Is the TI value of the sulfated bacteria ecotoxicity monitoring device at the ith time, and w 1 to w 4 are can be calculated by
  • the Daphnia ecotoxicity monitoring device includes a housing; A supply unit including a sample storage unit for storing a sample and a culture medium storage unit for storing a culture medium for diluting the sample; A sample storage tank in which samples supplied from the sample storage unit are stored, a culture solution storage tank in which the culture solution supplied from the culture storage unit is stored, and a plurality of sample dispensing lines dispensed from the sample storage tank and a plurality of culture solutions dispensed from the culture solution storage tank.
  • a continuous dilution unit including a plurality of dilution valves connected to the dispensing line and controlled to supply samples or culture solutions at different dilution ratios; a chamber unit accommodating aquatic organisms therein and continuously receiving a mixture of a sample and a culture medium through the continuous dilution unit; an optical measurement unit for photographing the activity of aquatic organisms; and a control unit that evaluates the toxicity of the sample through a photographed image transmitted from the optical measurement unit.
  • the continuous dilution unit further includes a body extending vertically and a plurality of dilution lines formed to penetrate from the rear to the front of the body and connected to the chamber unit and the dilution valve,
  • the sample reservoir and the culture medium reservoir are formed to pass through the body in a vertical direction
  • the sample dispensing line passes through the rear of the body in the sample reservoir and is spaced apart from each other along the vertical direction.
  • the culture medium dispensing line The culture medium is passed through the rear of the body in the storage tank and may be spaced apart from each other along the vertical direction.
  • the algal ecotoxicity monitoring device includes a storage unit including a culture storage unit for storing culture medium, a sample water introduction unit for storing sample water, and an algae storage unit for storing algae; A plurality of chambers in which the algae supplied from the algae storage unit are accommodated therein; a control valve unit controlled to supply at least one of the culture medium of the culture medium storage unit and the sample number of the sample number introduction unit to each of the plurality of chambers; Fluorescence measurement unit for detecting the amount of fluorescence of algae; and a control unit controlling operations of the storage unit, the control valve unit, and the fluorescence measuring unit.
  • a storage unit including a culture storage unit for storing culture medium, a sample water introduction unit for storing sample water, and an algae storage unit for storing algae; A plurality of chambers in which the algae supplied from the algae storage unit are accommodated therein; a control valve unit controlled to supply at least one of the culture medium of the culture medium storage unit and the sample number of the sample number introduction unit to each of the plurality of chambers;
  • the fluorescence measurement unit includes a light source unit for irradiating light into the chamber and a detection unit for detecting fluorescence of algae in each chamber, and the control unit calculates a fluorescence amount change rate from the fluorescence amount transmitted from each detection unit. can do.
  • the biotoxicity monitoring device for light-emitting bacteria includes a reaction unit including a first reaction tank, a second reaction tank, and a third reaction tank; a culture solution supply unit supplying a culture solution containing light-emitting bacteria to each of the first reaction tank, the second reaction tank, and the third reaction tank; a sample water supply unit supplying sample water having different concentrations to the second reaction vessel and the third reaction vessel; an optical measuring unit for measuring the amount of light emitted from the light-emitting bacteria; and a control unit controlling operations of the culture solution supply unit, the sample water supply unit, and the optical measurement unit.
  • a reaction unit including a first reaction tank, a second reaction tank, and a third reaction tank; a culture solution supply unit supplying a culture solution containing light-emitting bacteria to each of the first reaction tank, the second reaction tank, and the third reaction tank; a sample water supply unit supplying sample water having different concentrations to the second reaction vessel and the third reaction vessel; an optical measuring unit for measuring the amount of light emitted from the
  • control unit may measure the toxicity of the sample water based on the change rate of the amount of light emitted from each reaction tank.
  • the sulfated bacteria ecotoxicity monitoring device includes a first reaction tank, a second reaction tank, and a third reaction tank, and a reaction unit in which a plurality of sulfur particles are accommodated; a culture solution supply unit supplying a culture solution to the first reaction tank and the second reaction tank; a sample water supply unit supplying sample water having different concentrations to the second reaction vessel and the third reaction vessel; an electrical conductivity measurement unit provided inside the reaction unit and measuring electrical conductivity; and a control unit controlling operations of the culture solution supply unit, the sample water supply unit, and the electrical conductivity measuring unit. Including, the control unit can measure the toxicity of the sample water based on the electrical conductivity change rate of each reaction tank.
  • the integrated toxicity index is calculated based on the toxicity index calculated in each of the Daphnia ecotoxicity monitoring device, the algal ecotoxicity monitoring device, the luminescent bacteria ecotoxicity monitoring device, and the sulfated bacteria ecotoxicity monitoring device. Since it is calculated, the effects of various toxic substances can be more accurately estimated.
  • FIG. 1 is a perspective view of an integrated ecotoxicity monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of an integrated ecotoxicity monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a daphnia ecotoxicity monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a daphnia ecotoxicity monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a continuous dilution unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a BB′ direction cross-sectional view of FIG. 5 .
  • FIG. 8 is a cross-sectional perspective view in the direction C-C' of FIG. 5;
  • FIG. 9 is a block diagram of an algae ecotoxicity monitoring device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an algae ecotoxicity monitoring device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flow chart of a method for measuring the toxicity of sample water in the algal ecotoxicity monitoring device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram of an algae ecotoxicity monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of an algae ecotoxicity monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a block diagram of an ecotoxicity monitoring device for light-emitting bacteria according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of a biotoxicity monitoring device for light-emitting bacteria according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a flow chart of a method for measuring the toxicity of sample water in a light emitting bacteria ecotoxicity monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a block diagram of a sulfated bacteria ecotoxicity monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • 18 is a schematic diagram of an ecotoxicity monitoring device for sulfated bacteria according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a flow chart of a method for measuring the toxicity of sample water in a sulfated bacteria ecotoxicity monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a perspective view of an integrated ecotoxicity monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a block diagram of an integrated ecotoxicity monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • the integrated ecotoxicity monitoring device 1 includes a Daphnia ecotoxicity monitoring device 1000, an algal ecotoxicity monitoring device 2000, and a luminescent bacteria ecotoxicity monitoring device. (3000), a sulfated bacteria ecotoxicity monitoring device (4000) and an integrated control unit (5000).
  • FIG. 3 is a block diagram of a daphnia ecotoxicity monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a schematic diagram of a daphnia ecotoxicity monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a perspective view of a continuous dilution unit according to an embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view in the direction A-A' of FIG. 5; FIG. 7 is a BB′ direction cross-sectional view of FIG. 5 .
  • FIG. 8 is a cross-sectional perspective view in the direction C-C' of FIG. 5;
  • Daphnia ecotoxicity monitoring device 1000 includes a housing 1100, a supply unit 1200, a continuous dilution unit 1300, a chamber unit 1400, an optical measurement unit 1500, and a control unit 1600. ) may be included.
  • the housing 1100 forms the outer shape of the daphnia ecotoxicity monitoring device 1000 and protects components provided inside the housing 1100. When a toxicity test using aquatic organisms is performed, the housing 1100 blocks the influence of the external environment (temperature, light, etc.) to maintain the same experimental conditions for each experiment.
  • the supply unit 1200 is for supplying samples, culture solution, and algae to the continuous dilution unit 1300 and is provided inside the housing 1100, and includes a sample storage unit 1210, a culture solution storage unit 1220, and an algae storage unit ( 1230), a waste liquid storage unit 1240, and supply valves 1251 and 1252.
  • sample storage unit 1210 A sample to be evaluated for toxicity is introduced into the sample storage unit 1210 and contained therein. These samples are usually taken from surface streams, lakes with stagnant water, reservoirs, detention ponds, or they may come from sewage treatment plants, water purification plants, underwater wells, process steps in wastewater treatment plants, or effluents.
  • a sample inlet pipe 1210a and a sample outlet pipe 1210b may be connected to the sample storage unit 1210 .
  • the sample may be continuously introduced into the sample storage unit 1210 along the sample inlet pipe 1210a and continuously discharged to the area where the sample was collected along the sample outlet pipe 1210b.
  • the sample may be continuously discharged from the sample storage unit 1210 to the waste storage unit 1240. Accordingly, real-time changes in harmful toxic substances included in the sample can be measured. .
  • the sample introduced into the sample storage unit 1210 is transferred to the sample constant temperature unit 1212 by the first pump P1.
  • the sample thermostat 1212 is provided with a thermostat using, for example, a Peltier element. Since each aquatic organism lives in a different environment, it is necessary to maintain the optimum temperature.
  • the sample constant temperature unit 1212 maintains a constant temperature of the sample by heating or cooling the sample.
  • sample constant temperature unit 1212 is provided with a bubble removing device such as an ultrasonic device.
  • the sample constant temperature unit 1212 removes air bubbles in the sample to minimize the effect of the air bubbles when photographing by the optical measuring unit 1500 .
  • a culture medium for diluting a sample is stored in the culture medium storage unit 1220 .
  • Culture medium is synthetic water prepared to normally culture toxicity test organisms.
  • the algae storage unit 1230 stores cultured algae, which are food for toxicity test organisms, and is provided with a refrigeration module. Thereby, the algae storage unit 1230 can maintain the internal temperature at approximately 5 degrees, which is an appropriate temperature at which algae do not deteriorate.
  • the waste storage unit 1240 stores a mixture of a sample and algae or a mixture of a culture medium and algae leaked from the serial dilution unit 1300 and the chamber unit 1400.
  • the supply valves 1251 and 1252 supply the culture medium and sample to the continuous dilution unit 1300 by the operation of the second pump P2.
  • the supply valve may be formed of a 3-way solenoid valve.
  • sample constant temperature unit 1212 of the sample storage unit 1210 and the algae storage unit ( 1230) is connected, and the sample storage tank 1320 is connected to the outlet side of the first supply valve 1251 by the sample supply line 1251a.
  • the first supply valve 1251 supplies the sample or algae to the sample storage tank 1320 of the continuous dilution unit 1300 according to the applied current.
  • the algae storage unit line 1231 is opened and the sample storage unit line 1213 is closed so that the algae accommodated in the algae storage unit 1230 are stored in the sample storage tank. (1320).
  • the algae storage unit line 1231 is switched to a closed state and the sample storage unit line 1213 is switched to an open state, so that the sample constant temperature unit 1212 The received sample is supplied to the sample reservoir 1320.
  • the concentration of algae supplied to the sample storage tank 1320 can be adjusted.
  • the culture medium storage unit 1220 and the algae storage unit 1230 are respectively connected by the culture medium storage unit line 1221 and the algae storage unit 1232 line, and the second supply A culture medium storage tank 1330 is connected to the outlet side of the valve 1252 by a culture medium supply line 1252a.
  • the serial dilution unit 1300 mixes samples and culture solutions supplied from the sample storage unit 1210 and the culture storage unit 1220 at various mixing ratios and supplies the mixtures at different dilution ratios to the chamber unit 1400.
  • the serial dilution unit 1300 includes a body 1310, a sample reservoir 1320, a culture medium reservoir 1330, a dilution line 1340, and a dilution valve 1350. It consists of
  • the body 1310 is formed to extend in a vertical direction, and the sample reservoir 1320 is formed to pass through the body 1310 in a vertical direction.
  • an outlet 1323 communicating with the sample storage tank 1320 and discharging the mixture of the oversupplied sample and algae to the waste storage unit 1240 is formed in front of the upper end of the body 1310.
  • a plurality of sample dispensing lines 1324 are formed through the horizontal direction to communicate with the sample storage tank 1320 and spaced apart from each other along the bottom of the body 1310.
  • Each of the sample dispensing lines 1324 is fluidly connected to the inlet side of each dilution valve 1350 .
  • a constant flow rate of samples may be supplied to the plurality of dilution valves 1350.
  • a plurality of culture solution dispensing lines 1334 are formed through the horizontal direction to communicate with the culture solution storage tank 1330 and spaced apart from each other along the bottom of the body 1310.
  • Each of the culture solution dispensing lines 1334 is fluidly connected to the inlet side of each of the valves 1350 for dilution.
  • the dilution line 1340 is formed between the sample dispensing line 1324 and the culture solution dispensing line 1334 to penetrate from the rear to the front along the horizontal direction of the body 1310 of the continuous dilution unit 1300 .
  • a plurality of dilution lines 1340 are formed to be spaced apart from each other from the top to the bottom, and are fluidly connected to the outlet side of the dilution valve 1350.
  • the dilution valve 1350 dilutes the culture medium and the sample at a predetermined ratio by the operation of the third pump P3, and may be formed of, for example, a 3-way solenoid valve.
  • the sample dispensing line 1324 and the culture solution dispensing line 1334 are fluidly connected to the inlet side of the dilution valve 1350, and the dilution line 1340 is fluidly connected to the outlet side of the dilution valve 1350.
  • the sample dispensing line 1324 when current is not applied to the dilution valve 1350, the sample dispensing line 1324 maintains an open state and the culture solution dispensing line 1334 maintains a closed state, so that the sample received in the sample storage tank 1320 is moved to the dilution line 1340 along the sample dispensing line 1324.
  • the sample dispensing line 1324 when a current is applied to the dilution valve 1350, the sample dispensing line 1324 is switched to a closed state, and the culture solution dispensing line 1334 is switched to an open state, so that the culture medium accommodated in the culture medium storage tank 1330 is the culture medium. It moves to the dilution line 1340 along the dispensing line 1334.
  • the dilution valve 1350 includes a first dilution valve 1350a to dilute the sample to 100% (undiluted solution), 50%, 25%, 12.5%, 6.25%, and 0% (culture medium 100%). It may consist of a sixth dilution valve (1350f).
  • the concentration of the sample supplied through the sample dispensing line 1324 is 100%
  • the concentration of the culture solution supplied through the culture solution dispensing line 1334 is 100%
  • the sample and the culture solution are supplied at the same flow rate. do.
  • the first dilution valve 1350a is controlled so that the sample dispensing line 1324 remains open, and a sample having a concentration of 100% is supplied to the first chamber 1350a.
  • the second dilution valve 1350b is controlled so that the sample dispensing line 1324 and the culture solution dispensing line 1334 remain open for the same amount of time, and a sample having a concentration of 50% is supplied to the second chamber 1350b.
  • the third dilution valve 1350c is controlled so that the sample dispensing line 1324 and the culture solution dispensing line 1334 remain open at a ratio of 1:3, so that a 25% concentration sample is stored in the third chamber 1350c. are supplied
  • the fourth dilution valve 1350d is controlled so that the sample dispensing line 1324 and the culture solution dispensing line 1334 remain open at a ratio of 1:7, so that a 12.5% concentration sample is supplied to the fourth chamber 1350d. are supplied
  • the fifth dilution valve 1350e is controlled to keep the sample dispensing line 1324 and the culture solution dispensing line 1334 open at a ratio of 1:15, and a sample having a concentration of 6.25% is supplied to the fifth chamber 1350e. do.
  • the sixth dilution valve 1350f is controlled so that the culture solution dispensing line 1334 remains open, and a culture solution having a concentration of 100%, that is, a sample having a concentration of 0% is supplied to the sixth chamber 1350f.
  • the number of dilution valves 1350 is not limited to six, and various numbers of dilution valves 1350 may be applied.
  • the chamber unit 1400 is composed of a plurality of chambers 1410, and a predetermined accommodating space 1411 in which aquatic organisms can swim is provided therein.
  • the aquatic organisms are preferably composed of daphnia, but are not limited thereto, and various organisms such as zooplankton, fish, and algae may be applied.
  • An inlet 1412 fluidly communicating with the dilution line 1340 is provided at the lower end of the chamber 1410, and the mixed water of the sample and the culture solution supplied from the continuous dilution unit 1300 flows in through the inlet 1412. .
  • An outlet 1413 fluidly communicating with the waste storage unit 1240 is provided at the upper end of the chamber 1410, and the mixed water of the sample and the culture solution is discharged to the waste storage unit 1240 through the outlet 1413.
  • the chamber unit 1400 may include a first chamber 1410a to a sixth chamber 1410f, but is not limited thereto, and various numbers of chambers corresponding to the number of dilution valves 1350 may be applied. Of course you can.
  • the chamber 1410 may be formed in a hexagonal shape. If the accommodation space 1411 inside the chamber 1410 is formed in a hexagonal shape, bubbles that may be generated when the mixed water of the sample and the culture solution are introduced through the inlet 1412 along the lower inner wall of the chamber 1410 ) can be guided upwards. In addition, bubbles may be guided along the upper inner wall of the chamber 1410 to the outlet 1413 located at the top of the chamber 1410 .
  • the rear surface of the chamber unit 1400 may be made of a translucent material
  • the front surface of the chamber unit 1400 may be made of a transparent material
  • the optical measurement unit 1500 observes the movement of aquatic organisms in the chamber unit 1400 and is configured to include a lighting device 1510 and an optical photographing device 1520.
  • the lighting device 1510 illuminates the inside of the chamber 1400 with a predetermined amount of light. At this time, the lighting device 1510 is provided on the rear side of the chamber unit 1400, and the light irradiated from the lighting device passes through the rear surface of the chamber unit 1400 made of a translucent material to the receiving space inside the chamber 1410 ( 1411) is uniformly illuminated.
  • a plurality of optical camera devices are provided to take pictures of different chambers 1410, but the camera is not limited thereto and a single optical camera device may take pictures of the entire chamber 1400.
  • the control unit 1600 controls the opening and closing of the first supply valve 1251 and the second supply valve 1252 of the supply unit 1200 to adjust the algae concentration ratio, and also controls the continuous dilution unit 1300 It is configured to control the dilution ratio of the sample by controlling the opening and closing operations of the first dilution valve 1350a to the sixth dilution valve 1350f.
  • control unit 1600 analyzes a Toxic Index (TI) for an organism's response to a toxic substance based on the image transmitted from the optical measurement unit 1500 .
  • TI Toxic Index
  • the controller 1600 tracks the trajectory of the aquatic organisms swimming from the image composed of a plurality of frames, and from this, the speed, acceleration, speed distribution, position distribution in the chamber, activity radius, total moving distance, TI measurement values such as intermittent hopping frequency, submersion rate, movement time, stop time, movement trajectory, rotation angle, and repetitive behavior pattern are derived.
  • the controller 1600 may generate an integrated TI measurement value by integrating one or more of a plurality of TI measurement values.
  • an integrated TI measurement value may be generated by varying the weight for each parameter.
  • the daphnia ecotoxicity monitoring device 1000 supplies samples of different concentrations to the chamber 1400 through the continuous dilution unit 1300 having a simple structure, thereby reducing the size of the device. can be achieved
  • FIG. 9 is a block diagram of an algae ecotoxicity monitoring device according to a first embodiment of the present invention.
  • 10 is a schematic diagram of an algae ecotoxicity monitoring device according to a first embodiment of the present invention.
  • 11 is a flow chart of a method for measuring the toxicity of sample water in the algal ecotoxicity monitoring device according to the first embodiment of the present invention.
  • the algal ecotoxicity monitoring device 2000 includes a storage unit 2100, a chamber unit 2200, a control valve unit 2300, a fluorescence measurement unit 2400 and a control unit 2500. is configured to
  • the storage unit 2100 is configured to include a culture solution storage unit 2110, a sample water introduction unit 2120, an algae storage unit 2130, and a waste liquid storage unit 2140.
  • the culture solution storage unit 2110 stores a culture solution for diluting the number of samples.
  • the culture medium is synthetic water prepared so that algae can be cultured normally.
  • sample water to be evaluated for toxicity is introduced into the sample water inlet 2120 and contained therein.
  • samples are usually taken from surface rivers, lakes with stagnant water, reservoirs, detention ponds, or may be introduced from sewage treatment plants, water purification plants, underwater wells, process stages in wastewater treatment plants, or effluents.
  • a filter capable of filtering floating matters included in the sample water may be disposed in the sample water introduction part 2120 .
  • algae storage unit 2130 algae whose fluorescence is changed by toxic substances included in the sample water may be stored. Green algae may be used as the algae.
  • Bird storage unit 2130 may further include a light 2131.
  • the lighting 2131 may be a white light emitting diode (LED), but the type is not particularly limited as long as it can promote growth by providing light to algae.
  • Algae storage unit 2130 may further include an air supply pump 2132 for supplying air to algae.
  • the algae storage unit 2130 may further include a peristaltic pump 2133. By the operation of the peristaltic pump 2133, algae stored in the algae storage unit 2130 may be supplied to each of the culture solution chamber 2210, the sample water chamber 2220, and the mixed solution chamber 2230 in a predetermined amount.
  • the waste storage unit 2140 stores a mixture of one or more of the culture solution, sample water, and algae discharged from the chamber unit 2200 .
  • the chamber unit 2200 is composed of a culture solution chamber 2210, a sample water chamber 2220, and a mixed solution chamber 2230, and a predetermined accommodation space in which algae can swim is provided therein.
  • the culture medium chamber 2210 receives the culture medium from the culture medium storage unit 2110 through the multi-channel valve 2310.
  • the sample water chamber 2220 receives sample water from the sample water inlet 2120 through the multi-channel valve 2310 .
  • the mixed solution chamber 2230 receives the culture solution and the sample water from the culture solution storage unit 2110 and the sample water introduction unit 2120 through the multi-channel valve 2310 .
  • the same amount of the culture medium and the sample water may be supplied to the mixed solution chamber 2230, and the concentration of the sample water may be 50%.
  • a plurality of mixed solution chambers 2230 may be provided as needed, and in this case, the concentration of the sample water in each of the mixed solution chambers 2230 may be different from each other.
  • each chamber (2210, 2220, 2230) is provided with second inlets (2212, 2222, 2232) fluidly communicating with the algae storage unit 2130, and the algae storage unit (2133) operates.
  • Algae supplied from 2130) are introduced into the respective chambers 2210, 2220, and 2230 through the second inlets 2212, 2222, and 2232.
  • the chambers 2210, 2220, and 2230 in which the light source unit 2410 and the detection unit 2420 are disposed may be made of a transparent material such as glass that easily transmits light.
  • the control valve unit 2300 is configured to include a multi-channel valve 2310 and a syringe pump 2320 connected to the internal passage 2311 of the multi-channel valve 2310.
  • the multi-channel valve 2310 supplies the culture medium of the culture medium storage unit 2110 and/or the sample water of the sample water introduction unit 2120 to each chamber 2210, 2220, and 2230 through the syringe pump 2320, or It may be controlled to discharge the mixture of culture medium, sample water, and algae in (2210, 2220, 2230) to the waste storage unit 2140.
  • the multi-channel valve 2310 is provided with a switchable internal flow path 2311 and a plurality of connection ports 2312, 2313, 2314, 2315, 2316, and 2317, and each connection port 2312, 2313, 2314, 2315, 2316, and 2317 may be connected to a culture medium storage unit 2110, a sample water introduction unit 2120, a waste liquid storage unit 2140, a culture medium chamber 2210, a sample water chamber 2220, and a mixed liquid chamber 2230.
  • the multi-channel valve 2310 may be a 6-way switch valve.
  • the culture solution storage unit 2110, the sample water introduction unit 2120, the waste storage unit 2140, the culture medium chamber 2210, the sample water chamber 2220, and the mixed solution chamber One of 2230 may be in fluid communication with syringe pump 2320.
  • the culture solution in the culture storage unit 2110 may be injected into the syringe pump 2320.
  • the sample water from the sample water introduction unit 2120 may be injected into the syringe pump 2320 .
  • the waste liquid generated after analysis may be injected into the waste storage unit 2140 .
  • the culture solution inside the syringe pump 2320 is injected into the culture solution chamber 2210, or the mixture of the culture solution and algae inside the culture solution chamber 2210 It can be injected into the syringe pump 2320.
  • the sample water inside the syringe pump 2320 is injected into the sample water chamber 2220 or the sample water inside the sample water chamber 2220 And the mixture of algae can be injected into the syringe pump 2320.
  • the fluorescence measurement unit 2400 is for detecting the amount of fluorescence of algae and is configured to include a light source unit 2410 and a detection unit 2420.
  • the light source unit 2410 may emit light of different wavelengths according to the type of algae.
  • the light source unit 2410 may emit light having a wavelength of 470 nm.
  • the detection unit 2420 is provided on the side of the chamber unit 2200 made of a glass material and detects fluorescence emitted from algae.
  • the detector 2420 may be a photodiode.
  • the detection unit 2420 detects this. and the rate of fluorescence change upon inflow of toxic substances is detected in the sample water chamber 2220 and the mixed solution chamber 2230.
  • the fluorescence change rate of algae of uncontaminated standard water quality is detected in the culture medium chamber 2210, and the fluorescence change rate of algae exposed to toxic substances is detected in the sample water chamber 2220 and the mixed solution chamber 2230.
  • the concentration of the toxic substance increases in the order of the culture solution chamber 2210, the mixed solution chamber 2230, and the sample water chamber 2220, so the amount of fluorescence change also occurs in the sample water chamber 2220, the mixed solution The chamber 2230 and the culture medium chamber 2210 are sequentially increased.
  • the amount of fluorescence detected by the detector 2420 is transmitted to the controller 2500.
  • the controller 2500 may record fluorescence characteristics, such as a maximum value of fluorescence.
  • the control unit 2500 controls the operation of the storage unit 2100, the control valve unit 2300, and the fluorescence measurement unit 2400.
  • the control unit 2500 calculates the fluorescence amount change rate from the fluorescence amount of each chamber 2210, 2220, and 2230 received from the fluorescence measuring unit 2400, and calculates the toxicity index of the toxic substance included in the sample water from the fluorescence amount change rate do.
  • the number of samples and/or culture medium are supplied to each of the chambers 2210, 2220, and 2230 through the multi-channel valve 2310 (S31). Specifically, when the culture medium storage unit 2110 and the syringe pump 2320 are in fluid communication, the culture medium in the culture medium storage unit 2110 is injected into the syringe pump 2320, and the medium chamber 2210 and the syringe pump 2320 ) is fluidly connected, the culture medium inside the syringe pump 2320 is injected into the culture medium chamber 2210.
  • sample water introduction unit 2120 and the syringe pump 2320 are in fluid communication, the sample water of the sample water introduction unit 2120 is injected into the syringe pump 2320, and the sample water chamber 2220 and the syringe pump 2320 ) is in fluid communication, the sample water inside the syringe pump 2320 is injected into the sample water inlet 2120.
  • the culture solution in the culture storage unit 2110 is injected into the syringe pump 2320, and the mixed solution chamber 2230 and the syringe pump 2320
  • the culture solution inside the syringe pump 2320 is injected into the mixed solution chamber 2230.
  • the sample water inlet 2120 and the syringe pump 2320 are in fluid communication
  • the sample water in the sample water inlet 2120 is injected into the syringe pump 2320
  • the mixed solution chamber 2230 and the syringe pump 2320 are in fluid communication.
  • the sample water inside the syringe pump 2320 is injected into the mixed solution chamber 2230.
  • the sample water and the culture medium may be supplied to the mixed solution chamber 2230 at a ratio of 1:1.
  • the mixture of the culture medium and the algae in the culture chamber 2210 is injected into the syringe pump 2320, and the waste storage unit 2140 and the syringe
  • the pump 2320 is fluidly connected, the mixture of culture medium and algae inside the syringe pump 2320 is discharged to the waste storage unit 2140.
  • the mixed solution chamber 2230 and the syringe pump 2320 When the mixed solution chamber 2230 and the syringe pump 2320 are fluidly connected, the mixture of the sample water, culture solution, and algae in the mixed solution chamber 2230 is injected into the syringe pump 2320, and the waste storage unit 2140 and the syringe pump When the 2320 is fluidly connected, the mixture of the sample water, culture medium, and algae inside the syringe pump 2320 is discharged to the waste storage unit 2140.
  • the culture solution chamber 2210, the sample water chamber 2220 and The culture medium or the sample water is supplied to each of the mixed liquid chambers 2230, or the mixture of the culture medium, sample water, and algae in the culture medium chamber 2210, the sample water chamber 2220, and the mixed liquid chamber 2230 is transferred to the waste liquid storage unit 2140. Since it can be discharged, the overall structure and operation mechanism are simplified, and miniaturization and cost reduction of the device can be realized.
  • the algae ecotoxicity monitoring device 2000' according to the second embodiment of the present invention will be described in detail. Parts overlapping with the first embodiment will be omitted, and the second embodiment of the present invention will be described. The same or similar reference numerals are given to the same or similar members, and detailed descriptions thereof are omitted.
  • the algae ecotoxicity monitoring device 2000' includes a storage unit 2100, a chamber unit 2200, a control valve unit 2300', It is configured to include a fluorescence measurement unit 2400 and a control unit 2500.
  • the control valve unit 2300' includes a multi-channel valve 2310', a peristaltic pump 2320' connected to the internal flow path 2311' of the multi-channel valve 2310', and first and second valves 2330' and 2340'. ) is configured to include.
  • the multi-channel valve 2310' supplies the culture medium of the culture medium storage unit 2110 and/or the sample water of the sample water introduction unit 2120 to each chamber 2210, 2220, 2230 through the peristaltic pump 2320', It may be controlled to discharge a mixture of culture medium, sample water, and algae in each of the chambers 2210, 2220, and 2230 to the waste storage unit 2140.
  • the multi-channel valve 2310' is provided with a switchable internal flow path 2311' and a plurality of connection ports 2312', 2313', 2314', and 2315', respectively. ', 2314', 2315') may be connected to the culture solution chamber 2210, the sample water chamber 2220, and the mixed solution chamber 2230.
  • the multi-channel valve 2310' may be a 4-way switch valve.
  • the peristaltic pump 2320' may fluidly connect the internal passage 2311' of the multi-channel valve 2310' and the first valve 2330'.
  • the first valve 2330' may be connected to the culture medium storage unit 2110, the multi-channel valve 2310', and the second valve 2340'. Under the control of the control unit 2500, the flow path inside the first valve 2330' is switched, so that the culture medium storage unit 2110 is in fluid communication with the multi-channel valve 2310', or the second valve 2340' ) may be in fluid communication with the multi-channel valve 2310'.
  • the second valve 2340' may be connected to the sample water introduction unit 2120, the waste liquid storage unit 2140, and the first valve 2330'. Under the control of the controller 2500, the flow path inside the second valve 2340' is switched, so that the sample water introduction part 2120 is in fluid communication with the first valve 2330', or the first valve 2330' may be in fluid communication with the waste storage unit 2140 .
  • first and second valves 2330' and 2340' may be formed as 3-way solenoid valves.
  • one of the culture medium chamber 2210, the sample water chamber 2220, and the mixed solution chamber 2230 stores the culture medium. It may be in fluid communication with one of the unit 2110, the sample water introduction unit 2120, and the waste liquid storage unit 2140.
  • the operation of the peristaltic pump 2320' The culture medium in the culture medium storage unit 2110 may be injected into the culture medium chamber 2210 .
  • the sample water inlet 2120 and the sample water chamber 2220 are in fluid communication through the multi-channel valve 2310', the first valve 2330' and the second valve 2340', the peristaltic pump 2320' ), the sample water of the sample water introduction unit 2120 may be injected into the sample water chamber 2220.
  • the culture medium storage unit 2110 and the mixed solution chamber 2230 are in fluid communication through the multi-channel valve 2310' and the first valve 2330', the culture medium storage unit ( The culture solution of 2110) may be injected into the mixed solution chamber 2230.
  • the sample water inlet 2120 and the mixed solution chamber 2230 are fluidly communicated through the multi-channel valve 2310', the first valve 2330' and the second valve 2340', the peristaltic pump 2320'
  • the sample water of the sample water introduction unit 2120 may be injected into the mixed solution chamber 2230 by the operation of
  • the waste storage unit 2140 and the culture medium chamber 2210 are fluidly communicated through the multi-channel valve 2310', the first valve 2330' and the second valve 2340', the peristaltic pump 2320'
  • the mixture of the culture medium and algae in the culture medium chamber 2210 may be discharged to the waste storage unit 2140 by the operation of.
  • the waste storage unit 2140 and the sample water chamber 2220 are in fluid communication with each other through the multi-channel valve 2310', the first valve 2330' and the second valve 2340', the peristaltic pump 2320' ), the mixture of the sample water and algae in the sample water chamber 2220 may be discharged to the waste storage unit 2140.
  • the waste liquid storage unit 2140 and the mixed liquid chamber 2230 are fluidly communicated through the multi-channel valve 2310', the first valve 2330' and the second valve 2340', the peristaltic pump 2320'
  • the mixed solution chamber 2230 By the operation of the mixed solution chamber 2230, the mixture of the sample water, culture solution and algae can be discharged to the waste storage unit 2140.
  • the switchable multi-channel valve 2310', the peristaltic pump 2320', and the first and second valves 2330' and 2340' to supply culture medium or sample water to each of the culture medium chamber 2210, the sample chamber 2220, and the mixture chamber 2230, or the culture medium chamber 2210, the sample chamber 2220, and the mixed chamber Since the mixture of the culture solution, sample water, and algae can be discharged to the waste storage unit 2140, the overall structure and operation mechanism are simplified, so that miniaturization and cost reduction of the device can be realized.
  • 14 is a block diagram of an ecotoxicity monitoring device for light-emitting bacteria according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a schematic diagram of a biotoxicity monitoring device for light-emitting bacteria according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a flow chart of a method for measuring the toxicity of sample water in a light emitting bacteria ecotoxicity monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • the light emitting bacteria ecotoxicity monitoring device 3000 includes a reaction unit 3100, a culture solution supply unit 3200, a sample water supply unit 3300, an optical measurement unit 3400, a drain unit 3500, It is configured to include a controller 3600.
  • the reaction unit 3100 is composed of a first reaction tank 3110, a second reaction tank 3120, and a third reaction tank 3130, and has a predetermined number of cells in which a mixture such as light-emitting bacteria, sample water, and dilution water can be accommodated. Accommodation space is provided.
  • the third reaction tank 3130 receives a culture solution containing light emitting bacteria and a sample from the culture solution supply unit 3200 and the sample water supply unit 3300 .
  • sample water having a concentration of 100% may be supplied to the third reactor 3130 .
  • the reaction unit 3100 may include a plurality of preliminary reaction vessels in addition to the first to third reaction vessels 3110, 3120, and 3130.
  • a stirrer for uniformly mixing the light-emitting bacteria and the sample may be provided in each of the reaction tanks 3110, 3120, and 3130.
  • Light-emitting bacteria to be measured are cultured inside the culture chamber 3210, and preferably, the culture chamber 3210 may maintain about 4° C. to inhibit growth.
  • the light-emitting bacteria cultured in the culture chamber 3210 may be transferred to the dilution chamber 3220 by the transfer pump 3230.
  • the luminescent bacteria may be mixed with the culture solution, and preferably, a stirrer may be provided to uniformly mix the luminescent bacteria and the culture solution.
  • the culture medium may include dilution water and/or saline (NaCl). Since saline solution (NaCl) greatly improves the luminescence sustaining ability of the luminescent bacteria, the luminescence duration of the luminescent bacteria may be increased.
  • the first multi-channel valve 3240 supplies dilution water and/or saline (NaCl) to the dilution chamber 3220 through the first syringe pump 3250, or the culture medium containing the luminescent bacteria in the dilution chamber 3220. It can be controlled so that it is supplied to each reaction tank (3110, 3120, 3130).
  • the first multi-channel valve 3240 is provided with a switchable internal flow path 3241 and a plurality of connection ports 3242 to 3249.
  • each of the connection ports 3242 , 3243 , and 3244 may be connected to the first to third reactors 3110 , 3120 , and 3130 .
  • the connection port 3245 may be connected to the waste storage unit 3510 .
  • the connection port 3246 may be connected to a dilution water storage unit (not shown) for storing dilution water.
  • the connection port 3247 may be connected to the outside, and air inside the syringe pump 3250 may be discharged to the outside through the connection port 3247 .
  • the connection port 3248 may be connected to a saline storage unit (not shown) for storing saline.
  • the connection port 3249 may be connected to the dilution chamber 3220.
  • the first multi-channel valve 3240 may be an 8-way switch valve.
  • the first multi-channel valve 3240 has a dilution chamber 3220, a dilution water storage unit, a saline storage unit, a waste storage unit 3510, and first to third reaction tanks 3110 and 3120 as the internal flow path 3241 is switched. , 3130) can be in fluid communication with the first syringe pump 3250. Through this, the dilution water, saline solution, and the culture medium containing the luminescent bacteria are transferred to the dilution chamber 3220, the dilution water storage unit, the saline storage unit, the waste storage unit 3510, and the first to third reaction tanks 3110, 3120, and 3130. can supply
  • the dilution water from the dilution water storage unit may be injected into the first syringe pump 3250 .
  • saline from the saline storage unit may be injected into the first syringe pump 3250 .
  • the waste liquid generated after analysis may be injected into the waste storage unit 3510 .
  • the culture medium containing the luminescent bacteria inside the first syringe pump 3250 is transferred to the first It may be injected into one of the third reactors 3110, 3120, and 3130.
  • the sample water supply unit 3300 supplies sample water to be evaluated for toxicity to the reaction unit 3100, and is configured to include a second multi-channel valve 3310 and a second syringe pump 3320.
  • the second multi-channel valve 3310 may be controlled to supply the dilution water, the saline solution, and the sample to the respective reaction tanks 3110, 3120, and 3130 through the second syringe pump 3320.
  • a switchable internal flow path 3311 and a plurality of connection ports 3312 to 3319 are provided in the second multi-channel valve 3310.
  • each of the connection ports 3312, 3313, and 3314 may be connected to the first to third reactors 3110, 3120, and 3130.
  • the connection port 3315 may be connected to the waste storage unit 3510.
  • the connection port 3316 may be connected to a dilution water storage unit (not shown) for storing dilution water.
  • the connection port 3317 may be connected to the outside, and air inside the second syringe pump 3320 may be discharged to the outside through the connection port 3317.
  • the connection port 3318 may be connected to a saline storage unit (not shown) for storing saline.
  • the connection port 3319 may be connected to a sample water storage unit (not shown) for storing sample water.
  • the second multi-channel valve 3310 may be an 8-way switch valve.
  • the dilution water from the dilution water storage unit may be injected into the second syringe pump 3320 .
  • saline from the saline storage unit may be injected into the second syringe pump 3320 .
  • the sample water mixture inside the second syringe pump 3320 is transferred to the first to third reaction tanks.
  • first multi-channel valve 3240 and the second multi-channel valve 3310 may be integrated.
  • the optical measurement unit 3400 measures the amount of light emitted from the luminescent bacteria accommodated in each reaction tank 3110, 3120, and 3130, and is configured to include an optical sensor unit 3410, a transfer pump 3420, and a three-way valve 3430. do.
  • the photosensor unit 3410 measures the minute amount of light emitted from the luminescent bacteria introduced into the inner cell, and provides the measured amount of light to the controller 3600.
  • a quartz material may be applied to the cell to optimally sense the amount of light.
  • the cell may be formed as a dark room to sense emitted light.
  • the optical sensor unit 3410 may be, for example, a PMT.
  • the optical sensor unit 3410 measures the amount of light emitted by the luminescent microorganisms in a state in which the sample water is not injected and the amount of light emitted by the microorganisms after a predetermined time has elapsed in the state in which the sample water is added.
  • the number of optical sensor units 3410 corresponding to the number of reaction tanks 3110, 3120, and 3130 is configured, and each reaction tank 3110, 3120, and 3130 is configured by a transfer pump to each optical sensor unit ( 3411, 3412, 3413). Accordingly, the light-emitting bacteria mixture accommodated in the respective reaction tanks 3110, 3120, and 3130 can be supplied to the respective optical sensor units 3411, 3412, and 3413. Since each of the optical sensor units 3411, 3412, and 3413 is in fluid communication with the corresponding reaction baths 3110, 3120, and 3130, when the test is finished, the cells of the optical sensor units 3411, 3412, and 3413 are accommodated. The mixture may be discharged to the respective reactors 3110, 3120, and 3130.
  • the amount of light emitted detected by the photosensor unit 3410 is transmitted to the controller 3600.
  • the three-way valve 3430 may be provided on the upstream side of the transfer pump 3420.
  • the number of three-way valves 3430 may be provided corresponding to the number of reaction tanks 3110, 3120, and 3130, and each three-way valve 3430 includes reaction tanks 3110, 3120, and 3130, and an optical sensor unit 3411. , 3412, 3413) and dilution water storage unit.
  • the reaction unit 3100 and the optical sensor unit 3410 are in fluid communication, or the dilution water storage unit and the optical sensor unit are connected.
  • 3410 can be in fluid communication.
  • the light-emitting bacteria mixture accommodated in the reaction unit 3100 can be supplied to the photosensor unit 3410 as described above.
  • cells inside the optical sensor unit 3410 may be diluted by flowing the dilution water to the optical sensor unit 3410 .
  • the dilution water washes the passage through which the transfer pump 3420 is transported and the cell of the optical sensor unit 3410. In this way, in the present invention, since the optical sensor unit 3410 is washed prior to a new test, the test can be performed without being affected by the sample used in the previous test or the luminescent bacteria.
  • the 3-way valve 3430 may be formed as a 3-way solenoid valve.
  • the drain unit 3500 stores waste liquid discharged from the first multi-channel valve 3240, the second multi-channel valve 3310, and the reaction tanks 3110, 3120, and 3130 in the waste liquid storage unit 3510.
  • a mixture of luminescent bacteria, sample water, and dilution water is transferred to the waste storage unit 3510 through the drain transfer pump 3520 communicating with the first to third reaction tanks 3110, 3120, and 3130. .
  • the control unit 3600, the optical sensor unit 3410 determines the toxicity index through the difference between the light emission amount of the light-emitting microorganisms in the state in which the sample water is not injected and the light emission amount of the light-emitting microorganisms after a predetermined time has elapsed in the state in which the sample water is added. yield
  • control unit 3600 calculates the rate of change in the amount of light emitted from the amount of light emitted from the reaction tanks 3110, 3120, and 3130 received from the respective optical sensor units 3411, 3412, and 3413, and the amount of light emitted decreases according to the concentration of the sample.
  • Toxicity index is calculated by measuring the degree of
  • the control unit 3600 can calculate the toxicity index by measuring the change in the luminescence value of the samples in the second reaction bath 3120 and the third reaction bath 3130 with respect to the rate of change in the amount of luminescence calculated in the first reaction bath 3110. there is.
  • the control unit 3600 controls the operation of the culture medium supply unit 3200, the sample water supply unit 3300, the optical measuring unit 3400, and the drain unit 3500.
  • the light-emitting bacteria cultured in the culture chamber 3210 are transferred to the dilution chamber 3220 by the transfer pump 3230 (S31).
  • the dilution chamber 3220 may be provided with a culture solution including predetermined dilution water and/or saline supplied through the first multi-channel valve 3240 .
  • a culture solution and/or sample water containing luminescent bacteria is supplied to each of the reaction tanks 3110, 3120, and 3130 through the first and second multi-channel valves 3240 and 3310.
  • the first multi-channel valve 3240 may be controlled to supply the luminescent bacteria culture solution to the respective reaction tanks 3110, 3120, and 3130 through the first syringe pump 3250.
  • the light-emitting bacteria mixture of each reaction tank 3110, 3120, and 3130 is injected into the cell of the optical sensor unit 3410 by the transfer pump 3420 of the optical measuring unit 3400, and the optical sensor unit 3410 is injected into the inner cell.
  • the amount of light emission of the introduced luminescent bacteria is measured, and the measured amount of light emission is provided to the controller 3600 .
  • the second multi-channel valve 3310 may be controlled to supply sample water and/or dilution water to the respective reaction tanks 3110, 3120, and 3130 through the second syringe pump 3320 (S34).
  • a preset amount of dilution water may be supplied to the first reactor 3110
  • a preset amount of low-concentration sample water may be supplied to the second reactor 3120
  • a preset amount to the third reactor 3130 may be supplied in a predetermined amount.
  • each reaction tank 3110, 3120, 3130 is injected into the cell of the optical sensor unit 3410 by the transfer pump 3420 of the optical measuring unit 3400, and the optical sensor unit 3410 is injected into the inner cell.
  • the amount of microscopic light emission of the luminescent bacteria is measured, and the measured amount of light emission is provided to the controller 3600 .
  • the control unit 3600 calculates the plurality of changes in the amount of light emission, and calculates the toxicity index of the toxic substance included in the sample water from the difference in the amount of change in the amount of light emission (S36). That is, the control unit 3600 calculates the rate of change in the amount of light emitted, and calculates the toxicity index of the toxic substances included in the sample water from this.
  • the mixture accommodated in the cell of the optical sensor unit 3410 is discharged to the respective reaction tanks 3110, 3120, and 3130, and is discharged to the waste storage unit 3510 through the transfer pump 3520 of the drain unit 3500.
  • Do (S38) the mixture accommodated in the cell of the optical sensor unit 3410 is discharged to the respective reaction tanks 3110, 3120, and 3130, and is discharged to the waste storage unit 3510 through the transfer pump 3520 of the drain unit 3500.
  • 17 is a block diagram of a sulfated bacteria ecotoxicity monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • 18 is a schematic diagram of an ecotoxicity monitoring device for sulfated bacteria according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a flow chart of a method for measuring the toxicity of sample water in a sulfated bacteria ecotoxicity monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • the sulfated bacteria ecotoxicity monitoring device 4000 includes a reaction unit 4100, a culture solution supply unit 4200, a sample water supply unit 4300, an electrical conductivity measurement unit 4400, and a control unit 4500.
  • a reaction unit 4100 a culture solution supply unit 4200, a sample water supply unit 4300, an electrical conductivity measurement unit 4400, and a control unit 4500.
  • the reaction unit 4100 may include a first reaction vessel 4110, a second reaction vessel 4120, and a third reaction vessel 4130.
  • the first reaction tank 4110 receives a culture solution through a culture solution supply unit 4200 to be described later.
  • the second reaction tank 4120 receives culture medium and samples from the culture medium supply unit 4200 and the sample water supply unit 4300 .
  • sample water having a concentration of 50% may be supplied to the second reaction tank 4120 .
  • the third reaction tank 4130 receives the culture solution and samples from the culture solution supply unit 4200 and the sample water supply unit 4300 .
  • sample water having a concentration of 100% may be supplied to the third reactor 4130 .
  • Each of the reaction tanks 4110, 4120, and 4130 includes external reaction tanks 4111, 4121, and 4131 in which sulfated bacteria and sulfur particles are accommodated, and internal reaction tanks 4112 and 4122 separated by a predetermined distance from the external reaction tanks 4111, 4121, and 4131. , 4132).
  • a yellow particle layer by activated sulfur particles 4101 is formed on the lower side of the external reaction tanks 4111, 4121, and 4131, and a culture medium, sample, or air is formed on the lower side of the external reaction tanks 4111, 4121, and 4131.
  • Inlets 4111a, 4121a, and 4131a through which may be introduced are provided, and outlets 4111b, 4121b, and 4131b are provided above the external reaction tanks 4111, 4121, and 4131.
  • an air injection pump 4102 is provided at one side of the inlets 4111a, 4121a, and 4131a to pump air into the external reaction tanks 4111, 4121, and 4131.
  • the culture medium supply unit 4200 includes a culture medium storage unit 4210, a first peristaltic pump 4220, and a first control valve 4230.
  • the culture solution storage unit 4210 stores a culture solution for diluting the number of samples.
  • the culture medium is synthetic water prepared so that sulfated bacteria can normally be cultured.
  • the first control valve 4230 supplies the culture solution in the culture storage unit 4210 to the first reaction tank 4110 or the second reaction tank 4120 through the first peristaltic pump 4220 .
  • the sample water supply unit 4300 includes a sample water storage unit 4310, a second peristaltic pump 4320, and a second control valve 4330.
  • Sample water to be evaluated for toxicity is introduced into the sample water storage unit 4310 and stored therein. These samples are usually taken from surface rivers, lakes with stagnant water, reservoirs, detention ponds, or may be introduced from sewage treatment plants, water purification plants, underwater wells, process stages in wastewater treatment plants, or effluents.
  • a filter capable of filtering floating matters included in the sample water may be disposed in the sample water storage unit 4310 .
  • the second control valve 4330 supplies the sample water in the sample water storage unit 4310 to the second reaction tank 4120 or the third reaction tank 4130 through the second peristaltic pump 4320 .
  • the second control valve 4330 may be connected to the sample water storage unit 4310, the second reaction tank 4120, and the third reaction tank 4130. Under the control of the controller 4500, the flow path inside the second control valve 4330 is switched so that the sample water storage unit 4310 is in fluid communication with the second reaction tank 4120 or the third reaction tank 4130. can
  • the electrical conductivity measurement unit 4400 includes a plurality of electrical conductivity measurement sensors 4410, 4420, and 4430 provided in each reaction tank 4110, 4120, and 4130, and measures the electrical conductivity of the culture medium or sample water.
  • sulfur particles generate sulfate ions by oxygen and sulfur-oxidizing microorganisms, and the sulfate ions change electrical conductivity.
  • the sample water contains a toxic substance that reduces the activity of the sulfated microorganism, the generation rate of the sulfate ion is changed, and as a result, the electrical conductivity (electric conductivity increase rate) of the sample water is changed.
  • the electrical conductivity measuring unit 4400 measures the electrical conductivity value of each reaction vessel and provides it to the control unit 4500.
  • the control unit 4500 receives the electrical conductivity value of the sample measured by the electrical conductivity measurement unit 4400 as an electrical conductivity signal, calculates the electrical conductivity change rate of the sample, and calculates the sample water by using the electrical conductivity change rate of the sample water.
  • the toxicity index of the included toxic substances is calculated (S43). Specifically, after the sample water is injected into the second reactor 4120 and the third reactor 4130, the change in electrical conductivity value and the rate of change in electrical conductivity are measured, and compared with the rate of change in the first reactor 4110, a value of 50 The toxicity value of the % sample and 100% sample can be calculated.
  • FIGS. 1 and 2 an integrated control unit 5000 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 .
  • the integrated control unit 5000 includes a Daphnia ecotoxicity monitoring device 1000, an algae ecotoxicity monitoring device 2000, a luminescent bacteria ecotoxicity monitoring device 3000, a sulfated bacteria ecotoxicity monitoring device ( 4000), the integrated toxicity index can be calculated as follows.
  • Integrated toxicity index for each time ( ) can be calculated by the following formula.
  • (1st toxicity index) is the TI value by the daphnia ecotoxicity monitoring device at the ith time
  • (2nd toxicity index) is the TI value by the algal ecotoxicity monitoring device at the ith time
  • (Third toxicity index) is the TI value by the luminescent bacteria ecotoxicity monitoring device at the ith time point
  • (Fourth toxicity index) means the TI value by the sulfated bacteria ecotoxicity monitoring device at the ith time point.
  • the integrated toxicity index may be repeatedly calculated at a predetermined period of time (eg, 30 minutes).
  • w is a weight for the TI value of each biomonitoring species
  • the weight for the TI of each biomonitoring species can be derived by dividing each of the first to fourth toxicity indices by the sum of the toxicity indices.
  • the integrated control unit (5000) is a daphnia ecotoxicity monitoring device (1000), algae ecotoxicity monitoring device (2000), luminescent bacteria ecotoxicity monitoring device (3000), toxic bacteria ecotoxicity monitoring device (4000). Index and integrated toxicity index can be displayed on the integrated monitor 5100.
  • the daphnia ecotoxicity monitoring device 1000 the algae ecotoxicity monitoring device 2000, the luminescent bacteria ecotoxicity monitoring device 3000, the sulfated bacteria ecotoxicity monitoring device ( 4000), since the integrated toxicity index is calculated based on the toxicity index calculated in each, the effects of various toxic substances can be estimated more accurately.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Cell Biology (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예는 시료수의 투입에 따른 물벼룩의 움직임의 변화를 측정하여 제 1 독성지수를 산출하는 물벼룩 생태독성감시장치, 시료수의 투입에 따른 조류의 형광량 변화율을 측정하여 제 2 독성지수를 산출하는 조류 생태독성감시장치, 시료수의 투입에 따른 발광박테리아의 발광량 변화율을 측정하여 제 3 독성지수를 산출하는 발광박테리아 생태독성감시장치, 시료수의 투입에 따라 황산화 박테리아에 의하여 생성된 황산염 이온에 의한 전기전도도의 변화율로부터 제 4 독성지수를 산출하는 황산화박테리아 생태독성감시장치 및 상기 물벼룩 생태독성감시장치, 상기 조류 생태독성감시장치, 상기 발광박테리아 생태독성감시장치 및 상기 황산화박테리아 생태독성감시장치에서 산출된 제 1 독성지수 내지 제 4 독성지수를 통합하여 통합독성지수를 산정하는 통합제어부를 포함하는, 통합 생태독성감시장치를 제공한다.

Description

통합 생태독성감시 장치
본 발명은 통합 생태독성감시 장치에 관한 것이다.
수질을 개선하고 생태계를 보호하기 위하여 하수와 폐수를 처리하는 시설이 설치되어 운영되고 있지만 생물학적 또는 물리 화학적 처리과정은 유해화학물질을 완벽하게 제거하지 못한다. 하수와 폐수의 처리과정에서 제거되지 않는 유해화학물질들은 공공수역으로 방류되어 생태계와 보건에 악영향을 미치고 있다.
환경분석을 위하여 종래에는 이화학적인 분석기술을 적용해 독성 물질을 정량적으로 분석하였다. 그러나 이화학적인 분석기술은 분석에 소요되는 비용, 시간, 기술, 인력적인 측면에서 광활한 측정영역을 분석하기에는 현실적으로 불가능하다. 그러므로 환경분석을 위한 과학적이고 효율적인 관리방안으로 생태독성평가 분석기술이 대두된다.
생태독성평가 분석기술은 생물을 사용하여 환경 내에 존재하는 물질의 유해성을 평가하는 기술이다. 이 기술은 사용되는 이질적인 물질이 생물에 농축되었을 시 발생하는 피해나 다양한 화합물이 공존했을 시 발생할 수 있는 생물학적 이용성에 대한 정보를 파악할 수 있다.
생물체를 이용하는 생태독성감시장치의 종류는 일반적으로 생물체의 종류에 따라서 구분이 되고 이에 따라 장치의 구성요소가 변화된다. 다양한 생물체(호기성 미생물, 질산화 미생물, 황산화 미생물, 발광 미생물, 반달말 등의 조류 등)를 이용하여 외부 오염물질에 따라서 반응하는 생물체의 성장속도, 호흡율, 발광도 등을 측정한다.
한편, 생물체에 따라 화학물질에 대한 반응도가 상이하게 나타난다. 예를 들면, 구리이온에 대한 반응도는, 물벼룩에서 가장 높게 나타나며, 미세조류, 황산화박테리아, 발광박테리아 순으로 점차 낮아진다. 아울러, 시안이온에 대한 반응도는, 미세 조류에서 가장 높게 나타나며, 물벼룩 또는 황산화박테리아, 발광 박테리아 순으로 점차 낮아진다. 아울러, 잔류염소에 대한 반응도는, 발광 박테리아 또는 황산화 박테리아에서 가장 높게 나타나며, 미세조류, 물벼룩 순으로 점차 낮아진다. 아울러, 농약에 대한 반응도는, 발광 박테리아에서 가장 높게 나타나며, 물벼룩 또는 황산화박테리아, 미세조류 순으로 점차 낮아진다.
이와 같이, 생물체에 따라 화학물질에 대한 반응도가 상이하게 나타나지만, 종래의 생태독성감지장치는 다양한 생물체 중 한 종을 이용하여 생태 독성값을 측정하였기 때문에, 다양한 독성물질의 영향을 정확하게 추정할 수 없다는 한계가 있었다.
본 발명의 목적은 다종 생물종을 이용하여 생태독성을 측정할 수 있는 통합 생태독성감시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은 시료수의 투입에 따른 물벼룩의 움직임의 변화를 측정하여 제 1 독성지수를 산출하는 물벼룩 생태독성감시장치, 시료수의 투입에 따른 조류의 형광량 변화율을 측정하여 제 2 독성지수를 산출하는 조류 생태독성감시장치, 시료수의 투입에 따른 발광박테리아의 발광량 변화율을 측정하여 제 3 독성지수를 산출하는 발광박테리아 생태독성감시장치, 시료수의 투입에 따라 황산화박테리아에 의하여 생성된 황산염 이온에 의한 전기전도도의 변화율로부터 제 4 독성지수를 산출하는 황산화박테리아 생태독성감시장치 및 상기 물벼룩 생태독성감시장치, 상기 조류 생태독성감시장치, 상기 발광박테리아 생태독성감시장치 및 상기 황산화박테리아 생태독성감시장치에서 산출된 제 1 독성지수 내지 제 4 독성지수를 통합하여 통합독성지수를 산정하는 통합제어부; 를 포함하는, 통합 생태독성감시장치를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 통합제어부는 제 1 독성지수 내지 제 4 독성지수 및 통합독성지수를 통합모니터에 표시할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 통합독성지수(
Figure PCTKR2022019408-appb-img-000001
)는,
Figure PCTKR2022019408-appb-img-000002
에 의해 산출되고
Figure PCTKR2022019408-appb-img-000003
는 i번째 시각에서의 물벼룩 생태독성감시장치의 TI 값,
Figure PCTKR2022019408-appb-img-000004
는 i번째 시각에서의 조류 생태독성감시장치의 TI 값,
Figure PCTKR2022019408-appb-img-000005
는 i번째 시각에서의 발광박테리아 생태독성감시장치의 TI 값,
Figure PCTKR2022019408-appb-img-000006
는 i번째 시각에서의 황산화박테리아 생태독성감시장치의 TI 값이고, w1내지 w4 는
Figure PCTKR2022019408-appb-img-000007
에 의해 산출될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 물벼룩 생태독성감시장치는, 하우징; 시료를 보관하는 시료 보관부 및 상기 시료를 희석하는 배양액을 보관하는 배양액 보관부를 포함하는 공급부; 상기 시료 보관부로부터 공급받은 시료가 저류되는 시료 저류조, 상기 배양액 보관부로부터 공급받은 배양액이 저류되는 배양액 저류조, 및 상기 시료 저류조에서 분주되는 다수의 시료 분주라인과 상기 배양액 저류조에서 분주되는 다수의 배양액 분주라인과 연결되며 시료 또는 배양액을 서로 다른 희석 비율로 공급하도록 제어되는 다수의 희석용 밸브를 포함하는 연속희석부; 내부에 수생생물이 수용되며, 상기 연속희석부를 통해 시료 및 배양액의 혼합물을 연속적으로 공급받는 챔버부; 수생생물의 활동을 촬영하는 광학 측정부; 및 상기 광학 측정부로부터 전달된 촬영 영상을 통해 상기 시료의 독성을 평가하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 연속희석부는, 수직하게 연장되는 바디 및 상기 바디의 후방에서 전방으로 관통하도록 형성되며, 상기 챔버부 그리고 상기 희석용 밸브와 연결되는 다수의 희석라인을 더 포함하고, 상기 시료 저류조 및 상기 배양액 저류조는 상기 바디를 수직방향으로 관통하도록 형성되고, 상기 시료 분주라인은, 상기 시료 저류조에서 상기 바디의 후방으로 관통되고 수직방향을 따라 서로 이격배치되며, 상기 배양액 분주라인은, 상기 배양액 저류조에서 상기 바디의 후방으로 관통되고 수직방향을 따라 서로 이격배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 조류 생태독성감시장치는, 배양액을 보관하는 배양액 보관부, 시료수를 보관하는 시료수 도입부 및 조류를 보관하는 조류 보관부를 포함하는 보관부; 내부에 조류 보관부로부터 공급받은 조류가 수용되는 복수의 챔버; 상기 배양액 보관부의 배양액 및 상기 시료수 도입부의 시료수 중 하나 이상을 상기 복수의 챔버 각각에 공급하도록 제어되는 제어밸브부; 조류의 형광량을 검출하는 형광 측정부; 및 상기 보관부 상기 제어밸브부 및 상기 형광 측정부의 작동을 제어하는 제어부; 를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 형광 측정부는, 상기 챔버에 광을 조사하는 광원부 및 각 챔버의 조류의 형광을 검출하는 검출부를 포함하고, 상기 제어부는 각 검출부에서 전달된 형광량으로부터 형광량 변화율을 산출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광박테리아 생태독성감시장치는, 제 1 반응조, 제 2 반응조 및 제 3 반응조를 포함하는 반응부; 1 반응조, 제 2 반응조 및 제 3 반응조 각각에 발광박테리아를 포함하는 배양액을 공급하는 배양액 공급부; 상기 제 2반응조 및 상기 제 3 반응조에 서로 상이한 농도의 시료수를 공급하는 시료수 공급부; 발광박테리아의 발광량을 측정하는 광학측정부; 및 상기 배양액 공급부, 상기 시료수 공급부 및 상기 광학측정부의 작동을 제어하는 제어부; 를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 각 반응조의 발광량 변화율에 기초하여 시료수의 독성을 측정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 황산화박테리아 생태독성감시장치는, 제 1 반응조, 제 2 반응조 및 제 3 반응조를 포함하며, 내부에 복수의 황입자가 수용되는 반응부; 상기 제 1 반응조 및 상기 제 2 반응조에 배양액을 공급하는 배양액 공급부; 상기 제 2반응조 및 상기 제 3 반응조에 서로 상이한 농도의 시료수를 공급하는 시료수 공급부; 상기 반응부 내부에 구비되며, 전기전도도를 측정하는 전기전도도 측정부; 및 상기 배양액 공급부, 상기 시료수 공급부 및 상기 전기전도도 측정부의 작동을 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는, 각 반응조의 전기전도도 변화율에 기초하여 시료수의 독성을 측정할 수 있다.
본 발명의 통합 생태독성측정 장치에 따르면, 물벼룩 생태독성감시장치, 조류 생태독성감시장치, 발광박테리아 생태독성감시장치, 황산화박테리아 생태독성감시장치 각각에서 산정된 독성지수에 기초하여 통합독성지수를 산출하므로, 다양한 독성물질의 영향을 보다 정확하게 추정할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 통합 생태독성감시장치의 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 의한 통합 생태독성감시장치의 블록도이다.
도 3 는 본 발명의 일 실시예에 의한 물벼룩 생태독성감시장치의 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 의한 물벼룩 생태독성감시장치의 개략도이다.
도 5 은 본 발명의 일 실시예에 의한 연속희석부의 사시도이다.
도 6 는 도 5 의 A-A' 방향 단면도이다.
도 7 는 도 5 의 B-B' 방향 단면도이다.
도 8 은 도 5 의 C-C' 방향의 단면 사시도이다.
도 9 는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치의 블록도이다.
도 10 는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치의 개략도이다.
도 11 은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치에서 시료수의 독성을 측정하는 방법의 순서도이다.
도 12은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치의 블록도이다.
도 13 은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치의 개략도이다.
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광박테리아 생태독성감시장치의 블록도이다.
도 15 는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광박테리아 생태독성감시장치의 개략도이다.
도 16 은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광박테리아 생태독성감시장치에서 시료수의 독성을 측정하는 방법의 순서도이다.
도 17 는 본 발명의 일 실시예에 의한 황산화박테리아 생태독성감시장치의 블록도이다.
도 18 은 본 발명의 일 실시예에 의한 황산화박테리아 생태독성감시장치의 개략도이다.
도 19 는 본 발명의 일 실시예에 의한 황산화박테리아 생태독성감시장치에서 시료수의 독성을 측정하는 방법의 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 와 같은 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들 또는 단계들을 설명하기 위해 사용될 수 있으나, 해당 구성 요소들 또는 단계들은 서수에 의해 한정되지 않아야 한다. 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성 요소 또는 단계를 다른 구성 요소들 또는 단계들로부터 구별하기 위한 용도로만 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 통합 생태독성감시장치의 사시도이다. 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 의한 통합 생태독성감시장치의 블록도이다.
도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 통합 생태독성감시장치(1)는 물벼룩 생태독성감시장치(1000), 조류 생태독성감시장치(2000), 발광박테리아 생태독성감시장치(3000), 황산화박테리아 생태독성감시장치(4000) 및 통합제어부(5000)를 포함한다.
도 3 는 본 발명의 일 실시예에 의한 물벼룩 생태독성감시장치의 블록도이다. 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 의한 물벼룩 생태독성감시장치의 개략도이다. 도 5 은 본 발명의 일 실시예에 의한 연속희석부의 사시도이다. 도 6 는 도 5 의 A-A' 방향 단면도이다. 도 7 는 도 5 의 B-B' 방향 단면도이다. 도 8 은 도 5 의 C-C' 방향의 단면 사시도이다.
이하에서는, 도 3 내지 도 8 을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 물벼룩 생태독성감시장치를 서술한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 물벼룩 생태독성감시장치(1000)는 하우징(1100), 공급부(1200), 연속희석부(1300), 챔버부(1400), 광학 측정부(1500) 및 제어부(1600)를 포함할 수 있다.
하우징(1100)은 물벼룩 생태독성감시장치(1000)의 외형을 형성하며 하우징(1100)의 내부에 구비된 구성을 보호하게 된다. 이러한 하우징(1100)은 수생생물을 이용한 독성 시험이 이루어질 경우, 외부 환경(온도, 빛 등)의 영향을 차단하여 매 실험마다 동일한 실험 조건 상태를 유지하게 된다.
공급부(1200)는 연속희석부(1300)에 시료, 배양액, 및 조류를 공급하기 위한 것으로서 하우징(1100) 내부에 구비되며, 시료 보관부(1210), 배양액 보관부(1220), 조류 보관부(1230), 폐액 보관부(1240) 및 공급용 밸브(1251, 1252)를 포함하도록 구성된다.
시료 보관부(1210)에는 독성 평가를 하고자 하는 시료가 유입되어 담기게 된다. 이러한 시료는 대개 지표면의 하천이나 고여 있는 물이 있는 호수, 저수지, 저류지에서 채취되거나 하수 처리장, 정수장, 착수정, 폐수 처리장의 공정 단계 또는 방류수로부터 유입될 수 있다.
바람직하게는, 시료 보관부(1210)에는 시료유입관(1210a) 및 시료유출관(1210b)이 연결될 수 있다. 상세하게는, 시료는 시료유입관(1210a)을 따라 시료 보관부(1210)로 연속적으로 유입되며, 시료유출관(1210b)을 따라 시료가 채취된 지역으로 연속적으로 배출될 수 있다. 아울러, 시료는 시료 보관부(1210)에서 폐액 보관부(1240)로 연속적으로 배출될 수 있다. 이에 따라, 시료에 포함된 유해독성물질의 실시간 변화를 측정할 수 있다. .
바람직하게는, 시료 보관부(1210) 내에는 시료에 포함된 부유물 등을 여과할 수 있는 필터(1211)가 배치될 수 있다. 예를 들면 필터(1211)는 금속 필터, 세라믹 필터, 섬유필터, 여과막 등으로 구성될 수 있다.
시료 보관부(1210)로 유입된 시료는 제 1 펌프(P1)에 의해 시료 항온부(1212)로 이송된다.
시료 항온부(1212)에는 예를 들면 펠티어 소자를 이용한 항온장치가 구비된다. 수생생물은 각각 서식하는 환경이 다르므로 최적의 온도를 유지해 주어야 한다. 시료 항온부(1212)는 시료를 가열 또는 냉각하여 시료의 온도를 일정하게 유지시켜 준다.
아울러, 시료 항온부(1212)에는 예를 들면 초음파 장치와 같은 기포제거장치가 구비된다. 시료 항온부(1212)는 시료 내의 기포를 제거하여 광학 측정부(1500)에 의한 촬영시 기포에 의한 영향을 최소화하게 된다.
배양액 보관부(1220)에는 시료를 희석하기 위한 배양액이 보관된다. 배양액은 독성시험 생물을 정상적으로 배양할 수 있도록 제조된 합성수이다.
조류 보관부(1230)에는 독성시험 생물의 먹이인 배양된 조류가 보관되며, 냉장 모듈이 구비된다. 이에 의해, 조류 보관부(1230)는 내부의 온도를 조류가 변질하지 않는 적절한 온도인 대략 5도로 유지할 수 있게 된다.
폐액 보관부(1240)는 연속희석부(1300) 및 챔버부(1400)에서 유출된 시료 및 조류의 혼합물 또는 배양액 및 조류의 혼합물을 보관하게 된다.
공급용 밸브(1251, 1252)는 제 2 펌프(P2)의 작동에 의해 배양액 및 시료를 연속희석부(1300)에 공급한다. 예를 들면, 공급용 밸브는 3방향(3-way) 솔레노이드 밸브로 이루어질 수 있다.
상세하게는, 제 1 공급용 밸브(1251)의 입구측에는 시료 보관부 라인(1213) 및 조류 보관부(1231) 라인에 의해 시료 보관부(1210)의 시료 항온부(1212)와 조류 보관부(1230)가 연결되며, 제 1 공급용 밸브(1251)의 출구측에는 시료 공급 라인(1251a)에 의해 시료 저류조(1320)가 연결된다.
보다 상세하게는, 제 1 공급용 밸브(1251)는 인가되는 전류에 따라 시료 또는 조류를 연속희석부(1300)의 시료 저류조(1320)에 공급하게 된다. 예를 들면, 제 1 공급용 밸브(1251)에 전류가 인가되면, 조류 보관부 라인(1231)은 개방되고 시료 보관부 라인(1213)은 폐쇄되어 조류 보관부(1230)에 수용된 조류는 시료 저류조(1320)로 공급된다. 아울러, 제 1 공급용 밸브(1251)에 전류가 미인가되면, 조류 보관부 라인(1231)은 폐쇄 상태로 전환되고 시료 보관부 라인(1213)은 개방 상태로 전환되어, 시료 항온부(1212)에 수용된 시료는 시료 저류조(1320)로 공급된다.
여기서, 제어부(1600)를 통해 제 1 공급용 밸브(1251)의 개폐 시간을 조절하면, 시료 저류조(1320)에 공급되는 조류 농도를 조절할 수 있게 된다.
한편, 제 2 공급용 밸브(1252)의 입구측에는 배양액 보관부 라인(1221) 및 조류 보관부(1232) 라인에 의해 배양액 보관부(1220)와 조류 보관부(1230) 각각 연결되며, 제 2 공급용 밸브(1252)의 출구측에는 배양액 공급라인(1252a)에 의해 배양액 저류조(1330)가 연결된다.
상세하게는, 제 2 공급용 밸브(1252)는 인가되는 전류에 따라 배양액 또는 조류를 연속희석부(1300)의 배양액 저류조(1330)에 공급하게 된다. 예를 들면, 제 2 공급용 밸브(1252)에 전류가 인가되면 조류 보관부 라인(1232)은 개방되고 배양액 보관부 라인(1221)은 폐쇄되어 조류 보관부(1230)에 수용된 조류가 배양액 저류조(1330)로 공급된다. 아울러, 제 2 공급용 밸브(1252)에 전류가 미인가되면, 조류 보관부 라인(1232)은 폐쇄 상태로 전환되고 배양액 보관부 라인(1221)은 개방 상태로 전환되어, 배양액 보관부(1220)에 수용된 배양액은 배양액 저류조(1330)로 공급된다.
여기서, 제어부(1600)를 통해 제 2 공급용 밸브(1252)의 개폐시간을 조절하면, 배양액 저류조(1330)에 공급되는 조류 농도를 조절할 수 있게 된다.
연속희석부(1300)는, 시료 보관부(1210)와 배양액 보관부(1220)로부터 공급되는 시료와 배양액을 다양한 혼합비로 혼합하여 챔버부(1400)에 서로 다른 희석 비율의 혼합물을 공급한다. 도 5 내지 도 8 에 도시된 바와 같이, 연속희석부(1300)는 바디(1310), 시료 저류조(1320), 배양액 저류조(1330), 희석라인(1340) 및 희석용 밸브(1350)를 포함하도록 구성된다.
바디(1310)는 수직방향을 따라 연장되도록 형성되며, 시료 저류조(1320)는 바디(1310)를 수직방향으로 관통하도록 형성된다. 시료 저류조(1320)의 하단에는 시료 보관부(1210) 및 조류 보관부(1230)로부터 공급된 시료 또는 조류가 공급되는 유입구(1321)가 마련되며, 상단에는 벤트부(1322)가 형성된다. 아울러, 바디(1310)의 상단 전방에는 시료 저류조(1320)와 연통하며, 과공급된 시료 및 조류의 혼합물을 폐액 보관부(1240)로 배출시키는 배출구(1323)가 형성된다.
바디(1310)의 후방에는, 수평방향으로 관통형성되어 시료 저류조(1320)와 연통되며, 바디(1310)의 상부에서부터 하부를 따라 서로 이격형성되는 시료 분주라인(1324)이 복수 형성된다. 시료 분주라인(1324) 각각은 희석용 밸브(1350) 각각의 입구측에 유체적으로 연결된다.
이와 같이, 하나의 바디(1310)에 복수의 시료 분주라인(1324)을 형성함에 따라, 복수의 희석용 밸브(1350)에 일정한 유량의 시료를 공급할 수 있다.
배양액 저류조(1330)는 연속희석부(1300)의 바디(1310)를 따라 수직방향으로 관통하도록 형성되며, 시료 저류조(1320)와 서로 수평하도록 형성된다. 하단에는 배양액 보관부(1220) 및 조류 보관부(1230)로부터 공급된 배양액 또는 조류가 공급되는 유입구(1331)가 마련되며, 상단에는 벤트부(1332)가 형성된다. 아울러, 바디(1310)의 상단 전방에는 배양액 저류조(1330)와 연통하며, 과공급된 배양액 및 조류의 혼합물을 폐액 보관부(1240)로 배출시키는 배출구(1333)가 형성된다.
바디(1310)의 후방에는, 수평방향으로 관통형성되어 배양액 저류조(1330)와 연통되며, 바디(1310)의 상부에서부터 하부를 따라 서로 이격형성되는 배양액 분주라인(1334)이 복수 형성된다. 배양액 분주라인(1334) 각각은 희석용 밸브(1350) 각각의 입구측에 유체적으로 연결된다.
이와 같이, 하나의 바디(1310)에 복수의 배양액 분주라인(1334)을 형성함에 따라, 복수의 희석용 밸브(1350)에 일정한 유량의 시료를 공급할 수 있다.
희석라인(1340)은 시료 분주라인(1324)과 배양액 분주라인(1334)의 사이에 연속희석부(1300) 바디(1310)의 수평방향을 따라 후방에서 전방으로 관통하도록 형성된다. 아울러, 희석라인(1340)은 상부에서부터 하부를 따라 복수개가 서로 이격되도록 형성되고, 희석용 밸브(1350)의 출구측에 유체적으로 연결된다.
희석용 밸브(1350)는 제3 펌프(P3)의 작동에 의해 배양액 및 시료를 일정 비율로 희석하며, 예를 들면 3-way 솔레노이드 밸브로 이루어질 수 있다. 희석용 밸브(1350)의 입구측에는 시료 분주라인(1324) 및 배양액 분주라인(1334)이 유체적으로 연결되며, 희석용 밸브(1350)의 출구측에는 희석라인(1340)이 유체적으로 연결된다.
예를 들면, 희석용 밸브(1350)에 전류가 미인가되면, 시료 분주라인(1324)은 개방 상태를 유지하고, 배양액 분주라인(1334)은 폐쇄 상태를 유지하여, 시료 저류조(1320)에 수용된 시료는 시료 분주라인(1324)을 따라 희석라인(1340)으로 이동하게 된다. 아울러, 희석용 밸브(1350)에 전류가 인가되면, 시료 분주라인(1324)은 폐쇄 상태로 전환되고, 배양액 분주라인(1334)은 개방 상태로 전환되어, 배양액 저류조(1330)에 수용된 배양액은 배양액 분주라인(1334)을 따라 희석라인(1340)으로 이동하게 된다.
즉, 희석용 밸브(1350)의 개폐 시간을 조절하면, 시료의 농도를 조절할 수 있다.
바람직하게는, 희석용 밸브(1350)는 시료를 100%(원액), 50%, 25%, 12.5%, 6.25% 및 0% (배양액 100%)으로 희석하는 제 1 희석용 밸브(1350a) 내지 제 6 희석용 밸브(1350f)로 이루어질 수 있다.
여기서, 시료 분주라인(1324)을 통해 공급되는 시료의 농도를 100%라 하고, 배양액 분주라인(1334)을 통해 공급되는 배양액의 농도를 100%라 하고, 시료 및 배양액은 동일한 유량으로 공급된다고 가정한다.
예를 들면, 제 1 희석용 밸브(1350a)는 시료 분주라인(1324)이 계속 개방 상태를 유지하도록 제어되어, 제 1 챔버(1350a)에는 100% 농도의 시료가 공급된다.
제 2 희석용 밸브(1350b)는 시료 분주라인(1324)과 배양액 분주라인(1334)이 동일한 시간만큼 개방 상태를 유지하도록 제어되어, 제 2 챔버(1350b)에는 50% 농도의 시료가 공급된다.
제 3 희석용 밸브(1350c)는 시료 분주라인(1324)과 배양액 분주라인(1334)이 1:3의 비율로 개방 상태를 유지하도록 제어되어, 제 3 챔버(1350c)에는 25% 농도의 시료가 공급된다.
제 4 희석용 밸브(1350d)는 시료 분주라인(1324)과 배양액 분주라인(1334)이 1:7의 비율로 개방 상태를 유지하도록 제어되어, 제 4 챔버(1350d)에는 12.5% 농도의 시료가 공급된다.
제 5 희석용 밸브(1350e)는 시료 분주라인(1324)과 배양액 분주라인(1334) 1:15의 비율로 개방 상태를 유지하도록 제어되어, 제 5 챔버(1350e)에는 6.25% 농도의 시료가 공급된다.
제 6 희석용 밸브(1350f)는 배양액 분주라인(1334)이 계속 열린 상태를 유지하도록 제어되어, 제 6챔버(1350f)에는 100% 농도의 배양액, 즉 0% 농도의 시료가 공급된다.
다만, 희석용 밸브(1350)의 수는 6개에 한정되는 것은 아니고 다양한 수의 희석용 밸브(1350)가 적용될 수 있음은 물론이다.
챔버부(1400)는 복수의 챔버(1410)로 구성되며, 내부에 수생생물이 유영할 수 있는 소정의 수용공간(1411)이 마련된다. 수생생물은 물벼룩으로 구성됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 동물성 플랑크톤, 어류, 조류 등 다양한 생물이 적용될 수 있을 것이다.
챔버(1410)의 하단에는 희석라인(1340)과 유체적으로 연통되는 유입구(1412)가 마련되어, 연속희석부(1300)에서 공급되는 시료 및 배양액의 혼합수는 상기 유입구(1412)를 통해 유입된다.
챔버(1410)의 상단에는 폐액 보관부(1240)와 유체적으로 연통되는 유출구(1413)가 마련되고, 시료 및 배양액의 혼합수는 상기 유출구(1413)를 통해 폐액 보관부(1240)로 배출된다.
챔버부(1400)는 도시된 바와 같이 제1챔버(1410a) 내지 제6챔버(1410f)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 희석용 밸브(1350)의 수에 대응하는 다양한 수의 챔버가 적용될 수 있음은 물론이다.
바람직하게는, 챔버(1410)는 육각형상으로 이루어질 수 있다. 챔버(1410) 내부의 수용공간(1411)이 육각형상으로 이루어지면, 시료 및 배양액의 혼합수가 유입구(1412)를 통해 유입될 때 발생할 수 있는 기포가 챔버(1410)의 하부 내벽을 따라 챔버(1410) 상측으로 안내될 수 있다. 아울러, 기포는 챔버(1410) 상부 내벽을 따라 챔버(1410) 상단에 위치하는 유출구(1413)으로 안내될 수 있다.
즉, 챔버부(1400)의 단면이 육각형상으로 이루어지면, 광학 측정부(1500)에 의한 촬영시 방해가 되는 기포가 챔버부(1400)의 유출구(1413)로 안내되어 제거되므로, 기포에 의한 영향을 최소화할 수 있다.
바람직하게는, 챔버부(1400)의 후면은 반투명 소재로 이루어지고, 챔버부(1400)의 전면은 투명 소재로 이루어질 수 있다.
*광학 측정부(1500)는 챔버부(1400) 내의 수생생물의 움직임을 관찰하며, 조명장치(1510) 및 광학 촬영장치(1520)를 포함하도록 구성된다.
조명장치(1510)는 소정의 광량으로 챔버부(1400) 내부를 밝히게 된다. 이 때, 조명장치(1510)는 챔버부(1400)의 후방측에 마련되어 조명장치에서 조사된 광은 반투명한 소재로 구성되는 챔버부(1400)의 후면을 통해 챔버(1410) 내부의 수용공간(1411)을 균일하게 비추게 된다.
광학 촬영장치(1520)는 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 등의 소자를 이용한 디지털 방식으로 저장할 수 있는 광학 카메라 장비로 이루어지며, 챔버부(1400)의 전방에 마련되어 투명한 챔버(1410) 내부의 수용공간(1411)을 촬영하게 된다.
바람직하게는, 광학 카메라 장비는 복수개가 구비되어 서로 다른 챔버(1410)를 촬영할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 하나의 광학 카메라 장비로 챔버(1400) 전체를 촬영할 수도 있다.
광학 측정부(1500)로부터 촬영된 영상은 제어부(1600)로 전송된다. 이때, 영상은 유선의 연결선을 통해 전달될 수도 있고 무선의 형태로 전송될 수도 있음은 물론이다.
제어부(1600)는 공급부(1200)의 제 1 공급용 밸브(1251) 및 제 2 공급용 밸브(1252)의 개폐의 작동을 제어하여 조류 농도비율을 조절하고, 또한 연속희석부(1300)의 제 1 희석용 밸브(1350a) 내지 제 6 희석용 밸브(1350f)의 개폐의 작동을 제어하여 시료의 희석비율을 제어하도록 구성된다.
아울러, 제어부(1600)는 광학 측정부(1500)로부터 전송된 영상에 기초하여 독성물질로 인한 생물의 반응에 대한 독성지수(Toxic Index, TI)를 분석하게 된다.
상세하게는, 제어부(1600)는 복수개의 프레임으로 구성된 영상으로부터 수생생물이 유영하는 궤적을 추적하고, 이로부터 수생생물의 속도, 가속도, 속도 분포, 챔버 내 위치분포, 활동 반경, 총이동거리, 간헐적 이동(hopping) 빈도, 침수 비율, 이동시간, 정지시간, 이동궤적, 회전 각도, 반복 행동 패턴 등의 TI 측정값을 도출하게 된다.
바람직하게는, 제어부(1600)는 복수의 TI 측정값 중 하나 이상을 통합한 통합 TI 측정값을 생성할 수 있다. 예를 들면, 파라미터 별로 가중치를 달리하여 통합 TI 측정값을 생성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 물벼룩 생태독성감시장치(1000)는, 간단한 구조의 연속희석부(1300)를 통해 서로 다른 농도의 시료를 챔버부(1400)에 공급하므로 장치의 소형화를 달성할 수 있다.
도 9 는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치의 블록도이다. 도 10 는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치의 개략도이다. 도 11 은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치에서 시료수의 독성을 측정하는 방법의 순서도이다.
이하에서는, 도 9 내지 도11 을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치를 서술한다.
본 발명의 제 1 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치(2000)는 보관부(2100), 챔버부(2200), 제어밸브부(2300), 형광 측정부(2400) 및 제어부(2500)를 포함하도록 구성된다.
보관부(2100)는 배양액 보관부(2110), 시료수 도입부(2120), 조류 보관부(2130), 폐액 보관부(2140)를 포함하도록 구성된다.
배양액 보관부(2110)에는 시료수를 희석하기 위한 배양액이 보관된다. 배양액은 조류가 정상적으로 배양할 수 있도록 제조된 합성수이다.
시료수 도입부(2120)에는 독성 평가를 하고자 하는 시료수가 유입되어 담기게 된다. 이러한 시료수는 대개 지표면의 하천이나 고여 있는 물이 있는 호수, 저수지, 저류지에서 채취되거나 하수 처리장, 정수장, 착수정, 폐수 처리장의 공정 단계 또는 방류수로부터 유입될 수 있다.
바람직하게는, 시료수 도입부(2120) 내에는 시료수에 포함된 부유물 등을 여과할 수 있는 필터가 배치될 수 있다.
조류 보관부(2130)에는 시료수에 포함된 독성물질에 의하여 형광량이 변화하는 조류가 보관될 수 있다. 상기 조류로는 녹조류를 사용할 수 있다.
조류 보관부(2130)는 조명(2131)을 더 포함할 수 있다. 상기 조명(2131)은 백색의 발광다이오드(LED) 일 수 있으나, 조류에 빛을 제공함으로써 성장을 촉진할 수 있으면 족하고 종류가 특별히 제한되는 것은 아니다.
조류 보관부(2130)는 조류에 공기를 공급하는 공기 공급펌프(2132)를 더 포함할 수 있다.
*조류 보관부(2130)는 연동 펌프(2133)를 더 포함할 수 있다. 연동 펌프(2133)의 작동에 의해 조류 보관부(2130)에 보관된 조류는 배양액 챔버(2210), 시료수 챔버(2220) 및 혼합액 챔버(2230) 각각에 기 설정된 양만큼 공급될 수 있다.
폐액 보관부(2140)는 챔버부(2200)에서 배출된 배양액, 시료수 및 조류 중 하나 이상의 혼합물을 보관하게 된다.
챔버부(2200)는 배양액 챔버(2210), 시료수 챔버(2220) 및 혼합액 챔버(2230)로 구성되며, 내부에 조류가 유영할 수 있는 소정의 수용공간이 마련된다.
각 챔버(2210, 2220, 2230)의 하단에는 다채널밸브(2310)와 유체적으로 연통되는 제 1 유입구(2211, 2221, 2231)가 마련되어, 다채널밸브(2310)를 통해 공급되는 시료수 및/또는 배양액은 상기 제 1 유입구(2211, 2221, 2231)를 통해 각 챔버(2210, 2220, 2230) 내부로 유입된다.
상세하게는, 배양액 챔버(2210)는 다채널 밸브(2310)를 통해 배양액 보관부(2110)로부터 배양액을 공급받는다.
시료수 챔버(2220)는 다채널 밸브(2310)를 통해 시료수 도입부(2120)로부터 시료수를 공급받는다.
혼합액 챔버(2230)는 다채널 밸브(2310)를 통해 배양액 보관부(2110) 및 시료수 도입부(2120)로부터 배양액 및 시료수를 공급받는다. 예를 들면, 혼합액 챔버(2230)에는 배양액 및 시료수가 동일한 양만큼 공급되어, 시료수의 농도가 50%일 수 있다.
혼합액 챔버(2230)는 필요에 따라 복수개로 구비될 수 있으며, 이 경우 각각의 혼합액 챔버(2230)의 시료수의 농도는 서로 상이할 수 있다.
아울러, 각 챔버(2210, 2220, 2230)에는 조류 보관부(2130)와 유체적으로 연통되는 제 2 유입구(2212, 2222, 2232)가 마련되어, 연동 펌프(2133)의 작동에 의해 조류 보관부(2130)에서 공급되는 조류는 상기 제 2 유입구(2212, 2222, 2232)를 통해 각 챔버(2210, 2220, 2230) 내부로 유입된다.
아울러, 각 챔버(2210, 2220, 2230)의 상측에는 폐액 보관부(2140)와 유체적으로 연통되는 유출구(2213, 2223, 2233)가 마련되고, 시료, 배양액 및 조류의 혼합물은 상기 유출구(2213, 2223, 2233)를 통해 폐액 보관부(2140)로 배출될 수 있다.
바람직하게는, 광원부(2410)와 검출부(2420)가 배치되는 챔버(2210, 2220, 2230)는 유리와 같이 빛의 투과에 용이한 투명 소재로 이루어질 수 있다.
제어밸브부(2300)는 다채널 밸브(2310) 및 다채널 밸브(2310)의 내부유로(2311)에 연결된 시린지 펌프(2320)를 포함하도록 구성된다.
다채널 밸브(2310)는 시린지 펌프(2320)를 통해 배양액 보관부(2110)의 배양액 및/또는 시료수 도입부(2120)의 시료수를 각 챔버(2210, 2220, 2230)에 공급하거나, 각 챔버(2210, 2220, 2230) 내의 배양액, 시료수 및 조류의 혼합물을 폐액 보관부(2140)로 배출하도록 제어될 수 있다.
이를 위해, 다채널 밸브(2310)에는 전환 가능한 내부유로(2311)와 복수개의 연결포트(2312, 2313, 2314, 2315, 2316, 2317)가 마련되며, 각각의 연결포트(2312, 2313, 2314, 2315, 2316, 2317)에는 배양액 보관부(2110), 시료수 도입부(2120), 폐액 보관부(2140), 배양액 챔버(2210), 시료수 챔버(2220) 및 혼합액 챔버(2230)가 연결될 수 있다. 예를 들면, 다채널 밸브(2310)는 6방 스위치 밸브일 수 있다.
다채널 밸브(2310) 내부유로(2311)가 전환됨에 따라 배양액 보관부(2110) 시료수 도입부(2120), 폐액 보관부(2140), 배양액 챔버(2210), 시료수 챔버(2220) 및 혼합액 챔버(2230) 중 하나는 시린지 펌프(2320)와 유체적으로 연통될 수 있다.
예를 들면, 도 10 에 참조된 바와 같이, 배양액 보관부(2110)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 배양액 보관부(2110)의 배양액을 시린지 펌프(2320)로 주입할 수 있다.
아울러, 시료수 도입부(2120)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 시료수 도입부(2120)의 시료수를 시린지 펌프(2320)로 주입할 수 있다.
아울러, 폐액 보관부(2140)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 분석후 발생한 폐액을 폐액 보관부(2140)로 주입할 수 있다.
아울러, 배양액 챔버(2210)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 시린지 펌프(2320) 내부의 배양액을 배양액 챔버(2210)로 주입하거나, 배양액 챔버(2210) 내부의 배양액 및 조류의 혼합물을 시린지 펌프(2320) 내부에 주입할 수 있다.
아울러, 시료수 챔버(2220)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 시린지 펌프(2320) 내부의 시료수를 시료수 챔버(2220)로 주입하거나, 시료수 챔버(2220) 내부의 시료수 및 조류의 혼합물을 시린지 펌프(2320) 내부에 주입할 수 있다.
아울러, 혼합액 챔버(2230)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 시린지 펌프(2320) 내부의 배양액 및 시료수 혼합액을 혼합액 챔버(2230)로 주입하거나, 혼합액 챔버(2230) 내부의 배양액, 시료수 및 조류의 혼합물을 시린지 펌프(2320) 내부에 주입할 수 있다.
형광 측정부(2400)는 조류의 형광량을 검출하기 위한 것으로서, 광원부(2410) 및 검출부(2420)를 포함하도록 구성된다.
광원부(2410)는 조류의 종류에 따라 상이한 파장의 광을 조사할 수 있다.
예를 들면, 조류가 녹조류인 경우 광원부(2410)는 470nm 파장의 빛을 조사할 수 있다.
이 때, 광원부(2410)는 챔버부(2200)의 후방측에 위치하도록 하며, 광원부(2410)에서 조사된 광을 유리 소재로 구성되는 챔버부(2200)의 후면을 통해 챔버부(2200) 내부의 수용공간을 균일하게 비추게 된다.
검출부(2420)는 유리 소재로 이루어지는 챔버부(2200)의 측면에 마련되며 조류로부터 방출되는 형광을 검출한다. 예를 들면 검출부(2420)는 포토다이오드가 될 수 있다.
조류가 빛을 사용하는 과정에서 발생하는 일반적인 형광량과 최대형광량의 변화율은 독성물질 유입시 변화하므로 검출부(2420)는 이를 감지하게 되는데, 정상 상태의 형광량 변화율은 배양액 챔버(2210)에서 검출하고, 독성물질 유입시의 형광량 변화율은 시료수 챔버(2220) 및 혼합액 챔버(2230)에서 검출한다.
이 때, 배양액 챔버(2210)에서는 오염되지 않은 표준 수질의 조류의 형광량 변화율이 검출되고, 시료수 챔버(2220) 및 혼합액 챔버(2230)에서는 독성물질에 노출된 조류의 형광량 변화율이 검출된다. 시료내 독성물질이 존재하는 경우, 독성물질의 농도는 배양액 챔버(2210), 혼합액 챔버(2230) 및 시료수 챔버(2220) 순으로 증가되기 때문에, 형광량 변화량도 시료수 챔버(2220), 혼합액 챔버(2230) 및 배양액 챔버(2210) 순으로 증가하게 된다.
검출부(2420)로부터 검출된 형광량은 제어부(2500)로 전송된다.
제어부(2500)는, 형광의 최대값 등 형광의 특성을 기록할 수 있다.
제어부(2500)는 보관부(2100), 제어밸브부(2300) 및 형광 측정부(2400)의 작동을 제어한다.
제어부(2500)는 형광 측정부(2400)로부터 전달받은 각 챔버(2210, 2220, 2230)의 형광량으로부터 형광량 변화율을 산출하고, 형광량 변화율로부터 시료수에 포함된 독성물질의 독성지수를 산출한다.
이하에서는, 도 10 및 도 11 을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치(2000)에서 시료수의 독성을 측정하는 방법에 대해 상세히 서술한다.
먼저, 각 챔버(2210, 2220, 2230)에 시료수 및/또는 배양액을 다채널 밸브(2310)를 통해 공급한다(S31). 상세하게는, 배양액 보관부(2110)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 배양액 보관부(2110)의 배양액을 시린지 펌프(2320)로 주입하고, 배양액 챔버(2210)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 시린지 펌프(2320) 내부의 배양액을 배양액 챔버(2210)로 주입한다.
아울러, 시료수 도입부(2120)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 시료수 도입부(2120)의 시료수를 시린지 펌프(2320)로 주입하고, 시료수 챔버(2220) 와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 시린지 펌프(2320) 내부의 시료수를 시료수 도입부 (2120)로 주입한다.
아울러, 배양액 보관부(2110)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 배양액 보관부(2110)의 배양액을 시린지 펌프(2320)로 주입하고, 혼합액 챔버(2230)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 시린지 펌프(2320) 내부의 배양액을 혼합액 챔버(2230) 로 주입한다. 시료수 도입부(2120)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 시료수 도입부(2120)의 시료수를 시린지 펌프(2320)로 주입하고, 혼합액 챔버(2230)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 시린지 펌프(2320) 내부의 시료수를 혼합액 챔버(2230)로 주입한다. 예를 들면, 혼합액 챔버(2230)에는 시료수 및 배양액이 1:1의 비율로 공급될 수 있다.
이어서, 연동 펌프(2133)의 작동에 의해 조류 보관부(2130)에 보관된 조류를 배양액 챔버(2210), 시료수 챔버(2220) 및 혼합액 챔버(2230) 각각에 기 설정된 양만큼 공급한다(S32).
각 챔버(2210, 2220, 2230)에 광원부(2410)를 통해 특정 파장의 빛을 조사하고, 검출부(2420)를 통해 조류의 형광량을 검출하여 제어부(2500)로 전송한다. 제어부(2500)는 상기 복수의 형광량 변화량을 산출하고, 형광량 변화량의 차이로부터 시료수에 포함된 독성물질의 독성지수를 산출한다(S33). 즉, 제어부(2500)는 형광량 변화율을 산출하고, 이로부터 시료수에 포함된 독성물질의 독성지수를 산출한다.
이어서, 각 챔버(2210, 2220, 2230)의 시료수, 배양액 및 조류 중 하나 이상의 혼합물을 다채널 밸브(2310)를 통해 폐액 보관부(2140)로 배출한다(S34).
상세하게는, 배양액 챔버(2210)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 배양액 챔버(2210)의 배양액 및 조류의 혼합물을 시린지 펌프(2320)로 주입하고, 폐액 보관부(2140)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 시린지 펌프(2320) 내부의 배양액 및 조류의 혼합물을 폐액 보관부(2140)로 배출한다.
시료수 챔버(2220)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 시료수 챔버(2220) 의 시료수 및 조류의 혼합물을 시린지 펌프(2320)로 주입하고, 폐액 보관부(2140)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 시린지 펌프(2320) 내부의 시료수 및 조류의 혼합물을 폐액 보관부(2140)로 배출한다.
혼합액 챔버(2230)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 혼합액 챔버(2230) 의 시료수, 배양액 및 조류의 혼합물을 시린지 펌프(2320)로 주입하고, 폐액 보관부(2140)와 시린지 펌프(2320)가 유체적으로 연통되면 시린지 펌프(2320) 내부의 시료수, 배양액 및 조류의 혼합물을 폐액 보관부(2140)로 배출한다.
본 발명의 제 1 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치(2000)에 따르면 스위칭 가능한 다채널 밸브(2310) 및 시린지 펌프(2320)를 사용하여, 배양액 챔버(2210), 시료수 챔버(2220) 및 혼합액 챔버(2230) 각각에 배양액 또는 시료수를 공급하거나, 배양액 챔버(2210), 시료수 챔버(2220) 및 혼합액 챔버(2230)의 배양액, 시료수 및 조류의 혼합물을 폐액보관부(2140)로 배출할 수 있으므로, 전체적인 구조 및 작동 메커니즘이 단순화되어 장치의 소형화 및 저가화를 실현할 수 있다
이하에서는, 본 발명의 제2 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치(2000')를 상세히 서술한다. 상기 제 1 실시예와 중복되는 부분은 생략하고, 본 발명의 제 2 실시예에 대해 설명한다. 동일, 유사한 부재 등에는 동일, 유사한 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 12은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치의 블록도이다. 도 13 은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치의 개략도이다.
도 12 및 도 13 에 참조된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치(2000')는 보관부(2100), 챔버부(2200), 제어밸브부(2300'), 형광 측정부(2400) 및 제어부(2500)를 포함하도록 구성된다.
제어밸브부(2300')는 다채널 밸브(2310'), 다채널 밸브(2310')의 내부유로(2311')에 연결된 연동 펌프(2320') 및 제 1, 2 밸브(2330', 2340')를 포함하도록 구성된다.
다채널 밸브(2310')는 연동 펌프(2320')를 통해 배양액 보관부(2110)의 배양액 및/또는 시료수 도입부(2120)의 시료수를 각 챔버(2210, 2220, 2230)에 공급하거나, 각 챔버(2210, 2220, 2230) 내의 배양액, 시료수 및 조류의 혼합물을 폐액 보관부(2140)로 배출하도록 제어될 수 있다. 이를 위해, 다채널 밸브(2310')에는 전환 가능한 내부유로(2311')와 복수개의 연결포트(2312', 2313', 2314', 2315')가 마련되며, 각각의 연결포트(2312', 2313', 2314', 2315')에는 배양액 챔버(2210), 시료수 챔버(2220) 및 혼합액 챔버(2230)가 연결될 수 있다. 예를 들면, 다채널 밸브(2310')는 4방 스위치 밸브일 수 있다.
연동 펌프(2320')는 다채널 밸브(2310')의 내부유로(2311')와 제 1 밸브(2330')를 유체적으로 연결할 수 있다.
제 1 밸브(2330')는 배양액 보관부(2110), 다채널 밸브(2310') 및 제 2 밸브(2340')와 연결될 수 있다. 제어부(2500)의 제어에 따라 제 1 밸브(2330')의 내부의 유로가 전환되어, 배양액 보관부(2110)가 다채널 밸브(2310')와 유체적으로 연통되거나, 제 2 밸브(2340')가 다채널 밸브(2310')와 유체적으로 연통될 수 있다.
제 2 밸브(2340')는 시료수 도입부(2120), 폐액 보관부(2140) 및 제 1 밸브(2330')와 연결될 수 있다. 제어부(2500)의 제어에 따라 제 2 밸브(2340') 내부의 유로가 전환되어, 시료수 도입부(2120)가 제 1 밸브(2330')와 유체적으로 연통되거나, 제 1 밸브(2330')가 폐액 보관부(2140)와 유체적으로 연통될 수 있다.
예를 들면, 제 1, 2 밸브(2330', 2340')는 3방향(3-way) 솔레노이드 밸브로 이루어질 수 있다.
다채널 밸브(2310'), 제 1 밸브(2330') 및 제 2 밸브(2340')의 제어에 따라 배양액 챔버(2210), 시료수 챔버(2220) 및 혼합액 챔버(2230) 중 하나는 배양액 보관부(2110), 시료수 도입부(2120) 및 폐액 보관부(2140) 중 하나와 유체적으로 연통될 수 있다.
예를 들면, 배양액 보관부(2110)와 배양액 챔버(2210)가 다채널 밸브(2310') 및 제 1 밸브(2330')를 통해 유체적으로 연통되면, 연동 펌프(2320')의 작동에 의해 배양액 보관부(2110)의 배양액을 배양액 챔버(2210)로 주입할 수 있다.
시료수 도입부(2120)와 시료수 챔버(2220)가 다채널 밸브(2310'), 제 1 밸브(2330') 및 제 2 밸브(2340')를 통해 유체적으로 연통되면, 연동 펌프(2320')의 작동에 의해 시료수 도입부(2120)의 시료수를 시료수 챔버(2220)로 주입할 수 있다.
배양액 보관부(2110)와 혼합액 챔버(2230)가 다채널 밸브(2310') 및 제 1 밸브(2330')를 통해 유체적으로 연통되면, 연동 펌프(2320')의 작동에 의해 배양액 보관부(2110)의 배양액을 혼합액 챔버(2230)로 주입할 수 있다. 시료수 도입부(2120)와 혼합액 챔버(2230) 가 다채널 밸브(2310'), 제 1 밸브(2330') 및 제 2 밸브(2340')를 통해 유체적으로 연통되면, 연동 펌프(2320')의 작동에 의해 시료수 도입부(2120)의 시료수를 혼합액 챔버(2230)로 주입할 수 있다.
폐액 보관부(2140)와 배양액 챔버(2210)가 다채널 밸브(2310'), 제 1 밸브(2330') 및 제 2 밸브(2340')를 통해 유체적으로 연통되면, 연동 펌프(2320')의 작동에 의해 배양액 챔버(2210)의 배양액 및 조류의 혼합물을 폐액 보관부(2140)로 배출할 수 있다.
폐액 보관부(2140)와 시료수 챔버(2220)가 다채널 밸브(2310'), 제 1 밸브(2330') 및 제 2 밸브(2340')를 통해 유체적으로 연통되면, 연동 펌프(2320')의 작동에 의해 시료수 챔버(2220) 의 시료수 및 조류의 혼합물을 폐액 보관부(2140)로 배출할 수 있다.
폐액 보관부(2140)와 혼합액 챔버(2230)가 다채널 밸브(2310'), 제 1 밸브(2330') 및 제 2 밸브(2340')를 통해 유체적으로 연통되면, 연동 펌프(2320')의 작동에 의해 혼합액 챔버(2230)의 시료수, 배양액 및 조류의 혼합물을 폐액 보관부(2140)로 배출할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 의한 조류 생태독성감시장치(2000')에 따르면 스위칭 가능한 다채널 밸브(2310'), 연동 펌프(2320') 및 제1, 2 밸브(2330', 2340')를 사용하여, 배양액 챔버(2210), 시료수 챔버(2220) 및 혼합액 챔버(2230) 각각에 배양액 또는 시료수를 공급하거나, 배양액 챔버(2210), 시료수 챔버(2220) 및 혼합액 챔버(2230)의 배양액, 시료수 및 조류의 혼합물을 폐액보관부(2140)로 배출할 수 있으므로, 전체적인 구조 및 작동 메커니즘이 단순화되어 장치의 소형화 및 저가화를 실현할 수 있다.
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광박테리아 생태독성감시장치의 블록도이다. 도 15 는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광박테리아 생태독성감시장치의 개략도이다. 도 16 은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광박테리아 생태독성감시장치에서 시료수의 독성을 측정하는 방법의 순서도이다.
이하에서는, 도 14 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 발광박테리아 생태독성감시장치(3000)를 서술한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 발광박테리아 생태독성감시장치(3000)는 반응부(3100), 배양액 공급부(3200), 시료수 공급부(3300), 광학측정부(3400), 드레인부(3500), 제어부(3600)를 포함하도록 구성된다.
반응부(3100)는 제 1 반응조(3110), 제 2 반응조(3120) 및 제 3 반응조(3130)로 구성되며, 내부에 발광박테리아, 시료수 및 희석수 등의 혼합물이 수용될 수 있는 소정의 수용공간이 마련된다.
상세하게는, 제 1 반응조(3110)는 후술할 배양액 공급부(3200)를 통해 발광박테리아 및 희석수를 포함하는 배양액을 공급받는다.
제 2 반응조(3120)는 배양액 공급부(3200) 및 시료수 공급부(3300)로부터 발광박테리아를 포함하는 배양액 및 시료를 공급받는다. 예를 들면, 제 2 반응조(3120)에는 50% 농도의 시료수가 공급될 수 있다.
제 3 반응조(3130)는 배양액 공급부(3200) 및 시료수 공급부(3300)로부터 발광박테리아를 포함하는 배양액 및 시료를 공급받는다. 예를 들면, 제 3 반응조(3130) 에는 100% 농도의 시료수가 공급될 수 있다.
바람직하게는, 반응부(3100)는 상기 제 1 내지 제 3 반응조(3110, 3120, 3130) 외에도 복수의 예비 반응조를 구비할 수 있다.
바람직하게는, 각 반응조(3110, 3120, 3130)에는 발광박테리아와 시료를 균일하게 혼합시키는 교반기가 마련될 수 있다.
배양액 공급부(3200)는 반응부(3100)에 발광 박테리아를 포함하는 배양액을 공급하며, 배양실(3210), 희석실(3220), 이송펌프(3230), 제 1 다채널밸브(3240) 및 제 1 시린지펌프(3250)를 포함하도록 구성된다.
배양실(3210) 내부에는 측정의 대상이 되는 발광박테리아가 배양되며, 바람직하게는, 배양실(3210)은 성장억제를 위해 약 4℃를 유지할 수 있다.
배양실(3210)에서 배양된 발광박테리아는 이송펌프(3230)에 의해 희석실(3220)로 이송될 수 있다. 희석실(3220)에서 발광박테리아는 배양액과 혼합될 수 있으며, 바람직하게는 발광박테리아와 배양액을 균일하게 혼합시키는 교반기가 마련될 수 있다. 배양액은 희석수 및/또는 식염수(NaCl)을 포함할 수 있다. 식염수(NaCl)는 발광박테리아의 발광 지속능력을 크게 향상시키므로, 발광박테리아의 발광 지속시간이 증가할 수 있다.
제 1 다채널밸브(3240)는 제 1시린지 펌프(3250)를 통해 희석수 및/또는 식염수(NaCl)를 희석실(3220)에 공급하거나, 희석실(3220)의 발광박테리아를 포함하는 배양액을 각 반응조(3110, 3120, 3130)에 공급하도록 제어될 수 있다.
이를 위해, 제 1 다채널밸브(3240)에는 전환 가능한 내부유로(3241)와 복수개의 연결포트(3242~3249)가 마련된다. 예를 들면, 연결포트(3242, 3243, 3244) 각각은 제 1 내지 제 3 반응조(3110, 3120, 3130)에 연결될 수 있다. 연결포트(3245)는 폐액 보관부(3510)에 연결될 수 있다. 연결포트(3246)는 희석수를 보관하는 희석수 보관부(미도시)와 연결될 수 있다. 연결포트(3247)는 외부와 연결될 수 있으며, 상기 연결포트(3247)를 통해 시린지펌프(3250) 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있다. 연결포트(3248)는 식염수를 보관하는 식염수 보관부(미도시)와 연결될 수 있다. 연결포트(3249)는 희석실(3220)과 연결될 수 있다.
예를 들면, 제 1 다채널밸브(3240)는 8방 스위치 밸브일 수 있다.
제 1 다채널밸브(3240)는 내부유로(3241)가 전환됨에 따라 희석실(3220), 희석수 보관부, 식염수 보관부, 폐액 보관부(3510), 제 1내지 제 3 반응조(3110, 3120, 3130) 중 하나는 제 1 시린지 펌프(3250)와 유체적으로 연통될 수 있다. 이를 통해 희석수, 식염수, 발광 박테리아를 포함하는 배양액을 희석실(3220), 희석수 보관부, 식염수 보관부, 폐액 보관부(3510), 제 1내지 제 3 반응조(3110, 3120, 3130)로 공급할 수 있다.
예를 들면, 희석수 보관부와 제 1 시린지 펌프(3250)가 유체적으로 연통되면 희석수 보관부의 희석수를 제 1 시린지 펌프(3250)로 주입할 수 있다.
아울러, 식염수 보관부와 제 1 시린지 펌프(3250)가 유체적으로 연통되면 식염수 보관부의 식염수를 제 1 시린지 펌프(3250)로 주입할 수 있다.
아울러, 폐액 보관부(3510)와 제 1 시린지 펌프(3250)가 유체적으로 연통되면 분석후 발생한 폐액을 폐액 보관부(3510)로 주입할 수 있다.
아울러, 제 1내지 제 3 반응조(3110, 3120, 3130) 중 하나와 제 1시린지 펌프(3250)가 유체적으로 연통되면 제 1시린지 펌프(3250) 내부의 발광 박테리아를 포함하는 배양액을 제 1내지 제 3 반응조(3110, 3120, 3130) 중 하나로 주입할 수 있다.
시료수 공급부(3300)는 반응부(3100)에 독성 평가를 하고자 하는 시료수를 공급하며, 제 2다채널밸브(3310) 및 제 2시린지 펌프(3320)를 포함하도록 구성된다.
제 2 다채널밸브(3310)는 제 2 시린지 펌프(3320)를 통해 희석수, 식염수 및 시료를 각 반응조(3110, 3120, 3130)에 공급하도록 제어될 수 있다.
이를 위해, 제 2 다채널밸브(3310)에는 전환 가능한 내부유로(3311)와 복수개의 연결포트(3312~3319)가 마련된다. 예를 들면, 연결포트(3312, 3313, 3314) 각각은 제 1 내지 제 3 반응조(3110, 3120, 3130)에 연결될 수 있다. 연결포트(3315)는 폐액 보관부(3510)에 연결될 수 있다. 연결포트(3316)는 희석수를 보관하는 희석수 보관부(미도시)와 연결될 수 있다. 연결포트(3317)는 외부와 연결될 수 있으며, 상기 연결포트(3317)를 통해 제 2 시린지펌프(3320) 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있다. 연결포트(3318)는 식염수를 보관하는 식염수 보관부(미도시)와 연결될 수 있다. 연결포트(3319)는 시료수를 보관하는 시료수 보관부(미도시)와 연결될 수 있다.
예를 들면, 제 2 다채널밸브(3310)는 8방 스위치 밸브일 수 있다.
제 2 다채널밸브(3310)의 내부유로(3311)가 전환됨에 따라 시료수 보관부, 희석수 보관부, 식염수 보관부, 폐액 보관부(3510), 제 1내지 제 3 반응조(3110, 3120, 3130) 중 하나는 제 2 시린지 펌프(3320)와 유체적으로 연통될 수 있다. 이를 통해 희석수, 식염수, 시료수를 폐액 보관부(3510), 제 1내지 제 3 반응조(3110, 3120, 3130)로 공급할 수 있다.
예를 들면, 희석수 보관부와 제 2 시린지 펌프(3320)가 유체적으로 연통되면 희석수 보관부의 희석수를 제 2 시린지 펌프(3320)로 주입할 수 있다.
아울러, 식염수 보관부와 제 2 시린지 펌프(3320)가 유체적으로 연통되면 식염수 보관부의 식염수를 제 2 시린지 펌프(3320)로 주입할 수 있다.
아울러, 폐액 보관부(3510)와 제 2 시린지 펌프(3320)가 유체적으로 연통되면 분석후 발생한 폐액을 폐액 보관부(3510)로 주입할 수 있다.
아울러, 제 1내지 제 3 반응조(3110, 3120, 3130) 중 하나와 제 2 시린지 펌프(3320)가 유체적으로 연통되면 제 2시린지 펌프(3320) 내부의 시료수 혼합물을 제 1내지 제 3 반응조(3110, 3120, 3130) 중 하나로 주입할 수 있다.
한편, 제 1다채널밸브(3240) 및 제 2다채널밸브(3310)는 통합될 수 있음은 물론이다.
광학측정부(3400)는 각 반응조(3110, 3120, 3130)에 수용되는 발광 박테리아의 발광량을 측정하며, 광센서부(3410), 이송펌프(3420) 및 3 방향 밸브(3430)를 포함하도록 구성된다.
광센서부(3410)는 내부 셀에 유입된 발광 박테리아의 미세 발광량을 측정하고, 측정된 발광량을 제어부(3600)에 제공한다. 여기서, 셀은 빛의 광량을 최적으로 감지하기 위해 석영재질이 적용될 수 있다. 아울러, 셀은 발광하는 빛을 감지하기 위하여 암실로 형성될 수 있다. 광센서부(3410)는 예를 들면 PMT 가 될 수 있다. 아울러, 광센서부(3410)는 시료수는 투입되지 않은 상태에서의 발광미생물의 발광량과 시료수가 투입된 상태에서 소정의 시간이 경과한 후의 발광미생물의 발광량을 측정하게 된다.
구체적으로는, 광센서부(3410)는 반응조(3110, 3120, 3130)의 개수에 대응되는 수만큼 구성되며, 각각의 반응조(3110, 3120, 3130)는 이송펌프를 통해 각각의 광센서부(3411, 3412, 3413)와 연통된다. 이에 따라, 각각의 반응조(3110, 3120, 3130)에 수용된 발광 박테리아 혼합물을 각각의 광센서부(3411, 3412, 3413)에 공급할 수 있게 된다. 광센서부(3411, 3412, 3413) 각각은 그에 대응되는 반응조(3110, 3120, 3130)와 유체적으로 연통되기 때문에, 시험이 끝난 경우 광센서부(3411, 3412, 3413)의 셀 내부에 수용된 혼합물을 각각의 반응조(3110, 3120, 3130)로 배출할 수 있다.
광센서부(3410)로부터 검출된 발광량은 제어부(3600)로 전송된다.
3 방향 밸브(3430)는 이송펌프(3420)의 상류측에 구비될 수 있다. 3 방향 밸브(3430)는 반응조(3110, 3120, 3130)의 개수에 대응되는 수만큼 구비될 수 있으며, 각각의 3 방향 밸브(3430)는 반응조(3110, 3120, 3130), 광센서부(3411, 3412, 3413) 및 희석수 보관부와 연결될 수 있다. 제어부(3600)의 제어에 따라 3 방향 밸브(3430)의 내부의 유로가 전환됨에 따라, 반응부(3100)와 광센서부(3410)가 유체적으로 연통되거나, 희석수 보관부와 광센서부(3410)가 유체적으로 연통될 수 있다.
반응부(3100)와 광센서부(3410)가 유체적으로 연통되는 경우, 전술한 바와 같이 반응부(3100)에 수용된 발광 박테리아 혼합물을 광센서부(3410)에 공급할 수 있다.
희석수 보관부와 광센서부(3410)이 유체적으로 연통되는 경우, 희석수를 광센서부(3410)로 유동시켜 광센서부(3410) 내부의 셀을 희석할 수 있다. 상세하게는, 희석수가 이송펌프(3420)에 의하여 이송되는 통로 및 광센서부(3410)의 셀을 세척한다. 이와 같이, 본 발명에서는 새로운 시험에 앞서 광센서부(3410)를 세척하므로 전의 시험에 사용되었던 시료 또는 발광박테리아의 영향을 받지 않고 시험을 할 수 있다.
예를 들면, 3 방향 밸브(3430)는 3방향(3-way) 솔레노이드 밸브로 이루어질 수 있다.
드레인부(3500)는 제 1 다채널밸브(3240), 제 2 다채널밸브(3310) 및 반응조(3110, 3120, 3130)에서 배출된 폐액을 폐액보관부(3510)에 보관하게 된다. 상세하게는, 제 1 내지 제 3 반응조(3110, 3120, 3130)와 연통되는 드레인 이송펌프(3520)를 통해 발광 박테리아, 시료수, 희석수 등의 혼합물을 폐액 보관부(3510)로 이송하게 된다.
제어부(3600)는, 광센서부(3410)는 시료수는 투입되지 않은 상태에서의 발광미생물의 발광량과 시료수가 투입된 상태에서 소정의 시간이 경과한 후의 발광미생물의 발광량의 차이를 통해 독성지수를 산출한다.
상세하게는, 제어부(3600)는 각각의 광센서부(3411, 3412, 3413)로부터 전달받은 각 반응조(3110, 3120, 3130)의 발광량으로부터 발광량 변화율을 산출하고, 시료의 농도에 따라 발광량이 감소하는 정도를 측정하여 독성지수를 산출한다. 바람직하게는, 제어부(3600)는 제 1반응조(3110)에서 산출된 발광량 변화율에 대한 제 2반응조(3120) 및 제 3 반응조(3130)의 시료의 발광값 변화를 측정하여 독성지수를 산출할 수 있다.
제어부(3600)는 배양액 공급부(3200), 시료수 공급부(3300), 광학측정부(3400), 드레인부(3500)의 작동을 제어한다.
이하에서는, 도 15 및 도 16 을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 발광박테리아 생태독성감시장치(3000)에서 시료수의 독성을 측정하는 방법에 대해 상세히 서술한다.
먼저, 배양실(3210)에서 배양된 발광박테리아는 이송펌프(3230)에 의해 희석실(3220)로 이송한다(S31). 희석실(3220)에는 제 1 다채널밸브(3240)를 통해 공급된 소정의 희석수 및/또는 식염수를 포함하는 배양액이 구비될 수 있다.
각 반응조(3110, 3120, 3130)에 발광 박테리아를 포함하는 배양액 및/또는 시료수를 제 1, 2 다채널 밸브(3240, 3310)를 통해 공급한다. 상세하게는, 제 1 다채널밸브(3240)는 제 1시린지 펌프(3250)를 통해 발광박테리아 배양액을 각 반응조(3110, 3120, 3130)에 공급하도록 제어될 수 있다. (S32)
광학측정부(3400)의 이송펌프(3420)에 의해 각 반응조(3110, 3120, 3130)의 발광박테리아 혼합물은 광센서부(3410)의 셀에 주입되며, 광센서부(3410)는 내부 셀에 유입된 발광 박테리아의 미세 발광량을 측정하고, 측정된 발광량을 제어부(3600)에 제공한다. (S33)
아울러, 제 2 다채널밸브(3310)는 제 2 시린지펌프(3320)를 통해 시료수 및/또는 희석수를 각 반응조(3110, 3120, 3130)에 공급하도록 제어될 수 있다(S34). 예를 들면, 제 1 반응조(3110)에는 희석수가 기 설정된 양만큼 공급될 수 있으며, 제 2 반응조(3120)에는 낮은 농도의 시료수가 기 설정된 양만큼 공급될 수 있으며, 제 3 반응조(3130)에는 높은 농도의 시료수가 기 설정된 양만큼 공급될 수 있다.
광학측정부(3400)의 이송펌프(3420)에 의해 각 반응조(3110, 3120, 3130)의 혼합물은 광센서부(3410)의 셀에 주입되며, 광센서부(3410)는 내부 셀에 유입된 발광 박테리아의 미세 발광량을 측정하고, 측정된 발광량을 제어부(3600)에 제공한다. (S35)
제어부(3600)는 상기 복수의 발광량 변화량을 산출하고, 발광량 변화량의 차이로부터 시료수에 포함된 독성물질의 독성지수를 산출한다(S36). 즉, 제어부(3600)는 발광량 변화율을 산출하고, 이로부터 시료수에 포함된 독성물질의 독성지수를 산출한다.
이어서, 3 방향 밸브(3430)의 내부의 유로가 전환하여 희석수 보관부와 광센서부(3410)가 유체적으로 연통되고, 희석수를 광센서부(3410)로 유동시켜 광센서부(3410) 내부의 셀을 희석할 수 있다. (S37)
이어서, 광센서부(3410)의 셀 내부에 수용된 혼합물을 각각의 반응조(3110, 3120, 3130)로 배출하고, 드레인부(3500)의 이송펌프(3520)를 통해 폐액 보관부(3510)로 배출한다(S38).
도 17 는 본 발명의 일 실시예에 의한 황산화박테리아 생태독성감시장치의 블록도이다. 도 18 은 본 발명의 일 실시예에 의한 황산화박테리아 생태독성감시장치의 개략도이다. 도 19 는 본 발명의 일 실시예에 의한 황산화박테리아 생태독성감시장치에서 시료수의 독성을 측정하는 방법의 순서도이다.
이하에서는, 도 17 내지 도 19 를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 황산화박테리아 생태독성감시장치(4000)를 서술한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 황산화박테리아 생태독성감시장치(4000)는 반응부(4100), 배양액 공급부(4200), 시료수 공급부(4300), 전기전도도 측정부(4400), 제어부(4500)를 포함할 수 있다.
반응부(4100)는 제 1 반응조(4110), 제 2 반응조(4120) 및 제 3 반응조(4130)를 포함할 수 있다.
상세하게는, 제 1 반응조(4110)는 후술할 배양액 공급부(4200)를 통해 배양액을 공급받는다.
제 2 반응조(4120)는 배양액 공급부(4200) 및 시료수 공급부(4300)로부터 배양액 및 시료를 공급받는다. 예를 들면, 제 2 반응조(4120)에는 50% 농도의 시료수가 공급될 수 있다.
제 3 반응조(4130)는 배양액 공급부(4200) 및 시료수 공급부(4300)로부터 배양액 및 시료를 공급받는다. 예를 들면, 제 3 반응조(4130)에는 100% 농도의 시료수가 공급될 수 있다.
각각의 반응조(4110, 4120, 4130)는 황산화 박테리아와 황입자가 수용되는 외부 반응조(4111, 4121, 4131) 및 외부 반응조(4111, 4121, 4131)로부터 소정거리 이격되는 내부 반응조(4112, 4122, 4132)를 포함하도록 구성된다.
상세하게는, 외부반응조(4111, 4121, 4131) 하측에는 활성화된 황입자(4101)에 의한 황입자 층이 형성되도록 구성되고, 상기 외부반응조(4111, 4121, 4131) 하부에는 배양액, 시료 또는 공기가 유입될 수 있는 유입구(4111a, 4121a, 4131a)가 마련되고, 상기 외부반응조(4111, 4121, 4131)의 상부에는 유출구(4111b, 4121b, 4131b)가 마련된다.
상세하게는 유입구(4111a, 4121a, 4131a) 일측에는 공기 주입펌프(4102)가 구비되어 공기를 외부반응조(4111, 4121, 4131) 내부로 펌핑할 수 있다.
내부반응조(4112, 4122, 4132)는 내부에 전기전도도 측정부(4400)를 구비한다. 이때, 전기전도도 측정부(4400)가 황입자와 직접적으로 접촉되거나, 공기방울과 접촉되면 정확한 전기전도도를 측정하지 못하게 되기 때문에, 내부반응조(4112, 4122, 4132)는 전기전도도 측정부(4400)를 황입자 및 공기에 의한 공기방울과 분리시켜 구비한다.
배양액 공급부(4200)는 배양액 보관부(4210), 제 1 연동펌프(4220) 및 제 1 제어밸브(4230)를 포함한다.
배양액 보관부(4210)에는 시료수를 희석하기 위한 배양액이 보관된다. 배양액은 황산화 박테리아가 정상적으로 배양할 수 있도록 제조된 합성수이다.
제 1 제어밸브(4230)는 제 1 연동펌프(4220)를 통해 배양액 보관부(4210)의 배양액을 제 1 반응조(4110) 또는 제 2 반응조(4120)에 공급한다.
상세하게는, 제 1 제어밸브(4230)는 배양액 보관부(4210), 제 1 반응조(4110) 및 제 2 반응조(4120)와 연결될 수 있다. 제어부(4500)의 제어에 따라 제 1 제어밸브(4230)의 내부의 유로가 전환되어, 배양액 보관부(4210)가 제 1 반응조(4110) 또는 제 2반응조(4120)와 유체적으로 연통될 수 있다.
시료수 공급부(4300)는 시료수 보관부(4310), 제 2 연동펌프(4320) 및 제 2 제어밸브(4330)를 포함한다.
시료수 보관부(4310)에는 독성 평가를 하고자 하는 시료수가 유입되어 담기게 된다. 이러한 시료수는 대개 지표면의 하천이나 고여 있는 물이 있는 호수, 저수지, 저류지에서 채취되거나 하수 처리장, 정수장, 착수정, 폐수 처리장의 공정 단계 또는 방류수로부터 유입될 수 있다.
바람직하게는, 시료수 보관부(4310) 내에는 시료수에 포함된 부유물 등을 여과할 수 있는 필터가 배치될 수 있다.
제 2 제어밸브(4330)는 제 2 연동펌프(4320)를 통해 시료수 보관부(4310)의 시료수를 제 2 반응조(4120) 또는 제 3 반응조(4130)에 공급한다.
상세하게는, 제 2 제어밸브(4330)는 시료수 보관부(4310), 제 2 반응조(4120) 및 제 3 반응조(4130)와 연결될 수 있다. 제어부(4500)의 제어에 따라 제 2 제어밸브(4330)의 내부의 유로가 전환되어, 시료수 보관부(4310)가 제 2 반응조(4120) 또는 제 3반응조(4130)와 유체적으로 연통될 수 있다.
전기전도도 측정부(4400)는 각각의 반응조(4110, 4120, 4130)에 마련되는 복수의 전기전도도 측정센서(4410, 4420, 4430)를 포함하며, 배양액 또는 시료수의 전기전도도값을 측정한다. 상세하게는, 황입자는 산소와 황산화 미생물에 의하여 황산염 이온을 생성하게 되고, 상기 황산염 이온은 전기전도도를 변화시키게 된다. 이때, 시료수에 상기 황산화 미생물의 활성도를 떨어뜨리는 독성물질이 포함된 경우에는, 상기 황산염 이온의 생성률이 변화되고, 그 결과 시료수의 전기전도도(전기전도도 증가율)가 변화되게 된다.
전기전도도 측정부(4400)는 각각의 반응조의 전기전도도값을 측정하여 제어부(4500)에 제공한다.
제어부(4500)는 상기 전기전도도 측정부(4400)에서 측정된 시료수의 전기전도도값을 전기전도도 신호로 전달받아 시료수의 전기전도도 변화율을 연산하고, 상기 시료수의 전기전도도 변화율을 이용하여 시료수에 포함된 독성물질의 독성지수를 산출한다. 구체적으로는, 독성 물질 유입에 따른 전기전도도 변화를 파악하기 위해서 시료수의 농도에 따라 기준 전기전도도 변화율과 새로운 시료의 전기전도도 변화율 값의 차이를 이용하여 독성물질의 독성지수를 산출한다.
이하에서는, 도 18 및 도 19 를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 황산화박테리아 생태독성감시장치(4000)에서 시료수의 독성을 측정하는 방법에 대해 상세히 서술한다.
먼저, 각 반응조 (4110, 4120, 4130)에 배양액 및/또는 시료수를 배양액 공급부(4200) 또는 시료수 공급부(4300) 통해 공급한다(S41). 상세하게는, 제 1 제어밸브(4230)는 제 1 연동펌프(4220)를 통해 배양액 보관부(4210)의 배양액을 제 1 반응조(4110) 또는 제 2 반응조(4120)에 공급한다. 아울러, 제 2 제어밸브(4330)는 제 2 연동펌프(4320)를 통해 시료수 보관부(4310)의 시료수를 제 2 반응조(4120) 또는 제 3 반응조(4130)에 공급한다. 예를 들면, 제 1반응조(4110)에는 배양액만 공급되고, 제 2반응조(4120)에는 50% 농도의 시료수가 공급되고, 제 3반응조(4130)에는 100% 농도의 시료수가 공급될 수 있다.
이어서, 전기전도도 측정부(4400)는 각 반응조(4110, 4120, 4130)의 전기전도도값을 측정하여 제어부(4500)에 제공한다(S42).
제어부(4500)는 상기 전기전도도 측정부(4400)에서 측정된 시료의 전기전도도값을 전기전도도 신호로 전달받아 시료의 전기전도도 변화율을 연산하고, 상기 시료수의 전기전도도 변화율을 이용하여 시료수에 포함된 독성물질의 독성지수를 산출한다(S43). 구체적으로는, 제 2반응조(4120) 및 제 3반응조(4130) 각각의 시료수 주입후 전기 전도도값의 변화 및 전기전도도 변화율을 측정하고, 이를 제 1 반응조(4110)의 변화율 값과 비교하여 50%시료 및 100%시료의 독성도 값을 산출할 수 있다.
이어서, 반응시간인 20분 경과 후에 각각의 반응조(4110, 4120, 4130)에 새로운 배양액과 시료수를 유입시키고, 측정완료된 폐액들은 상부의 유출구(4111b, 4121b, 4131b)를 통해 폐액보관부(미도시)로 배출되도록 한다(S44).
이하에서는, 도 1 및 도 2 를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 통합제어부(5000)를 서술한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 통합제어부(5000)는 물벼룩 생태독성감시장치(1000), 조류 생태독성감시장치(2000), 발광박테리아 생태독성감시장치(3000), 황산화박테리아 생태독성감시장치(4000)에서 산정된 독성지수를 통합하여 아래와 같이 통합독성지수를 산정할 수 있다
각 시각별 통합독성지수(
Figure PCTKR2022019408-appb-img-000008
)는 하기 식에 의해 산출될 수 있다.
Figure PCTKR2022019408-appb-img-000009
Figure PCTKR2022019408-appb-img-000010
(제 1 독성지수)는 i번째 시각에서의 물벼룩 생태독성감시장치에 의한 TI 값,
Figure PCTKR2022019408-appb-img-000011
(제 2 독성지수)는 i번째 시각에서의 조류 생태독성감시장치에 의한 TI값,
Figure PCTKR2022019408-appb-img-000012
(제 3 독성지수)는 i번째 시각에서의 발광박테리아 생태독성감시장치에 의한 TI값,
Figure PCTKR2022019408-appb-img-000013
(제 4 독성지수)는 i번째 시각에서의 황산화박테리아 생태독성감시장치에 의한 TI값을 의미한다. 바람직하게는, 통합독성지수는 기 설정된 시간(예를 들면 30분)을 주기로 반복하여 계산될 수 있다.
여기서, w 는 각 생물감시종의 TI 값에 가중치로서, 제 1 독성지수 내지 제 4 독성지수 각각을 독성지수의 합으로 나누어 각 생물감시종의 TI에 대한 가중치를 도출할 수 있다.
상세하게는, w1, w2, w3, w4는 하기 식에 의해 산출될 수 있다.
Figure PCTKR2022019408-appb-img-000014
이에 따르면, 물벼룩, 발광박테리아, 조류 클로렐라 및 항산화 박테리아 중 특정한 생물이 독성에 더 많이 반응하면 그 생물에 보다 큰 가중치가 부여되기 때문에, 통합독성지수의 정확도가 향상될 수 있다
아울러, 통합제어부(5000)는 물벼룩 생태독성감시장치(1000), 조류 생태독성감시장치(2000), 발광박테리아 생태독성감시장치(3000), 황산화박테리아 생태독성감시장치(4000)에서 산정된 독성지수 및 통합독성지수를 통합모니터(5100)에 표시할 수 있다.
본 발명의 통합 생태독성측정 장치(1)에 따르면, 물벼룩 생태독성감시장치(1000), 조류 생태독성감시장치(2000), 발광박테리아 생태독성감시장치(3000), 황산화박테리아 생태독성감시장치(4000) 각각에서 산정된 독성지수에 기초하여 통합독성지수를 산출하므로, 다양한 독성물질의 영향을 보다 정확하게 추정할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
[부호의 설명]
1 통합 생태독성감시장치
1000 물벼룩 생태독성감시장치
2000 조류 생태독성감시장치
3000 발광박테리아 생태독성감시장치
4000 황산화박테리아 생태독성감시장치
5000 통합제어부

Claims (10)

  1. 시료수의 투입에 따른 물벼룩의 움직임의 변화를 측정하여 제 1 독성지수를 산출하는 물벼룩 생태독성감시장치;
    시료수의 투입에 따른 조류의 형광량 변화율을 측정하여 제 2 독성지수를 산출하는 조류 생태독성감시장치;
    시료수의 투입에 따른 발광박테리아의 발광량 변화율을 측정하여 제 3 독성지수를 산출하는 발광박테리아 생태독성감시장치;
    시료수의 투입에 따라 황산화박테리아에 의하여 생성된 황산화염이온에 의한 전기전도도의 변화율로부터 제 4 독성지수를 산출하는 황산화박테리아 생태독성감시장치; 및
    상기 물벼룩 생태독성감시장치, 상기 조류 생태독성감시장치, 상기 발광박테리아 생태독성감시장치 및 상기 황산화박테리아 생태독성감시장치에서 산출된 제 1 독성지수 내지 제 4 독성지수를 통합하여 통합독성지수를 산정하는 통합제어부; 를 포함하는, 통합 생태독성감시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합제어부는 제 1 독성지수 내지 제 4 독성지수 및 통합독성지수를 통합모니터에 표시하는 것을 특징으로 하는, 통합 생태독성감시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합독성지수(
    Figure PCTKR2022019408-appb-img-000015
    )는,
    Figure PCTKR2022019408-appb-img-000016
    에 의해 산출되고
    Figure PCTKR2022019408-appb-img-000017
    는 i번째 시각에서의 물벼룩 생태독성감시장치의 TI 값,
    Figure PCTKR2022019408-appb-img-000018
    는 i번째 시각에서의 조류 생태독성감시장치의 TI 값,
    Figure PCTKR2022019408-appb-img-000019
    는 i번째 시각에서의 발광박테리아 생태독성감시장치의 TI 값,
    Figure PCTKR2022019408-appb-img-000020
    는 i번째 시각에서의 황산화박테리아 생태독성감시장치의 TI 값이고,
    w1내지 w4 는
    Figure PCTKR2022019408-appb-img-000021
    에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는, 통합 생태독성감시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 물벼룩 생태독성감시장치는,
    하우징;
    시료를 보관하는 시료 보관부 및 상기 시료를 희석하는 배양액을 보관하는 배양액 보관부를 포함하는 공급부;
    상기 시료 보관부로부터 공급받은 시료가 저류되는 시료 저류조, 상기 배양액 보관부로부터 공급받은 배양액이 저류되는 배양액 저류조, 및 상기 시료 저류조에서 분주되는 다수의 시료 분주라인과 상기 배양액 저류조에서 분주되는 다수의 배양액 분주라인과 연결되며 시료 또는 배양액을 서로 다른 희석 비율로 공급하도록 제어되는 다수의 희석용 밸브를 포함하는 연속희석부;
    내부에 수생생물이 수용되며, 상기 연속희석부를 통해 시료 및 배양액의 혼합물을 연속적으로 공급받는 챔버부;
    수생생물의 활동을 촬영하는 광학 측정부; 및
    상기 광학 측정부로부터 전달된 촬영 영상을 통해 상기 시료의 독성을 평가하는 제어부를 포함하는, 통합 생태독성감시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연속희석부는,
    수직하게 연장되는 바디 및
    상기 바디의 후방에서 전방으로 관통하도록 형성되며, 상기 챔버부 그리고 상기 희석용 밸브와 연결되는 다수의 희석라인을 더 포함하고,
    상기 시료 저류조 및 상기 배양액 저류조는 상기 바디를 수직방향으로 관통하도록 형성되고,
    상기 시료 분주라인은, 상기 시료 저류조에서 상기 바디의 후방으로 관통되고 수직방향을 따라 서로 이격배치되며,
    상기 배양액 분주라인은, 상기 배양액 저류조에서 상기 바디의 후방으로 관통되고 수직방향을 따라 서로 이격배치되는 것을 특징으로 하는, 통합 생태독성감시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 조류 생태독성감시장치는,
    배양액을 보관하는 배양액 보관부, 시료수를 보관하는 시료수 도입부 및 조류를 보관하는 조류 보관부를 포함하는 보관부;
    내부에 조류 보관부로부터 공급받은 조류가 수용되는 복수의 챔버;
    상기 배양액 보관부의 배양액 및 상기 시료수 도입부의 시료수 중 하나 이상을 상기 복수의 챔버 각각에 공급하도록 제어되는 제어밸브부;
    조류의 형광량을 검출하는 형광 측정부; 및
    상기 보관부 상기 제어밸브부 및 상기 형광 측정부의 작동을 제어하는 제어부; 를 포함하는, 통합 생태독성감시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 형광 측정부는,
    상기 챔버에 광을 조사하는 광원부 및
    각 챔버의 조류의 형광을 검출하는 검출부를 포함하고,
    상기 제어부는 각 검출부에서 전달된 형광량으로부터 형광량 변화율을 산출하는 것을 특징으로 하는, 조류 생태독성감시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광박테리아 생태독성감시장치는,
    제 1 반응조, 제 2 반응조 및 제 3 반응조를 포함하는 반응부;
    제 1 반응조, 제 2 반응조 및 제 3 반응조 각각에 발광박테리아를 포함하는 배양액을 공급하는 배양액 공급부;
    상기 제 2반응조 및 상기 제 3 반응조에 서로 상이한 농도의 시료수를 공급하는 시료수 공급부;
    발광박테리아의 발광량을 측정하는 광학측정부; 및
    상기 배양액 공급부, 상기 시료수 공급부 및 상기 광학측정부의 작동을 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 통합 생태독성감시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는, 각 반응조의 발광량 변화율에 기초하여 시료수의 독성을 측정하는 것을 특징으로 하는, 통합 생태독성감시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 황산화박테리아 생태독성감시장치는,
    제 1 반응조, 제 2 반응조 및 제 3 반응조를 포함하며, 내부에 복수의 황비드가 수용되는 반응부;
    상기 제 1 반응조 및 상기 제 2 반응조에 배양액을 공급하는 배양액 공급부;
    상기 제 2반응조 및 상기 제 3 반응조에 서로 상이한 농도의 시료수를 공급하는 시료수 공급부;
    상기 반응부 내부에 구비되며, 전기전도도를 측정하는 전기전도도 측정부; 및
    상기 배양액 공급부, 상기 시료수 공급부 및 상기 전기전도도 측정부의 작동을 제어하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 제어부는, 각 반응조의 전기전도도 변화율에 기초하여 시료수의 독성을 측정하는 것을 특징으로 하는, 통합 생태독성감시장치.
PCT/KR2022/019408 2021-12-02 2022-12-01 통합 생태독성감시 장치 WO2023101486A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0170700 2021-12-02
KR20210170700 2021-12-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023101486A1 true WO2023101486A1 (ko) 2023-06-08

Family

ID=86612811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/019408 WO2023101486A1 (ko) 2021-12-02 2022-12-01 통합 생태독성감시 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102571713B1 (ko)
WO (1) WO2023101486A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102648062B1 (ko) * 2023-07-10 2024-03-19 동문이엔티(주) 실시간 유입수 독성모니터링 시스템 및 그의 작동방법
KR102653250B1 (ko) * 2023-10-13 2024-04-01 동문이엔티(주) 발광박테리아를 이용한 생태독성감시장치 및 그를 이용한 생태독성감시방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101016666B1 (ko) * 2010-04-22 2011-02-25 강원대학교산학협력단 황산화미생물을 이용한 생태 독성탐지장치
KR20110084759A (ko) * 2010-01-18 2011-07-26 (주)마이크로디지탈 형광 측정장치
KR101366786B1 (ko) * 2013-05-14 2014-02-24 주식회사 코비 물벼룩을 이용한 독성 시험 자동화 장치 및 그를 이용한 독성 시험 자동화 평가방법
KR101401015B1 (ko) * 2012-11-28 2014-05-29 한국건설기술연구원 생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110084759A (ko) * 2010-01-18 2011-07-26 (주)마이크로디지탈 형광 측정장치
KR101016666B1 (ko) * 2010-04-22 2011-02-25 강원대학교산학협력단 황산화미생물을 이용한 생태 독성탐지장치
KR101401015B1 (ko) * 2012-11-28 2014-05-29 한국건설기술연구원 생태 독성 감시 장치 및 유지관리 방법
KR101366786B1 (ko) * 2013-05-14 2014-02-24 주식회사 코비 물벼룩을 이용한 독성 시험 자동화 장치 및 그를 이용한 독성 시험 자동화 평가방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IL-HO KIM: "Development of Biological Early Warning System for the Monitoring of Multi-hazards in Wate", KOREA INSTITUTE OF CONSTRUCTION TECHNOLOGY, 1 December 2013 (2013-12-01), XP093069026, Retrieved from the Internet <URL:https://www.codil.or.kr/viewDtlConRpt.do?gubun=rpt&pMetaCode=OTKCRK185118> [retrieved on 20230731] *

Also Published As

Publication number Publication date
KR102571713B1 (ko) 2023-08-29
KR20230083243A (ko) 2023-06-09
KR102571713B9 (ko) 2024-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2023101486A1 (ko) 통합 생태독성감시 장치
WO2016117726A1 (en) Cartridge
WO2014129727A1 (ko) Ｌｏｃ를 기반으로 한 수질측정 네트워크 시스템 및 이를 이용하는 휴대용 통합 수질측정기
WO2018212496A2 (ko) 카트리지를 이용한 핵산 분석 장치
WO2013119049A1 (ko) 생물학적 시료의 자동 분석 장치 및 방법
WO2010011040A4 (ko) 발라스트수 처리 장치 및 방법
WO2018135747A2 (ko) 유류 오염 퇴적물의 자연 회복능을 실험하는 모사 메소코즘
WO2018143553A1 (ko) 메소코즘 모사 시스템에 장착되는 실험수조
WO2015026019A1 (ko) 이물처리시스템 및 이를 이용한 이물처리방법
WO2017065395A1 (ko) 실시간 다항목 중금속 분석 장치, 실시간 다항목 중금속 분석 방법 및 상기 중금속 분석 장치의 센서 제조방법
WO2020138936A1 (ko) 세탁기 및 그 제어 방법
WO2022075676A1 (ko) 핵산증폭검사장치 및 이를 구비하는 시료자동분석시스템
WO2018139826A1 (ko) Dna 메틸화를 이용한 연령 예측 방법
WO2019107763A1 (ko) 다공성 박막을 이용하여 채널 내 미세 버블의 제거가 가능한 마이크로 플루이딕 디바이스와 버블 유입 방지용 시료주입 장치 및 이형필름을 이용한 미세유체 소자의 패널 본딩방법
WO2023018089A1 (ko) 온라인 연속 생물독성 측정장치
WO2010074450A2 (ko) Ｌｃ-ｍｆｒ-ｍｓ 기반 신약후보물질 스크리닝 방법 및 신약후보물질 스크리닝 장치
WO2018117492A1 (ko) 부유미생물 측정장치 및 이를 포함하는 공기 조화장치
WO2021029454A1 (ko) 모듈형 유체 칩
WO2022124753A1 (ko) 전도성 피펫 장착용 어댑터, 시료튜브개폐장치 및 시료자동분석시스템
WO2019022299A9 (ko) 전자동 유전자 판별 통합칩
WO2022039512A1 (ko) 다채널 혈액 점도 측정 장치
WO2021091313A1 (ko) 케미컬 샘플링 장치
CN208076385U (zh) 一种工业废水中有机污染物浓度检测装置
WO2023113098A1 (ko) 미세조류이미지 연속 측정장치
WO2021210781A1 (ko) 정수기, 가전 기기, 및 그 제어 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22901844

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE